لماذا يضاف المنغنيز إلى أدوات الماس؟

لماذا يضاف المنغنيز إلى أدوات الماس

في الأدوات الماسية، تتمثل وظيفة الرابط المعدني (المصفوفة) في الاحتفاظ بجزيئات الماس وتآكلها بمعدل مناسب أثناء الاستخدام، مما يضمن التعرض المستمر لحواف قطع الماس الجديدة. على الرغم من أن المنغنيز يستخدم عادةً بكميات صغيرة كعنصر صناعة السبائك، إلا أنه يلعب دورًا حاسمًا في أنظمة الربط المعتمدة على النحاس والحديد والتنغستن وكربيد التنغستن. الهدف الأساسي من إضافة المنغنيز هو تحسين خصائص التلبيد، والترابط السطحي، والخواص الميكانيكية دون الإضرار بالماس أو المساس بمقاييس أداء المصفوفة الأخرى.

(عنصر المنغنيز)

 

 

I. خفض درجة حرارة تلبيد النحاس بشكل ملحوظ - مراحل الرابط

المنغنيزلديه نقطة انصهار تبلغ 1246 درجة ويمتلك صلابة وقوة عالية، مماثلة لتلك الموجودة في الحديد. يُظهر قابلية ذوبان متبادلة جيدة مع النحاس. والجدير بالذكر أن سبيكة Cu- Mn التي تحتوي على محتوى منجنيز بنسبة 33.7% لها نقطة انصهار تبلغ 871 درجة فقط. تسمح هذه الخاصية للمنغنيز بخفض درجة حرارة التلبيد بشكل ملحوظ لمراحل الرابط القائمة على النحاس-.

بالنسبة للأدوات الماسية، فإن خفض درجة حرارة التلبيد يوفر العديد من المزايا:

1. الحد من مخاطر جراف الماس، أو الأكسدة، أو الضرر الحراري في درجات الحرارة المرتفعة؛
2. تقليل استهلاك الطاقة وتحسين فعالية تكلفة العملية-؛
3. تسهيل تكوين بنية مجهرية أكثر كثافة وأكثر اتساقًا.

ومن ثم، فإن إضافة كمية مناسبة من المنغنيز إلى المواد الرابطة القائمة على النحاس-يتيح تلبيدًا فعالاً عند درجات حرارة منخفضة، مما يؤدي إلى موازنة حماية الماس مع تكثيف المصفوفة.

 

ثانيا. تحسين قابلية بلل المواد الرابطة القائمة على النحاس- على مواد الهيكل العظمي والماس

يعزز المنغنيز قابلية تبلل المواد الرابطة القائمة على النحاس- فيما يتعلق بالمواد الهيكلية والألماس. تسمح قابلية البلل المحسنة لمرحلة الرابط السائل بالانتشار بشكل أكثر فعالية على أسطح جزيئات الهيكل العظمي والماس أثناء التلبيد، مما يؤدي إلى رابطة بينية أكثر إحكامًا عند التبريد. وهذا يعزز بشكل مباشر احتفاظ المصفوفة بالماس، مما يقلل من فقدان الماس المبكر أثناء الاستخدام وبالتالي إطالة عمر الأداة وتعزيز ثبات القطع.

 

ثالثا. توافق جيد مع الحديد، ومناسب للمجلدات القائمة على الحديد-.

يُظهر المنغنيز أيضًا توافقًا ممتازًا مع الحديد. توفر إضافة المنغنيز إلى مصفوفات الروابط القائمة على الحديد- الفوائد التالية:

1. يشكل المنغنيز محلولًا صلبًا بديلاً بالحديد، مما يؤدي إلى تقوية المحلول الصلب-مما يزيد من قوة المادة المصفوفة وصلابتها؛
2. فهو يعمل على تحسين مرونة المصفوفة القائمة على الحديد-بشكل معتدل مع تقليل الهشاشة؛
3. يعمل المنغنيز على ربط الأكسجين، وبالتالي يخفف من مشاكل الأكسدة أثناء عملية تلبيد الرابطة القائمة على الحديد-.

وبالتالي، في الأنظمة التي تعتمد على الحديد{0}، لا يعمل المنغنيز كعنصر تقوية فحسب، بل يعمل أيضًا كعامل مساعد لإزالة الأكسدة والتقوية.

