CN104117933B - 平顶化金刚石钎焊制品及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平顶化金刚石钎焊制品，包括具有平整表面的基体，所述基体的表面均布钎焊有构成单层结构的若干金刚石颗粒，所述各金刚石颗粒背向基体的顶面在同一平面上或近似在同一平面上，从而形成制品表面，所述制品表面与基体表面平行或近似平行。本发明还涉及上述制品的制备方法。本发明还涉及上述制品的应用。本发明将金刚石颗粒钎焊至基体表面并使颗粒的顶面共面或近似共面使之成为平顶化的制品表面，当制品和制品表面用于磨削加工和砂轮修整时有利于提高加工精度和表面质量，当用于导热散热时，克服了制造难度大、成本高的问题，而且该制品的制备方法简单方便，有利于大面积的推广至社会。本发明可应用于金刚石钎焊制品。

Description

平顶化金刚石钎焊制品及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种平顶化金刚石钎焊制品及其制备方法和应用。
背景技术
金刚石在钎焊时形成高于金刚石颗粒50%以上的出刃高度，钎焊金刚石工具拥有比其它如金属结合剂烧结金刚石工具、树脂结合剂金刚石工具、陶瓷结合剂金刚石工具以及电镀金刚石工具更高的锋利度，有利于提高工具的加工效率，而且钎焊时金刚石与钎焊合金形成的冶金结合使得金刚石的结合强度也高于其他结合剂的金刚石工具，可以保证工具具有较好的寿命。
现有的有关钎焊金刚石工具多以石材粗加工工具、修整工具居多。然而目前钎焊金刚石工具多使用粗粒度金刚石，由于钎焊工艺以及金刚石在钎焊高温的石墨化问题，粗粒度的金刚石加工的精度和表面质量也难以保证。
另一方面，金刚石拥有极高的热导率，最高可达2000W/m.K，如果可以使用金刚石及其制品用于芯片及电子设备的散热，将极大提高芯片及电子设备的散热效率，因此金刚石是一种极具前景的导热和散热材料。
在导热散热方面，目前制备的用于散热的CVD金刚石薄膜成本较高，难以制备大尺寸的薄膜，而且难以加工成型。此外还有其它金刚石与铜烧结后的钻铜散热材料，这需要烧结体内的金刚石相互接触，并排列一致，提高了散热材料的制造成本。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种精度高、成本低的平顶化金刚石钎焊制品以及该制品的制备方法和应用。
本发明所采用的技术方案是：
一种平顶化金刚石钎焊制品，包括具有平整表面的基体，所述基体的表面均布钎焊有构成单层结构的若干金刚石颗粒，所述各金刚石颗粒背向基体的顶面在同一平面上或近似在同一平面上，从而形成制品表面，所述制品表面与基体表面平行或近似平行。
作为上述技术方案的进一步改进，所述金刚石颗粒具有完整晶型。粗粒度的完整晶型金刚石强度高、石墨化影响相对较小、容易进行有序排布。
作为上述技术方案的进一步改进，所述金刚石颗粒的粒度范围为18/20目～70/80目，基体表面分布金刚石颗粒的面积占10%～80%。
本发明还提供一种平顶化金刚石钎焊制品的制备方法，将若干金刚石颗粒有序排布在基体表面然后进行至少包括钎焊的处理，使各金刚石颗粒的顶面在同一平面上或趋于在同一平面上，从而形成平顶化的制品表面，且制品表面与基体表面平行或近似平行。
作为上述技术方案的进一步改进，对制品表面进行研磨加工，以获得更高的平整度和平面度。
本发明还提供一种磨削工具，包括至少一组平顶化金刚石钎焊制品，各组制品的制品表面形成磨削面，且各组制品的制品表面共面或大致共面。
本发明还提供一种砂轮修整工具，与砂轮接触的修整面为平顶化金刚石钎焊制品的制品表面。
本发明还提供一种导热散热器件，与热源接触的导热散热面为平顶化金刚石钎焊制品的制品表面，所述基体为金属导热体。
本发明的有益效果是：本发明将完整晶型的金刚石颗粒钎焊至基体表面使得颗粒的顶面共面或近似共面使之成为平顶化的制品表面，当制品和制品表面用于磨削加工或者砂轮修整时有利于提高加工精度和表面质量，当用于导热散热时，克服了制造难度大、成本高的问题，而且该制品的制备方法简单方便，有利于大面积的推广至社会。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明制备方法的示意图；
图2是磨削工具的主视图；
图3是磨削工具的剖面示意图；
图4是砂轮修整工具的主视图；
图5是砂轮修整工具的俯视图；
图6是导热散热器件的主视图；
图7是导热散热器件的左视图。
具体实施方式
如图1所示的平顶化金刚石钎焊制品的制备方法，包括以下几个步骤：
（1）选用金属作为基体1，将基体1表面加工平整，使之成为一个平面；
（2）在基体1表面使用粘结剂均匀涂布一层银基或铜基或镍基钎焊合金粉末，钎焊合金粉末层的厚度范围在0.05～0.5mm ；
（3）使用有序排布的方法将完整晶型（主要呈6-8面体）的人造金刚石颗粒2均匀分布在基体1的表面，金刚石颗粒2的粒度范围为18/20目到70/80目，基体1表面分布金刚石颗粒2的面积占10%～90%；
（4）把（1）（2）（3）处理好后的金刚石制品放入真空钎焊炉中，针对不同的钎焊合金选用不同的钎焊温度，进行钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石颗粒2背向基体1的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与基体1表面平行或近似平行；
