近年來,在金剛石地質鉆頭制作行業中,一直在自發地進行著鉆頭制作方法的比較與篩選,目的是為探求快速,節能,制品質量好的燒結方法。
目前國內采用的制作方法主要有:無壓燒結,熔浸燒結,真空與保護氣氛燒結,電阻燒結,中頻熱壓燒結,電鑄等。
上述諸法(除電鑄外)使金剛石在高溫停留時間較長,加熱升溫的時間也較長,金剛石的熱強損失也隨之增大。已有的研究結果表明,加熱溫度高,加熱時間長,加熱速度慢都使金剛石的熱強損失增加,而國外風靡一時的電火花燒結,具有加熱速度極快,加熱時間短,金剛石受熱溫度低于胎體溫度等特點,但是電火花燒結能否用于燒結金剛石地質鉆頭,正是需要著力研究的課題。
自20世紀60年代開始,國外關于電火花燒結技術的原理,設備,工藝等方面資料很多。電火花燒結作為一種強力活化的燒結方法,在放電,電場和熱塑性變形的聯合作用下,使燒結過程中的質量遷移和位錯攀移加劇,對粉末顆粒的氧化膜具有強力擊穿作用,從而使擴散加速進行,有力地改善了燒結品的質量,同時和普通燒結一樣,發生粉末表面上氣體和水分的揮發,氧化物的還原和離解,顆粒內應力的消除,以及回復和再結晶等。由于電火花燒結對金剛石有良好的保護作用(受熱溫度低),所以電火花燒結含金剛石復合材料正是用其所長。國外大量工作表明,電火花燒結鈦,鋁,鈹等材料可與真空燒結媲美。
在國內,20世紀80年代初就開始有了燒結粉末冶金制品的電火花燒結設備,雖然設備與國外相比不很先進,卻為本課題研究提供了條件和可能。