CN101664966A - 金刚石多层钎焊体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石多层钎焊体及其制造方法，本发明中的金刚石多层钎焊体包括2~105层相互叠加的金属基体和金刚石磨粒，在每相邻两层金属基体之间和2~105层金属基体叠加体的一侧或两侧外侧面钎焊金刚石磨粒。本发明中的金刚石多层钎焊体由多个单层钎焊体叠加一次钎焊而成，可整合单层钎焊和多层烧结的优点，既具有单层钎焊工具的锋利度和金刚石跟基体的冶金结合，又具有多层烧结工具的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种广泛使用于石材、陶瓷、玻璃和混凝土切割金刚石锯片、金刚石绳锯串珠、雕刻用金刚石指状铣刀、钻孔用金刚石钻头的金刚石多层钎焊体及前述产品的制造方法。
背景技术
现有技术中已有的金刚石工具多采用单层钎焊和多层烧结两大类：
单层金刚石钎焊技术，这是一种在真空条件下，把金刚石直接采用钎料焊接在特定的基体表面上(如钢片)的技术。金刚石钎焊工具，属于切割磨光工具，广泛使用于对石材、陶瓷、玻璃、混凝土切割和表面进行磨削处理。由于金刚石跟基体的连接为牢固的冶金结合，不易脱落。金刚石呈山峰状，出刃约为金刚石磨粒的1/3到2/3。而且金刚石单层钎焊体的金刚石周围有很多的空隙，便于排屑，这就造成了金刚石钎焊工具特别锋利，不仅可以湿用而且也可以干用。但单层金刚石钎焊技术也有其不足之处，这是由于只有一层金刚石，工作层较薄，使用寿命不如烧结产品。
金刚石工具烧结技术，是把金刚石和金属粉混合后，装入模具内，放入烧结机内，在相当高的温度和压力的作用下烧结而成的技术，广泛使用于金刚石锯片、磨轮的制造中。但由于金刚石仅以机械结合地方式固定在制得的胎体中，当金刚石磨粒出刃高了受力后极容易脱落，造成了金刚石的浪费，锯片、磨轮的切割锋利度也会变差。同时，金刚石工具在料粉存储和烧结过程中易受到氧化；另外由于环境的温度和湿度等许多因素的影响，烧结工艺难以获得质量稳定的金刚石工具，这也是长期以来一直困扰金刚石工具生产厂家和用户的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层金刚石钎焊技术，以解决上述现有技术制作金刚石工具的问题。本发明中的金刚石多层钎焊体由多个单层钎焊体叠加而成，一次钎焊完成，本发明可整合单层钎焊和烧结的优点，既具有单层钎焊工具的锋利度，又具有烧结工具的耐磨性能。
本发明还有一个目的是提供一种上述金刚石多层钎焊体的制备方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种多层金刚石钎焊体，其特征在于：包括2~105层相互叠加的金属基体和金刚石磨粒，在每相邻两层金属基体之间和2~105层金属基体叠加体的一侧或两侧外侧面都钎焊有金刚石磨粒。
前述金刚石多层钎焊体中，金属基体可以是连续的薄板，也可以是带有网孔的薄板或筛网。
前述金刚石多层钎焊体中，金属基体为普通钢板、紫铜或不锈钢材料，金属基体的形状则根据需要制成的制品的形状来确定。
前述金刚石多层钎焊体的制备方法，其特征在于：
在2~105个金属基体的每一片基体的两侧表面分别均匀涂覆钎焊料，并根据拟制得产品的需要，在每一片基体的一个侧面或两个侧面排列放置金刚石磨粒；前述金属基体相互叠加得到多层金属基体的叠加体，叠加体的两端外侧用夹板或模具固定后放置入真空钎焊炉中，加热直至钎焊料完全熔化，冷却制得。
前述金刚石多层钎焊体的制备方法中，由夹板或模具对多层金属基体叠加体施加0.1~100kg/cm2压力。
真空钎焊炉的温度由钎焊料的熔点决定，在同等的钎焊强度的条件下，优选使用熔点较低的钎焊料，以降低高温对金刚石磨粒和金属基体的损伤。此外，还可以采用电磁感应方式对钎焊料进行选择性的加热，并缩短加热时间，进一步减少热损伤。
制得的金刚石多层钎焊体的硬度通过采取金刚石粒度和密度，以及选用的不同硬度的钎料和不同硬度和厚度的基体材料来控制，以适应不同硬度的被加工材料的需要。
本发明中的金刚石多层钎焊体由多个单层钎焊体叠加而成，一次钎焊完成，本发明可整合单层钎焊和烧结的优点，既具有单层钎焊工具的锋利度，又具有烧结工具的耐磨性能。本发明制成的金刚石多层钎焊体，同时拥有高的切削性能和使用寿命长的特点。同时金刚石多层钎焊体采用真空钎焊工艺制得，不会受到料粉的氧化、环境温度、压力和湿度等等不利因素的影响，生产工艺的参数稳定，获得的产品质量稳定、可靠。
附图说明
图1为本发明实施例1的金刚石多层钎焊体的结构示意图；
