[发明专利]一种同时含WC和ZrC的复合钎料及其制备方法、进行钎焊的方法

说明书

本发明公开了一种同时含WC和ZrC的复合钎料及其制备方法、进行钎焊的方法，属于超硬磨料工具制作领域。复合钎料包括CuSnTi合金相和增强相，CuSnTi合金相各组分及其质量百分比分别为70～75％的Cu粉、15～20％Sn粉和5～10％的Ti粉，增强相为WC和ZrC混合粉末，其中，增强相占CuSnTi合金相的体积百分比为5％～40％；先将CuSnTi合金相，和增强相机械混合一段时间，再配以5％的丙烯酸和95％的对二甲苯制成的粘结剂，置于金刚石和Q460钢待焊面之间，然后将其放置于真空钎焊炉中进行真空钎焊。本发明钎焊后制备的金刚石工具进行磨削实验，金刚石把持力较高，颗粒磨削效果更好。

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制作领域，具体涉及一种同时含WC和ZrC的复合钎料及其制备方法、进行钎焊的方法。

背景技术

金刚石由于其超高的硬度，耐磨性和耐腐蚀性常被用于制备磨削工具，多应用于能源，航空航天机械，冶金，电子及木材，石材加工等行业，随着金刚石工具的生产日益走向精密化和高效化，所以引发了各工业强国对于该领域的极大重视。

按照加工理论，金刚石磨削工具的加工性能由两方面决定：一方面是金刚石承载负荷的能力，即金刚石的强度和结合剂对金刚石的把持能力；另一方面是金刚石排布的形貌，对单层固结磨料工具来说至关重要。目前，金刚石磨削工具的加工方法大都是使用钎焊法，通过钎焊改变了金刚石与基体的结合强度，并且对钎焊工艺进行了详细的研究，为发展钎焊金刚石起到了积极的作用。钎焊法制作金刚石工具是使用一些活性钎料（比如 Ag-Cu-Ti，Ni-Cr，Cu-Sn-Ti等）做为粘结材料，使金刚石与基体实现高强度的结合。但是，由于含银等贵金属的钎料价格贵，成本较高；Ni-Cr 合金由于熔点高，且含有触媒元素Ni、Fe等，钎焊过程中容易对金刚石造成热损伤；Cu-Sn-Ti虽然成本低，熔点低，对金刚石的热损伤性小，但是金刚石砂轮磨粒把持强度不高，磨削过程容易过早脱落而导致磨削工具整体失效。现有以Cu-Sn-Ti合金作为钎料中常以TiH₂粉末作为Ti源。

例如，中国专利申请号为201410005561.0，申请公开日为2014年5月28日的专利申请文件公开了一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法。该专利的制作方法包括以下步骤：利用机械加工的方法制备金刚石砂轮的基体，除油除锈；采用Cu粉、Sn粉、TiH₂粉和WC粉的混合物做为钎焊金刚石砂轮的钎料，机械搅拌均匀；将金刚石砂轮的基体、钎料和金刚石磨粒按顺序布置制作工具成型毛坯；将工具成型毛坯放入真空炉，采用钎焊工艺，使钎料与金刚石磨粒发生化学反应，随炉冷却至室温出炉。该发明以TiH₂为Ti源在一定程度上可以降低原料成本，同时避免被氧化污染；向Cu粉，Sn粉，TiH₂粉的混合粉末中加入超细WC粉，可以增强钎料的耐磨性、耐热性，可以减少金刚石的石墨化，从而降低金刚石的热损伤，以使金刚石磨料工具的性能得到充分发挥。但是，在真空氛围中金刚石石墨化温度一般为1500℃左右，CuSnTi钎料一般不会出现石墨化。如今Ti粉制备技术更加成熟，Ti粉的成本相比于TiH₂更低；并且TiH₂在高温下会分解出H₂，在钎料层生成气孔，增大了残余应力，严重降低了金刚石的结合强度，导致磨削过程中金刚石易脱落，并且金刚石的结合强度提升不大，钎料润湿性和爬升高度不好。