CN104708159A - 一种金刚石工具的制备方法 - Google Patents
一种金刚石工具的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104708159A CN104708159A CN201310677037.3A CN201310677037A CN104708159A CN 104708159 A CN104708159 A CN 104708159A CN 201310677037 A CN201310677037 A CN 201310677037A CN 104708159 A CN104708159 A CN 104708159A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diamond
- coating
- nano coating
- preparation
- soldering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 123
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 61
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 40
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 39
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 30
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N copper silver Chemical compound [Cu].[Ag].[Ag] YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag] Chemical compound [Cu].[Ag] NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 229910001573 adamantine Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical compound C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 6
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/002—Soldering by means of induction heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/20—Tools
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种金刚石工具的制备方法。具体地，本发明提供了一种利用表面结合有硼和碳化硼纳米涂层的金刚石在空气中高频感应钎焊到基体上以制备金刚石工具的方法。与常规制备方法相比，本发明的制备方法可在空气中完成，且焊接钎焊料普通、易得，钎焊温度低，钎焊时间短。因此，效率更高，对金属基体及金刚石热损伤小。
Description
技术领域
本发明属于钎焊金刚石工具领域。具体地，本发明涉及一种单层钎焊金刚石工具的制备方法，更具体地涉及一种金刚石表面生长硼及其化合物纳米涂层在单层钎焊金刚石工具中的应用，所制备的金刚石工具适用于花岗岩，陶瓷，混凝土及玻璃等硬脆性材料的加工。
背景技术
钎焊法是通过高温钎焊使钎料在金刚石与基体界面上发生熔融、浸湿、扩散和化合等化学冶金作用，从而提高基体与金刚石的结合强度。
钎焊法主要分为真空电阻加热焊、盐浴钎焊、高频感应钎焊和激光钎焊等方法。当采用真空电阻钎焊时，电阻加热速度缓慢，加热范围难以控制，工艺过程耗时长，成本高，对线锯的尺寸要求较高，且长时间高温加热易降低线锯的抗拉强度和弯曲强度。盐浴钎焊是将金刚石和基体放入盐浴炉中进行加热，钎焊温度较低，金刚石磨粒一般不发生热损伤，但工艺繁琐，不利于线锯的工业生产。
