[发明专利]一种金刚石的钎焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属加工工艺，尤其是一种金刚石的钎焊工艺。

背景技术

由金刚石和立方氮化硼(CBN)制作的超硬磨料工具被广泛应用于各类金属材料的磨削加工，石材、陶瓷、光学玻璃等硬脆材料的加工，以及公路养护、地质采矿、油气钻探等众多工程领域，市场需求量很大。

目前生产中使用的超硬磨料工具一般是利用多层烧结或单层电镀工艺来制作，磨粒只是被机械地包埋、镶嵌在结合层中，把持力不大，在负荷较重的加工中容易因把持力不足而导致磨料过早脱落，造成浪费。另一方面，在烧结和电镀工具中磨料为随机分布，磨粒的出露高度不大，容屑空间较小，在磨削加工时容易产生磨屑的粘附堵塞，降低工具的加工性能和使用寿命。

由于多层烧结和单层电镀磨料工具存在上述缺陷和弊端，使其在高效磨削和高速/超高速磨削中的应用受到较大限制。为此，近十几年来国内外许多学者开始研究采用钎焊工艺来制作单层超硬磨料工具，其出发点是希望借助高温钎焊时在磨料、钎料和基体界面上发生的熔解、浸润、扩散、化合等相互作用(即通常所说的化学冶金作用)，从根本上改善基体和钎料合金对磨料的把持强度。图1所示为钎焊金刚石单颗磨粒与结合剂界面的微观形貌。可以看出，钎料对金刚石磨粒表现出很好的浸润性，结合紧密，无间隙和沟槽存在。金刚石磨粒晶粒完整，表面无裂纹，出露高度大。与传统的多层烧结超硬磨料工具和单层电镀超硬磨料工具相比，钎焊超硬磨料工具具有以下特点：①磨料、钎料和基体三者之间能实现冶金化学结合，从而提高了结合强度，工具使用寿命长；②磨粒的出露高度大(可达磨粒高度的70％～80％)，容屑空间大，不易堵塞，磨料的利用更加充分；③磨削力、功率消耗和磨削温度更低；④具有环保意义，符合当今倡导的绿色制造发展趋势。

目前，欧洲、日本等少数国家(包括我国台湾地区在内)已经开始小批量试制单层钎焊超硬磨料工具，但要实现大批量工业化生产和在加工中推广应用，其制造工艺--无论是钎焊工艺还是磨料排布--仍存在许多需要进一步解决的难题。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供一种金刚石的钎焊工艺，选择合适的钎焊料，并控制各项参数，保证了钎焊质量，同时又便于工业化操作。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案，一种金刚石的钎焊工艺，先用火焰喷镀法(氧-乙炔焊枪)将钎料合金镀于工具钢基体上，并将金刚石排布于焊料层面上，然后在1080℃、氩气保护下高频感应钎焊30秒实现金刚石与钢基体的结合，所述的钎料合金的主要成分及其质量百分比为72％Ni、14.4％Cr、3.5％Fe、3.5％Si、3.35％B和0.5％O₂。

由于本发明采用以上技术方案，钎焊质量高，并适于工业化操作。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明

实施例1

一种金刚石的钎焊工艺，先用火焰喷镀法(氧-乙炔焊枪)将钎料合金镀于工具钢基体上，并将金刚石排布于焊料层面上，然后在1080℃、氩气保护下高频感应钎焊30秒实现金刚石与钢基体的结合，所述的钎料合金的主要成分及其质量百分比为72％Ni、14.4％Cr、3.5％Fe、3.5％Si、3.35％B和0.5％O₂。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。