 

رابعا. تأثير إزالة الأكسدة، خاصة مع نتائج تآزرية كبيرة إلى جانب الألومنيوم والسيليكون

يمتلك المنغنيز خصائص إزالة الأكسدة الكامنة. يتم تعزيز قدرتها على إزالة الأكسدة بشكل كبير عند وجودها جنبًا إلى جنب مع الألومنيوم (Al) والسيليكون (Si). أثناء تلبيد أدوات الماس، يمكن أن يؤدي وجود الأكسجين إلى تكوين شوائب الأكسيد والمسامية داخل المصفوفة، بالإضافة إلى إضعاف السطح البيني. يساعد عمل إزالة الأكسدة للمنجنيز على تنقية المادة، وتحسين جودة التلبيد، وتعزيز كثافة المادة والخصائص الميكانيكية.

 

 

V. تحسين المتانة ومقاومة التآكل لتحمل أحمال الصدمات

تتميز سبائك المنغنيز العالية-عادةً بصلابة فائقة ومقاومة للتآكل. ولذلك، فإن الأدوات الماسية ذات المحتوى العالي من المنغنيز قادرة على تحمل أحمال الصدمات أثناء التشغيل. تعد مقاومة الصدمات هذه أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص للأدوات المستخدمة في التطبيقات التي تتضمن قطعًا متقطعًا أو-عمليات طحن ثقيلة أو حفر، حيث إنها تساعد في تقليل تشقق المصفوفة وفقدان الماس المبكر.

 

سادسا. حدود المنغنيز واعتبارات للاستخدام

على الرغم من المزايا المذكورة أعلاه، فإن استخدام المنغنيز في أدوات الماس يتطلب رقابة صارمة بسبب بعض القيود الهامة:

1. يتأكسد مسحوق المنغنيز بسهولة ويصعب تقليله بمجرد أكسدته. يؤدي ذلك إلى تعقيد تخزين المسحوق، والخلط، والتلبيد، ويزيد من خطر إدخال شوائب الأكسيد.
2. في درجات حرارة عالية، المنغنيز يعزز جرافيتي الماس. يؤدي ذلك إلى إتلاف الماس، وبالتالي تقليل أداء القطع وعمر الخدمة للأداة.
3. يميل المنغنيز إلى تقليل التوصيل الحراري والكهربائي لمصفوفة الرابطة. يمكن أن يكون هذا ضارًا للأدوات التي تتطلب تبديدًا فعالًا للحرارة أو توصيلًا كهربائيًا.

لهذه الأسباب، عادة ما يستخدم المنغنيز بحذر في تصميم التركيبة العملية:

• تتم إضافته عمومًا إلى المستحضرات المعتمدة على -W أو المعتمدة على WC- لخفض درجة حرارة التلبيد لمرحلة الرابط القائمة على النحاس - وتعزيز الارتباط مع الطور الهيكلي؛
• الجرعة عادة لا تتجاوز 5% لتجنب المساس بشكل كبير بخصائص الماس والمصفوفة؛
• كما تتم إضافته أحيانًا إلى المواد الرابطة القائمة على الحديد- لامتصاص الأكسجين، وتحسين الليونة بشكل معتدل، وتقوية المادة المصفوفة من خلال تكوين محاليل صلبة بديلة.

(توفر Huicetools أحذية تجليخ ماسية عالية الجودة للأرضيات مع حامل قفل Redi-)

 

 

خاتمة
تعمل إضافة المنغنيز إلى الأدوات الماسية في المقام الأول على تعزيز قدرتها على خفض درجة حرارة التلبيد لمراحل الربط القائمة على النحاس-، وتحسين قابلية البلل باستخدام المواد الهيكلية والماس، وتفريغ الأكسجين، وتوفير -تعزيز للمحلول الصلب. بالإضافة إلى ذلك، يعزز المنغنيز صلابة المصفوفة ومقاومة التآكل، مما يتيح للأداة تحمل أحمال الصدمات بشكل أفضل.

 

ومع ذلك، نظرًا لأن المنغنيز يتأكسد بسهولة، وقد يعزز جاذبية الماس عند درجات حرارة عالية، ويقلل من التوصيل الحراري والكهربائي للمصفوفة، فإن استخدامه محدود تمامًا-نموذجيًا بما لا يزيد عن 5%-ويقتصر إلى حد كبير على أنظمة محددة مثل التركيبات المعتمدة على W- أو التركيبات المعتمدة على WC-. الاستخدام الحكيم للمنغنيز يسمح بالتوازن الأمثل بين حماية الماس، وتحسين جودة التلبيد، وتعزيز الأداء العام للأداة.