高频感应钎焊和激光钎焊可避免真空电阻加热焊和盐浴钎焊的缺点，是钎焊经常采用的一种方法。由于金刚石磨粒在空气中加热到800℃时开始石墨化，即发生氧化和燃烧，无法达到钎焊所需的高温(约为1050℃)，而在还原性气体、惰性气体或真空气氛下，金刚石磨粒发生热损伤的温度高达2100℃；因此，为避免高温下金刚石磨粒发生热损伤，高频感应钎焊和激光钎焊等高温钎焊应在惰性气体或真空保护中进行。
目前高温钎焊金刚石工具基本是在高温真空钎焊炉中进行，对金属基体实现了整体加热，升温速度缓慢，加热时间长，金属基体及金刚石磨粒的热损伤较大。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明的目的是提供一种工艺简单、经济成本低的金刚石钎焊方法。
本发明的另一目的是提供一种金刚石工具的制备方法。
在本发明的第一方面中，提供了一种金刚石工具的制备方法，包括步骤：在空气中,将表面经纳米涂层处理的金刚石通过高频感应加热钎焊到金属基体上，从而得到金刚石工具；
其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
在另一优选例中，在钎焊之前，在金属基体表面涂覆铜银钎料；
并将表面经纳米涂层处理的金刚石排布在涂覆有铜银钎料的金属基体上后进行钎焊。
在另一优选例中，所述银铜焊料含有QJ102银铜钎焊剂和高银含量银铜钎焊料。
在另一优选例中，所述高银含量银铜钎焊料中，银含量≥60％。
在另一优选例中，所述钎焊在600～800℃下进行。
在另一优选例中，所述金属基体包括：不锈钢或硬质合金基体。
在另一优选例中，所述工具为刀具、磨具、锉刀、砂轮、锯片、钻头。
在本发明第二方面中，提供了一种金刚石工具，包括金属基体以及钎焊在金属基体上的表面经纳米涂层处理的金刚石；其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
在另一优选例中，所述金刚石工具按照如本发明第一方面所述的制备方法制得。
在本发明第三方面中，提供了一种金刚石钎焊方法，包括步骤：
(1)在金属基体表面涂覆铜银钎料；
(2)在空气中,将表面经纳米涂层处理的金刚石排布在涂覆有铜银钎料的金属基体上后，通过高频感应加热钎焊到金属基体上；
其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
在另一优选例中，所述钎焊在600～800℃下进行。
在另一优选例中，所述银铜焊料含有QJ102银铜钎焊剂和高银含量银铜钎焊料。
在另一优选例中，所述高银含量银铜钎焊料中，银含量≥60％。
在另一优选例中，所述金属基体包括：不锈钢或硬质合金基体。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为CVD金刚石片焊接后效果图；其中，图A、图B和图C为电子显微照片；图D为焊接处的能谱分析图。
图2为金刚石片钎焊后采用GB/T13936-92测试钎焊强度的力-位移曲线时，由于胶水的粘接强度低于金刚石片与刀具的焊接强度时，金刚石片与后用胶水粘接的钢片剥离图片。
图3为金刚石片钎焊后采用GB/T13936-92测试钎焊强度的力-位移曲线图，其中，曲线1，2分别表示两个样品的力-位移曲线，可以看出当最大载荷分别为432.14N和345.06N时，除以实际金刚石片表面积，得到实际粘接强度分别为22.3MPa和21.6MPa。
图4为实施例1制得的金刚石复合体的微观扫描电镜照片。图A中可以看出金刚石粉体表面涂覆有一层均匀的涂层。图B中可以看出金刚石粉体全表面涂层有一定的粗糙度。
图5为实施例1制得的金刚石复合体的表面点能谱图。其中，A图为金刚石颗粒表面50000倍显微图片；B图为该区域中某个微小区域的能谱分析图。
图6实施例1制得的金刚石复合体表面镀层厚度采用FIB进行切割后的断面分析。
图7为实施例1制得的金刚石复合体表面经镀覆处理过的金刚石颗粒颗粒表面XRD图谱。可以看出，金刚石粉体表面存在碳化硼。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，发现在金刚石表面结合一硼纳米涂层和碳化硼纳米涂层后可极大地优化金刚石焊接工艺，如不必在真空中进行，加热时间大大缩短以及防止金刚石的石墨化等。在此基础上，发明人完成了本发明。
表面经纳米涂层处理的金刚石
如本文所述，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
纳米涂层处理方法
如本文所用，所述纳米涂层处理优选包括步骤：
(1)提供一混合浆料，包含成分：(i)金刚石，(ii)硼原料，(iii)锌原料和/或铜原料、或锌铜合金原料，和(iv)有机溶剂；和
