CN101591812A - 钎焊金刚石聚晶体的制作工艺及其所用模具 - Google Patents
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Abstract
一种钎焊金刚石聚晶体的制作工艺及其所用模具，模体中部制有型腔，型腔上部设有补料环，补料环上方设有石墨或陶瓷块，石墨或陶瓷块上方设有压块。工艺中首先将钎焊料与金刚石颗粒混合均匀；再将混合料铺设到型腔中，混合料内设有加强金属网(丝)；混合料顶部设有工艺金属网，金属网上方设有补料环，环内加入钎焊补入料；将石墨或陶瓷块设在补料环上方，将压块压在石墨或陶瓷块上；将上述模具及混合料放入真空炉加热，当温度达到钎焊料熔点以上10℃～60℃时保温(10～30)秒，冷却后取出。本发明的聚晶体强度高，可单独或添加于金刚石工具中使用，改善金刚石工具的性能和质量。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石工具制作技术领域，特别是一种钎焊金刚石聚晶体的制作工艺及其所用模具。
背景技术
由于受金刚石合成条件的限制，目前人造金刚石单晶的粒度(单颗粒金刚石的尺寸)最大的直径虽然可达到(5～6)mm，但制作成本高，产量低，所以市场上能批量供应的主要还是在0.8mm以下直径的金刚石颗粒，不能满足金刚石工具制造业的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种钎焊金刚石聚晶体的制作工艺及其所用模具，使其产品中的金刚石颗粒与钎焊粉料结合紧密，产品质量高，成本低，从而满足金刚石工具制造业的需要。
本发明的目的由以下方案来实现：
钎焊金刚石聚晶体的制作工艺步骤为：首先将钎焊粉料与金刚石颗粒按1～3∶1的质量比混合均匀；再将混合物料由下至上逐层铺设到模具中部的腔型中，混合物料内设置有加强金属网或金属丝；混合物料的顶部设置有阻隔金刚石颗粒流失的工艺金属网；工艺金属网的上方设有模具中的补料环，环内腔加入钎焊补入料；将石墨块或陶瓷块设置在补料环上方，将一压块压置在石墨块或陶瓷块上；将上述模具及其混合物料放入真空炉中加热，加热到钎焊料熔点以上10℃～60℃时保温(10～30)秒，冷却后取出即可。
上述钎焊粉料与金刚石颗粒的质量的优选值为2.23∶1。
上述模具的型腔中铺设混合物料及其加强金属网或金属丝的工艺中，加强金属网或金属丝的层数为1～3层，且上下层靠近上下两面。
上述所设置的加强金属网或金属丝为20目以细目数的金属网或金属丝。
上述铺设的加强金属网或金属丝，在铺设前应将其进行喷砂处理并用清洗剂清洗。
一种钎焊金刚石聚晶体的制作工艺中所用模具，其模体为石墨体或陶瓷体，中部按设计的形状加工出型腔；型腔上部设有补料石墨环或陶瓷环，型腔与补料环之间的配合间隙为(0.01～0.10)mm；补料环上方设有石墨块或陶瓷块，石墨块或陶瓷块的上方设有压块。
上述模体中部型腔的内壁涂有防渗脱模剂。
上述型腔上方所设的补料环的中部呈漏斗状。
上述石墨块或陶瓷块上方所设的压块为铁块，其重力≥0.25kg/cm2。
本发明工艺简单，产品质量高，生产成本低，金刚石体积浓度高，金刚石颗粒与钎料界面形成化学键结合，结合强度高，在高真空下形成的聚晶体致密性高。钎焊金刚石聚晶体具有类似金刚石单晶的性能，可单独或添加于金刚石工具中使用，改善金刚石工具的性能。
附图说明
附图是本发明所用模具的结构示意图。
具体实施方式
以上附图所公开的结构是本发明所用模具一个实施例的结构。
图中各部件及其标号为：1.铁块，2.石墨或陶瓷块，3.钎焊粉料，4.补料石墨环或陶瓷环，5.钎焊粉料与金刚石颗粒的混合物，6.圆柱形石墨或陶瓷模体，7.工艺金属网，8.加强金属网或金属丝。
下面结合附图和实施例对发明作进一步介绍：