（5）使用金刚石研磨盘3对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化。
如图2和图3所示的磨削工具，包括一个基座4，基座4表面固定连接有多块基体101，各基体101成圆形布置。每个基体101上设有一个金刚石单层，该金刚石单层由若干具有完整晶型的金刚石磨粒201构成。金刚石磨粒201的粒度为18/20目，基体101表面分布金刚石磨粒201的面积占80%。
该磨削工具的制造方法如下：
（1）选用普通钢材作为基体101，将基体101表面加工平整，使之成为一个平面；
（2）在基体101表面使用粘结剂均匀涂布一层钎焊合金粉末；
（3）使用有序排布的方法将完整晶型的人造金刚石磨粒201均匀分布在基体101的表面；
（4）把（1）（2）（3）处理好后的制品钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石磨粒201背向基体101的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与基体101表面平行或近似平行；
（5）使用金刚石研磨盘对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化。
（6）各基体101安装在基座4上，并使各基体101对应的制品表面共面或大致共面，从而形成磨削面。
如图4和图5所示的砂轮修整工具，包括一个圆柱体5，圆柱体5的顶端固定连接有一个基体111，基体111上设有一个金刚石单层，该金刚石单层由若干具有完整晶型的金刚石磨粒211构成。金刚石磨粒211的粒度范围为18/20目至70/80目基体111表面分布金刚石磨粒211的面积占50～80%。
该砂轮修整工具的制造方法如下：
（1）选用普通钢材作为基体111，将基体111表面加工平整，使之成为一个平面；
（2）在基体111表面使用粘结剂均匀涂布一层镍基钎焊合金粉末；
（3）使用有序排布的方法将完整晶型的人造金刚石磨粒211均匀分布在基体111的表面；
（4）把（1）（2）（3）处理好后的制品钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石磨粒211背向基体111的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与基体111表面平行或近似平行；
（5）使用金刚石研磨盘对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化。
（6）基体111安装在圆柱体5上，使制品表面形成与砂轮接触的修整面。
如图6和图7所示的导热散热器件，包括作为基体的散热板121，散热板121上设有一个金刚石单层，该金刚石单层由若干具有完整晶型的金刚石磨粒构成。金刚石磨粒的粒度为18/20至70/80目，基体(1)表面分布金刚石磨粒的面积占70～90%。
该导热器的制造方法如下：
（1）选用纯铜或铜合金作为散热板121，将散热板121表面加工平整，使之成为一个平面；
（2）在散热板121表面使用粘结剂均匀涂布一层铜基钎焊合金粉末；
（3）使用有序排布的方法将完整晶型的人造金刚石导热粒221均匀分布在散热板121的表面；
（4）把（1）（2）（3）处理好后的制品钎焊。钎焊后完整晶型的金刚石导热粒221背向散热板121的顶面共面或大致共面从而形成制品表面，该制品表面与散热板121表面平行或近似平行；
（5）使用金刚石研磨盘对钎焊后的金刚石制品表面进行研磨加工，这样获得的平顶化的金刚石制品可以获得更高的平整度、平面度和一致性的表面平顶化。
（6）制品表面与热源接触从而形成导热散热面。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种平顶化金刚石钎焊制品，包括具有平整表面的基体，其特征在于：所述基体的表面均布钎焊有构成单层结构的若干金刚石颗粒，各金刚石颗粒背向基体的顶面在同一平面上或近似在同一平面上，从而形成制品表面，所述制品表面与基体表面平行或近似平行，所述金刚石颗粒具有完整晶型，所述金刚石颗粒的粒度范围为18/20目～70/80目。
2.根据权利要求1所述的平顶化金刚石钎焊制品，其特征在于：基体表面分布金刚石颗粒的面积占10%～90%。
3.一种权利要求1或2所述的平顶化金刚石钎焊制品的制备方法，其特征在于：将若干金刚石颗粒有序排布在基体表面然后进行至少包括钎焊的处理，使各金刚石颗粒的顶面在同一平面上或趋于在同一平面上，从而形成平顶化的制品表面，且制品表面与基体表面平行或近似平行。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：对制品表面进行研磨加工，以获得更高的平整度和平面度。
5.一种磨削工具，其特征在于：包括至少一组如权利要求1或2所述的平顶化金刚石钎焊制品，各组制品的制品表面形成磨削面，且各组制品的制品表面共面或近似共面。
6.一种砂轮修整工具，其特征在于：与砂轮接触的修整面为权利要求1或2所述的平顶化金刚石钎焊制品的制品表面。
7.一种导热散热器件，其特征在于：与热源接触的导热散热面为权利要求1或2所述的平顶化金刚石钎焊制品的制品表面，所述基体为金属导热体。
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