图2为本发明实施例2的金刚石多层钎焊锯片的结构示意图；
图3为本发明实施例2的金刚石多层钎焊锯片的剖面图；
图4为本发明实施例2的金刚石多层钎焊锯片的剖面图的A处局部放大示意图；
图5为本发明实施例3的金刚石多层钎焊节块的结构示意图；
图6为本发明实施例3的金刚石多层钎焊节块B处局部放大示意图；
图7为本发明实施例4的金刚石绳锯串珠的结构示意图；
图8为本发明实施例2的金刚石往复锯的结构示意图；
图9为本发明实施例2的金刚石往复锯的剖面图；
图10为本发明实施例2的金刚石往复锯的剖面图的C处局部放大示意图；
图11为本发明实施例5的金刚石指状铣刀的结构示意图；
图12为本发明实施例5的金刚石指状铣刀D处局部放大示意图；
图13为本发明实施例6的金刚石钻头的结构示意图；
图14为本发明实施例6的金刚石钻头E处局部放大示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，取2片厚度为0.1mm的紫铜薄板1，在每一片的两侧表面分别均匀涂覆上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，在其中的一片2侧都布置金刚石磨粒2，在另外一片的外侧排列布置金刚石磨粒2。将上述紫铜薄板叠加，如图1所示，得到2层的叠加体，叠加体的两侧用夹板或模具固定，在整个钎焊过程中，用夹板或模具给与叠加体一定程度的压力(3kg/cm2)，这样一方面可以防止叠加体翘曲，另一方面可以使得叠加体的每层之间保持紧密地贴合；而后放入真空钎焊炉内，按照程序抽真空和加温，在钎焊料全部熔化后，随炉冷却，即得到金刚石多层钎焊体。
金刚石磨粒2可以很好地钎焊在两层紫铜薄板1上，金刚石磨粒2跟紫铜薄板1的连接为冶金结合，得到的金刚石多层钎焊体既具有单层金刚石钎焊的锋利度，又具有金刚石烧结体的耐用性能。
类似地，取3~105层甚至更多的紫铜薄板作为基体，重复上述步骤，可以制得不同厚度的金刚石多层钎焊体。
实施例2
如图2、图3和图4所示，金刚石多层钎焊、侧向切割应用作为本发明的一个较佳实施例，取2片厚度为0.1mm的圆环形紫铜薄板3、5作为基体，在紫铜薄板3、5的两侧表面涂敷上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，在其外侧表面排列放置金刚石磨粒2；在中间的圆环基体4加工出凸缘，在凸缘的两侧都涂抹钎焊料、并排列放置金刚石，然后将圆环形紫铜薄板和基体按照3、4、5的顺序进行叠加，圆环形紫铜薄板3、5分布在基体4凸缘的两侧，圆环形紫铜薄板3、5的圆环环面配合基体4的凸缘面，叠加体的两侧用夹板或模具固定后放入真空钎焊炉内，按照程序加温，在整个钎焊过程中，用夹板或模具给与叠加体一定程度的压力(5kg/cm2)，可使紫铜薄板3，4、5和金刚石磨粒紧密地钎焊在一起。在钎焊料全部熔化后，冷却得到金刚石多层钎焊锯片。在紫铜薄板3和5外侧的金刚石磨粒可降低石材对锯片的阻力，并保证切缝宽度一致。
采取这样的方法做钎焊锯片，可以制作超薄锯片。
采用这样的方法，也可以制作金刚石往复锯，如图8、图9和图10所示，在取2片厚度为0.1mm的长方形紫铜薄板3、5作为基体，在紫铜薄板3、5的两侧表面涂敷上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，在其外侧表面排列放置金刚石磨粒2；在中间的锯形基体4上加工出凸缘，在凸缘的两侧都涂抹钎焊料和放置金刚石，然后将长方形紫铜薄板和基体按照3、4、5的顺序进行叠加，长方形紫铜薄板3、5分布在基体4凸缘的两侧，长方形紫铜薄板3、5的贴合在基体4的凸缘面，叠加体的两侧用夹板或模具固定后放入真空钎焊炉内，按照程序加温，在整个钎焊过程中，用夹板或模具给与叠加体一定程度的压力(5kg/cm2)，可使紫铜薄板3，4、5和金刚石磨粒紧密地钎焊在一起。在钎焊料全部熔化后，冷却得到金刚石多层钎焊往复锯。在紫铜薄板3和5外侧的金刚石磨粒可降低石材对锯片的阻力，并保证切缝宽度一致。
实施例3
参照图5和图6所示，这是金刚石多层钎焊、正面切割应用实例。与实施例2不同的是，金属基体7为钢材，另取12片厚度为0.1mm的紫铜薄板1作为基体，在金属基体7靠近紫铜薄板的一侧和其他12片紫铜薄板1的两侧表面涂敷上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，根据拟制节块的需要在金属基体7靠近紫铜薄板的一侧和紫铜薄板两侧放置金刚石磨粒2，而后在金属基体7上顺序叠加上述紫铜薄板，叠加体的两侧用夹板或模具固定后放入真空钎焊炉内，在整个钎焊过程中，用夹板或模具给与叠加体一定程度的压力(10kg/cm2)，可使金属基体7、紫铜薄板1和金刚石磨粒2紧密地钎焊在一起。钎焊炉按照程序控制加热，在钎焊料全部熔化后，随炉冷却，得到金刚石多层钎焊节块。