将钎焊粉料与金刚石颗粒按2.23∶1的优选质量比混合均匀，在高纯圆柱形石墨模体6上按设计的形状加工出型腔。型腔与补料石墨环4的配合间隙为(0.02～0.03)mm，并在型腔内壁涂上防渗脱模剂(如立方氮化硼)，并按附图组装，放入真空炉中加热到1000℃-1050℃，保温(10-30)秒，在高温时钎焊粉料熔化。补料石墨环4中的钎焊粉料3保证了型腔中的钎焊粉料充足(加入补料一般不超过补料环容积的2/3)，补料环口同时也作为多余钎焊粉料的排出口。工艺铁丝网7可隔离金刚石颗粒，以免金刚石颗粒流失。铁块1提供的恒定压力保证了金刚石密度的最大化(铁块提供的重力按0.25kg/cm2计算)。
钎焊金刚石聚晶体属于脆性材料，当需要提高其强度时，在聚晶体内还需要埋入多层20目以细目数的铁丝网(一般2-3层)进行加强。外层铁丝网距离聚晶体表面1mm左右约1-2层金刚石颗粒。为了更好地保证钎焊料与铁丝浸润性，铁丝网需要喷砂并用清洗剂(如二甲苯)清洗。以上实施时选用材料：高强度Ni-Cr基钎焊粉料(熔点为980℃～1050℃)、高品级金刚石颗粒(如韩国日进公司的ISD1650)；钎焊粉料与金刚石颗粒按2.23∶1的优选质量比混合均匀。
所用模具经设计制作后，按附图将各部分组装起来，各部分的作用为：
1.铁块：用于给钎焊粉料与金刚石颗粒的混合物提供恒定压力；
2.石墨块：用作铁块1的载体；
3.钎焊粉料；
4.补料石墨环：用于补充钎焊粉料；
5.焊料与金刚石颗粒的混合物：把装好混合物的模具放入真空炉中烧结成型；
6.圆柱形石墨模体：中部根据需要的聚晶体形状制作成型腔，焊料与金刚石颗粒的混合物装在型腔中；
7.工艺铁丝网：隔离金刚石颗粒，以免流失；
8.加强铁丝网：改善聚晶体脆性，提高聚晶体强度。
实施中，通过真空钎焊把金刚石颗粒聚集在一起形成多种形状的大颗粒金刚石聚晶体，具有类似金刚石单晶的特性，聚晶体的强度高，可单独或添加于金刚石工具中使用，能改善金刚石工具的性能和质量。
Claims (9)
1.一种钎焊金刚石聚晶体的制作工艺，其特征在于：工艺步骤为首先将钎焊粉料与金刚石颗粒按1～3∶1的质量比混合均匀；再将混合物料由下至上逐层铺设到模具中部的腔型中，混合物料内设置有加强金属网或金属丝；混合物料的顶部设置有阻隔金刚石颗粒流失的工艺金属网；工艺金属网的上方设有补料环，环内腔加入钎焊补入料；将石墨块或陶瓷块设置在补料环上方，将一压块压置在石墨块或陶瓷块上；将上述模具及其混合物料放入真空炉中加热，加热到钎焊料熔点以上10℃～60℃时保温(10～30)秒，冷却后取出即可。
2.按权利要求1所述的钎焊金刚石聚晶体的制作工艺，其特征在于：上述钎焊粉料与金刚石颗粒的质量比的优选值为2.23∶1。
3.按权利要求1所述的钎焊金刚石聚晶体的制作工艺，其特征在于：上述模具的型腔中铺设混合物料及其加强金属网或金属丝的工艺中，加强金属网或金属丝的层数为1～3层，且上下层靠近上下两面。
4.按权利要求3所述的钎焊金刚石聚晶体的制作工艺，其特征在于：上述所设置的加强金属网或金属丝为20目以细目数的金属网或金属丝。
5.按权利要求3或4所述的钎焊金刚石聚晶体的制作工艺，其特征在于：上述铺设的加强金属网或金属丝，在铺设前应将其进行喷砂处理并用清洗剂清洗。
6.一种钎焊金刚石聚晶体制作工艺中所用的模具，其特征在于：模体为石墨体或陶瓷体，中部按设计的形状加工出型腔；型腔上部设有补料石墨环或陶瓷环，型腔与补料环之间的配合间隙为(0.01～0.10)mm；补料环上方设有石墨块或陶瓷块，石墨块或陶瓷块的上方设有压块。
7.按权利要求6所述钎焊金刚石聚晶体的制作工艺中所用的模具，其特征在于：上述模体中部型腔的内壁涂有防渗脱模剂。
8.按权利要求6所述钎焊金刚石聚晶体的制作工艺中所用的模具，其特征在于：上述型腔上方所设的补料环的中部呈漏斗状。
9.按权利要求6所述钎焊金刚石聚晶体的制作工艺中所用的模具，其特征在于：上述石墨块或陶瓷块上方所设的压块为铁块，其重力≥0.25kg/cm2。
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