(2)在真空下或在氢气、氩气或其组合的惰性气氛或还原性气氛中，将步骤(1)的混合浆料进行加热反应，从而得到所述表面经纳米涂层处理的金刚石,其中，所述金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层。
金刚石工具的制备方法或金刚石钎焊方法
本发明提供了一种优选的单层钎焊金刚石工具的制备方法，包括步骤：
1.按照上述纳米涂层处理方法，对金刚石表面进行处理，获得表面经纳米涂层处理的金刚石；
2.在基体表面涂覆焊接料(如银铜胶状钎料)；
3.将步骤1得到的金刚石根据需要放置在步骤2得到的金属基体上，然后在金属基体表面放置压块，压住金刚石；
4.在一定条件(如在空气中，600～800℃)下，对步骤4得到的放置金刚石和压块的金属基体需要的部位进行加热一段时间(以加热至钎料熔化时即可停止，如20-40s)后，自然冷却，从而实现金刚石的钎焊固结。
优选地，所述加热可在本领域所常规使用的设备中进行，如在高频感应加热设备(或高频感应焊机)中进行，可大大缩短加热时间，从而提高了金刚石工具的制备效率。当然，加热的温度及时间与所制造的工具的大小，金刚石的大小，钎料的选择，钎焊面积的大小等多种因素有关。
本发明的单层钎焊金刚石工具的制备方法与常规制备方法相比，主要在于本工艺在空气中即可完成，且采用普通的银铜钎料，钎焊温度低，不仅制备时间上大大节省，钎焊条件限制极少，对金属基体及金刚石热损伤小。
上述的工艺主要应用于金刚石工具，包括：刀具、磨具、锉刀、砂轮、锯片、钻头等，可以实现对硬脆性材料(包括陶瓷、石材、混凝土和玻璃等)的高效加工。
本发明的主要优点包括：
1.本发明提供了一种金刚石工具的制备方法。
通过在金刚石表面改性，使得金刚石磨粒在空气中加热到800℃时由于金刚石表面镀层的影响，金刚石不发生石墨化，也不会发生氧化和燃烧，且由于改性后的金刚石粉体表面B元素或铜元素的存在，降低了高频感应焊的温度，空气中采用一般的铜银焊料即可完成金刚石粉体的焊接，对金属基体及金刚石的热损伤较小。
本发明单层钎焊金刚石工具的制备方法，钎焊加热以高频感应方式进行，使用高频感应加热可以大大缩短加热时间，从而提高了工具的制备效率；由于加热时间短，因此可以大大减少钎焊过程中由于高温而引起的金刚石的热损伤；且使用高频感应加热可以实现基体的局部受热，即仅在需要钎焊金刚石的地方进行加热，实现金刚石与基体的焊接，这样避免了基体的整体受热，减少对金属基体的热损伤。
通过本发明方法所得到的单层钎焊金刚石工具，可以实现对硬脆性材料(包括陶瓷、石材、混凝土和玻璃等)的高效加工。
2.本发明还提供了一种金刚石钎焊工艺。该方法不同于以往的金刚石工具的钎焊工艺，具有钎焊时间短，钎焊设备简单、便宜，采用普通银铜钎料、制备工艺简单、快速、对基体热损伤小的优点。而且，本发明的方法可在在空气中进行，即使加热至600～850℃，也不会导致金刚石石墨化，也不会发生氧化和燃烧。
下面结合具体实施，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。除非特别说明，本发明所用原料或试剂均市售可得。
本发明所用的钎料为工业中常用的银铜钎料，此钎料的熔点为600～800℃左右。
实施例1金刚石表面经纳米涂层处理方法
将平均粒径为100μm左右的金刚石颗粒与高纯(纯度≥99.9%)硼粉、锌粉和少量酒精混合均匀制成混合物，按混合物总重量计算，锌粉占5wt%，硼粉占10wt%，酒精占5wt%。将混合物放在搅拌机中搅拌混合均匀制备成浆料。放入真空碳管炉中，抽真空至真空度约为10-2Pa，然后通入氢气，气压力为1Pa–120kPa，升温速率为10℃/min升温至1250℃，保温60min，然后随炉冷却至室温。
由于锌粉在900℃以上时会蒸发除去，因此，锌粉在1250℃，保温60min的情况下会去除掉。将高温处理过的混合物取出，分别过30目、60目、80目、100目、150目筛，去除过剩的硼粉，获得表面经纳米涂层处理的金刚石。
其扫描电子显微镜照片如图4所示，图中显示了金刚石颗粒表面原位生长的一层均匀的涂层。
EDS照片如图5所示，通过对均匀涂层的能谱分析，确定金刚石颗粒表面硼、碳的分布情况。
该金刚石粉体表面镀层厚度采用FIB进行切割后的断面分析，如图6所示，获得金刚石粉体表面涂层的厚度在200nm左右。
该金刚石表面XRD衍射图片如图7所示，图中显示了金刚石颗粒表面形成了碳化硼结构。
