CN100354066C - 化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法 - Google Patents

化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法 Download PDF

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Abstract

化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，它涉及化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的焊接工艺。本发明是这样实现的：首先将被焊工件装夹固定并在焊缝中添加钎料，沿焊缝的垂直方向施加的压力为1～2MPa，使之在压力下结晶并控制焊缝厚度，在真空度为3×10-3Pa的真空炉中加热，加热温度为900～920℃，并保温10～20min，然后缓慢冷却，冷却速度为9～12℃/min，到被焊工件降温至200℃时开始自然冷却至室温。本发明在焊接前不需要对金刚石表面进行金属化处理，可直接与金刚石焊接在一起，形成冶金连接；其中CVD金刚石膜与硬质合金焊缝的剪切强度τb＞200MPa，焊接的金刚石车刀其加工精度达到镜面程度，可达到目前为止的最高切削速度。

Description

化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法
技术领域：本发明涉及化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的焊接工艺。
背景技术：现有金刚石工具的焊接均是将金刚石复合基体(例如PCD金刚石)与其它材料焊接，或是将金刚石金属化后再进行焊接，并非直接与金刚石焊接，其主要原因是：1、在正常钎焊条件下，金刚石表面不被钎料润湿，因而钎料不能在金刚石表面铺展；2、在空气中金刚石的加热不能超过1000℃，否则金刚石将石墨化；3、金刚石的热膨胀系数比一般金属小得多，焊接时由于两者热胀冷缩不一致而产生的内应力导致开裂。
发明内容：本发明的目的是提供一种化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，该方法可实现颗粒状金刚石、CVD金刚石厚膜与任何金属的连接，避免金刚石在焊接过程中的石墨化及出现裂纹，解决钎料在金刚石表面不润湿问题，使金刚石与其它材料之间达到冶金连接。具有方法简便、焊接时间短、焊接质量好的特点。本发明是这样实现的：首先将被焊工件装夹固定并在焊缝中添加钎料，沿焊缝的垂直方向施加的压力为1～2MPa，使之在压力下结晶并控制焊缝厚度，在真空度为3×10-3Pa的真空炉中加热，加热温度为900～920℃，并保温10～20min，然后缓慢冷却，冷却速度为9～12℃/min，到被焊工件降温至200℃时开始自然冷却至室温。所述钎料的原料为Ag-Cu共晶∶Ti＝98∶2，；所述钎料是粒状或箔状；所述较佳施加压力为1.2～1.8MPa；所述较佳加热温度为910℃；所述较佳保温时间为15min；所述较佳冷却速度为10℃/min。本发明实现了颗粒状金刚石、CVD金刚石厚膜与任何金属的连接，避免了金刚石在焊接过程中的石黑化及出现裂纹，解决了钎料在金刚石表面不润湿问题；本发明在焊接前不需要对金刚石表面进行金属化处理，可直接与金刚石焊接在一起，形成冶金连接；其中CVD金刚石膜与硬质合金焊缝的剪切强度τb＞200MPa，大于金刚石本身的结合强度，本发明焊接的金刚石车刀其加工精度达到镜面程度，可达到目前为止的最高切削速度，具有方法简便、焊接时间短、焊接质量好的优点。
具体实施方式：本实施方式是这样实现的：首先将被焊工件装夹固定并在焊缝中添加由占钎料98％的Ag-Cu共晶和占钎料2％的Ti制成的厚度在100μm的箔状钎料，沿焊缝的垂直方向施加的压力为1.5MPa，使之在压力下结晶并控制焊缝厚度，在真空度为3×10-3Pa的真空炉中加热，加热温度为907℃，并保温18min，然后缓慢冷却，冷却速度控制在11℃/min，被焊工件降温至200℃时，开始自然冷却至室温，取出工件即可。

Claims (9)

1、化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于首先将被焊工件装夹固定并在焊缝中添加钎料，所述钎料的原料为Ag-Cu共晶∶Ti＝98∶2，沿焊缝的垂直方向施加的压力为1～2MPa，使之在压力下结晶并控制焊缝厚度，在真空度为3×10-3Pa的真空炉中加热，加热温度为900～920℃，并保温10～20min，然后缓慢冷却，冷却速度为9～12℃/min，到被焊工件降温至200℃时开始自然冷却至室温。
2、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于所述钎料是粒状或箔状。
3、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于所述施加压力为1.2～1.8MPa。
4、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于所述加热温度为910℃。
5、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于所述保温时间为15min。
6、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于所述冷却速度为10℃/min。
7、根据权利要求2所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于箔状钎料的厚度为100μm。
8、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于沿焊缝的垂直方向施加的压力为1.5MPa。
9、根据权利要求1所述的化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法，其特征在于加热温度为907℃。
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