圆环柱状基体8对称开设有复数个凹槽，每相邻两个凹槽之间形成复数个刀面9，将上述步骤中得到的金刚石多层钎焊节块用激光焊接到圆环柱基体8的刀面9上，得到金刚石多层钎焊切割片。
这样制成的金刚石多层钎焊节块形状类似烧结节块，既可以高频焊接锯片基体上，也可以采用激光焊接在锯片基体上，做成较大尺寸的锯片。
实施例4
如图7所示，金刚石绳锯串珠，作为本发明的又一个较佳实施例，取12片厚度为0.1mm的圆环形紫铜薄板1作为基体，在紫铜薄板1两侧表面和圆柱形基体10的圆环形凸缘11的上表面分别均匀涂布上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，根据拟制产品的需要在涂布有上述钎焊料的紫铜薄板两侧表面放置金刚石磨粒2，然后依次叠加在一起，放置到圆环形凸缘11上，叠加体的上侧用夹板固定后放入真空钎焊炉内，按照程序加温，在整个钎焊过程中，用夹板给与叠加体一定程度的压力(5kg/cm2)，可使紫铜薄板1和金刚石磨粒2紧密地钎焊在圆环形凸缘11上，圆环形紫铜薄板1的圆环环面配合基体10的圆环形凸缘面11。在钎焊料全部熔化后，随炉冷却后得到金刚石多层钎焊绳锯串珠。
实施例5
如图11和图12所示，金刚石指状铣刀，作为本发明的又一个较佳实施例，取105片厚度为0.1mm的圆环形紫铜薄板1作为基体，在紫铜薄板1两侧表面分别均匀涂布上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，根据拟制产品的需要，在涂布有上述钎焊料的紫铜薄板的两侧表面放置金刚石磨粒2，然后依次叠加在一起，得到圆环形叠加体。将这圆环形叠加体放置入指状铣刀的圆柱形基体20中，并给与叠加体一定程度的压力(10kg/cm2)，放入真空炉内，按照程序加温，在钎焊料全部熔化后，紫铜薄板1、金刚石磨粒2和圆柱形基体20紧密地钎焊在一起。随炉冷却后得到金刚石指状铣刀，然后采用电加工的办法加工水孔21。
实施例6
如图13和图14所示，金刚石钻头，作为本发明的又一个较佳实施例，取2片厚度为0.1mm、内径分别相差2.4mm的圆环形紫铜薄板33、35作为基体，在紫铜薄板33、35和圆柱形基体30的凸缘31的两侧表面分别均匀涂布上述钎焊料，钎焊料层的厚度为0.5mm，在涂布有上述钎焊料的紫铜薄板33、35两侧表面放置金刚石磨粒2，然后将圆环形紫铜薄板33套接在圆柱形基体30的凸缘31内，圆环形紫铜薄板35套接在圆柱形基体30的凸缘31外得到圆环形叠加体，圆环形紫铜薄板33、圆环形紫铜薄板35及凸缘31的高度相匹配；在叠加体的外侧和内侧施压或用模具固定后放入真空钎焊炉内，在整个钎焊过程中，保持压力(5kg/cm2)，可使紫铜薄板1、金刚石磨粒和钻头的圆柱形基体30紧密地钎焊在一起。按照程序加温，在钎焊料全部熔化后，随炉冷却后得到金刚石钻头，然后采用电加工的办法加工水槽32。
上述仅为本发明的几个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (5)
1、一种金刚石多层钎焊体，其特征在于：包括2~105层相互叠加的金属基体和金刚石磨粒，在每相邻两层金属基体之间和2~105层金属基体叠加体的一侧或两侧外侧面都钎焊有金刚石磨粒。
2、根据权利要求1中所述的金刚石多层钎焊体，其特征在于：所述金属基体为连续的薄板、筛网或带有网孔的薄板。
3、根据权利要求2中所述的金刚石多层钎焊体，其特征在于：所述金属基体为普通钢板，紫铜板或不锈钢板。
4、权利要求1、2或3中任一项权利要求中所述的金刚石多层钎焊体的制备方法，其特征在于：在2~105个金属基体的每一片基体的两侧表面分别均匀涂覆钎焊料，并根据拟制得产品的需要，在每一片基体的一个侧面或两个侧面排列放置金刚石磨粒；前述金属基体相互叠加得到多层金属基体的叠加体，叠加体的两端外侧用夹板或模具固定后放置入真空钎焊炉中，加热直至钎焊料完全熔化，冷却制得。
5、根据权利要求4中所述的金刚石多层钎焊体的制备方法，其特征在于：由夹板或模具对多层金属基体叠加体施加0.1~100kg/cm2压力。
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