在燒結金剛石工具中，單質(zhì)金屬粉末得到普遍應用。通常單質(zhì)金屬粉末在出廠時都經(jīng)過還原處理，但由于保管環(huán)境、運輸過程和使用時間的不等，單質(zhì)金屬粉末都會有不同程度的氧化。
　　我們把每一顆單質(zhì)金屬粉末看成是一個雞蛋，它的外層包裹著一層金屬氧化物，由于上述諸多不同，這層氧化物的氧化程度（蛋殼的厚度）也是不同的。不要小看這一層蛋殼，它給我們的燒結制品帶來了不穩(wěn)定性。盡管我們在混料之前對單質(zhì)金屬粉末采取了多種手段如：還原、降低環(huán)境溫度、干燥等手段，但是從混料到燒結之間的時間導致單質(zhì)金屬粉末的二次氧化還是無法避免，隨著加工時間延長，氧化程度不斷的加深。隨著溫度、濕度的變化，氧化程度也會隨之變化，如黃梅季節(jié)。諸多因環(huán)境引起的，加工工藝時間引起的不確定性，造成了同一批次的產(chǎn)品的質(zhì)量波動。
　　因此，單質(zhì)金屬粉末的氧化問題要當做首要問題來處理。
　　我們建議：在金屬粉末成型以后再進行還原。建議工藝如下。
　　工藝一：各種金屬粉末（不還原）→混料→冷壓成型→還原爐還原→呼吸式（充氮/真空）熱壓燒結機燒結
　　工藝二：各種金屬粉末（不還原）→混料→造粒→還原爐還原→裝模→呼吸式（充氮/真空）熱壓燒結機燒結
　　以上工藝的優(yōu)點只是把粉末的前還原改為了后還原，但是性質(zhì)發(fā)生了變化。在還原爐中，我們建議還原溫度在600 ℃到650 ℃，屬于高溫還原。冷壓成型的胚體，或者造粒的粉末在還原爐中，經(jīng)歷了300~400 ℃脫膠，400~500 ℃還原，此時雞蛋殼已經(jīng)沒了，蛋殼已經(jīng)變成了納米級的單質(zhì)金屬顆粒，此時我們繼續(xù)提高溫度到650 ℃，賦予這些單質(zhì)金屬更高的活性，在原子層面上，金屬元素的電子開始逃逸，與其他單質(zhì)金屬開始形成合金，從而得到一個穩(wěn)定致密的合金保護層。
　　經(jīng)過上述還原爐處理的胚體強度已經(jīng)有所增加，抗氧化能力大大提高，在生產(chǎn)流轉(zhuǎn)中雖有時間先后的差異，但二次氧化對這些胚體是微乎其微的，可以忽略不計。
　　在熱壓燒結機中對刀頭進行燒結的時候，由于冷壓胚體密度較松，通常含有50%左右的空氣， 在模具升溫過程中，特別在300~500 ℃時，空氣中的氧和胚體中的金屬粉末發(fā)生著劇烈的氧化反應，非常容易對最終制品造成傷害，且難以避免。
　　為了減少這部分空氣數(shù)量，我們通常使用真空熱壓機。傳統(tǒng)的真空熱壓機真空度不高，僅為10 000 Pa左右（常壓為100 000 Pa），此時真空熱壓機內(nèi)的氧含量為2000/100 000，在高溫下微量的氧（1 /100 000）就會對制品造成氧化傷害。顯然傳統(tǒng)的真空熱壓機不能解決這個高溫氧化的問題。但是進一步提高真空度，也是不可取的。在過高的真空下，低熔點的金屬會揮發(fā)，造成制品組份的偏析。為了解決真空度既不能太高，氧含量又要很低這么一個環(huán)境要求，我們開發(fā)了一款呼吸式充氮 / 真空熱壓燒結機。 　　在該機的真空箱內(nèi)，采用了反復的抽真空充氮氣（99.995%的氮氣）的方式，通過多次稀釋和排出，使得制品粉末中間的空氣全部被高純度的氮氣所置換。此時可以使得氧含量達到1/100 000以下，以確保制品在燒結過程中幾乎不被氧化。燒結出來的制品色澤光亮，金屬化程度高，韌性接近純金屬。實際制備120 mm×60 mm×3 mm一個，為了檢驗其燒結品質(zhì)，我們將其放在臺虎鉗上，用錘子打擊折彎到90°，用放大鏡檢驗，彎曲處沒有任何裂紋；進一步再折彎，錘擊使之達到180°（對折），再用放大鏡檢驗對折處，仍舊沒有發(fā)現(xiàn)疑似裂紋，直觀地證明了該燒結制品已經(jīng)接近純金屬。
　　為了適合多機應用，公司對自己的生產(chǎn)車間進行了改造，建立了氮氣站和真空站，通過兩根管子（氮氣管、真空管）送入車間，使得車間里每臺機器都能方便使用。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實踐應用，取得了理想的效果。
　　該設備的問世，為我國金剛石燒結制品行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了選擇。且該設備已經(jīng)申請發(fā)明專利，并獲得國家專利局的審核批復。（文章作者：蘇州南航騰龍科技有限公司???馬若飛；本文轉(zhuǎn)載自《磨料磨具通訊》2016年第四期）