近年来,在金刚石地质钻头制作行业中,一直在自发地进行着钻头制作方法的比较与筛选,目的是为探求快速,节能,制品质量好的烧结方法。
目前国内采用的制作方法主要有:无压烧结,熔浸烧结,真空与保护气氛烧结,电阻烧结,中频热压烧结,电铸等。
上述诸法(除电铸外)使金刚石在高温停留时间较长,加热升温的时间也较长,金刚石的热强损失也随之增大。已有的研究结果表明,加热温度高,加热时间长,加热速度慢都使金刚石的热强损失增加,而国外风靡一时的电火花烧结,具有加热速度极快,加热时间短,金刚石受热温度低于胎体温度等特点,但是电火花烧结能否用于烧结金刚石地质钻头,正是需要着力研究的课题。
自20世纪60年代开始,国外关于电火花烧结技术的原理,设备,工艺等方面资料很多。电火花烧结作为一种强力活化的烧结方法,在放电,电场和热塑性变形的联合作用下,使烧结过程中的质量迁移和位错攀移加剧,对粉末颗粒的氧化膜具有强力击穿作用,从而使扩散加速进行,有力地改善了烧结品的质量,同时和普通烧结一样,发生粉末表面上气体和水分的挥发,氧化物的还原和离解,颗粒内应力的消除,以及回复和再结晶等。由于电火花烧结对金刚石有良好的保护作用(受热温度低),所以电火花烧结含金刚石复合材料正是用其所长。国外大量工作表明,电火花烧结钛,铝,铍等材料可与真空烧结媲美。
在国内,20世纪80年代初就开始有了烧结粉末冶金制品的电火花烧结设备,虽然设备与国外相比不很先进,却为本课题研究提供了条件和可能。