实施例2金刚石表面经纳米涂层处理方法
将金刚石片与高纯硼粉、锌粉和少量酒精混合均匀制成混合物，按混合物总重量计算，锌粉占5wt%，硼粉占10wt%，酒精占5wt%。将混合物放在搅拌机中搅拌混合均匀制备成浆料。放入真空碳管炉中，抽真空至真空度约为10-2Pa，然后通入氢气，气压力为1Pa–120kPa，升温速率为10℃/min升温至1250℃，保温60min，然后随炉冷却至室温，取出处理后的金刚石片清洗，获得表面经纳米涂层处理的金刚石片。
实施例3硬质合金基体-CVD金刚石片的焊接
1.将需要钎焊的CVD金刚石片进行表面处理，在金刚石片全表面镀覆上一层硼及其化合物纳米涂层，处理方法如实施例2所示；
2.在硬质合金基体上涂覆QJ102银铜胶状钎焊剂和高银含量（银含量≥60％）银铜钎焊料。
3.把步骤1得到的金刚石片根据需要放置在涂覆有QJ102银铜胶状钎焊剂和高银含量银铜钎焊料的硬质合金基体上，然后在硬质合金基体表面放置压块，压住金刚石；把金刚石和压块的硬质合金基体放入到高频感应加热设备中，800℃对硬质合金基体上需要钎焊金刚石的地方进行加热，加热到钎料熔化时，即可停止加热，自然冷却，这样便实现了金刚石的钎焊固结。
焊接效果如图1所示，经过快速磨刀，焊接效果良好。焊接横截面可见焊接面结合良好无缝隙。
焊接强度通过拉伸试验确定。将焊接后的金刚石片通过胶水粘接在不锈钢试样上，如图2所示，按国标GB/T13936-92，测试钎焊强度的力-位移曲线时，由于胶水的粘接强度低于金刚石片与刀具的焊接强度时，金刚石片与后用胶水粘接的钢片剥离。
图3为金刚石片钎焊后采用GB/T13936-92测试钎焊强度的力-位移拉伸曲线图，可以看出当最大载荷分别为432.14N和345.06N时，实际粘接强度分别为22.3MPa和21.6MPa，达到采用该测试工艺检测薄膜最大的粘接强度。
实施例4硬质合金基体-单晶金刚石片的焊接
1.将需要钎焊的单晶金刚石片进行表面处理，在金刚石片全表面镀覆上一层硼及其化合物纳米涂层，处理方法如实施例2所示。
2.在硬质合金基体上涂覆QJ102银铜胶状钎焊剂和高银含量（银含量≥60％）银铜钎焊料。
3.把步骤1得到的金刚石片根据需要放置在一涂覆有QJ102银铜胶状钎焊剂和高银含量银铜钎焊料的硬质合金基体上，然后在硬质合金基体表面放置压块，压住金刚石；把金刚石和压块的硬质合金基体放入到高频感应加热设备中，800℃对硬质合金基体上需要钎焊金刚石的地方进行加热，加热到钎料熔化时，即可停止加热，自然冷却，这样便实现了金刚石的钎焊固结。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于CVD金刚石片和单晶金刚石片在硬质合金上以及钢上的焊接。在采用此制备方获得其它的金刚石片-硬质合金基体刀具，金刚石片-钢基体刀具，金刚石粉-硬质合金基体刀具，金刚石粉-钢基体刀具等所有能采用上述工艺制备金刚石刀具皆应在本发明保护范围内。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种金刚石工具的制备方法，其特征在于，包括步骤：在空气中,将表面经纳米涂层处理的金刚石通过高频感应加热钎焊到金属基体上，从而得到金刚石工具；
其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在钎焊之前，在金属基体表面涂覆铜银钎料；
并将表面经纳米涂层处理的金刚石排布在涂覆有铜银钎料的金属基体上后进行钎焊。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述银铜焊料含有QJ102银铜钎焊剂和高银含量银铜钎焊料。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钎焊在600～800℃下进行。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属基体包括：不锈钢或硬质合金基体。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工具为刀具、磨具、锉刀、砂轮、锯片、钻头。
7.一种金刚石工具，其特征在于，包括金属基体以及钎焊在金属基体上的表面经纳米涂层处理的金刚石；其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
8.一种金刚石钎焊方法，其特征在于，包括步骤：
(1)在金属基体表面涂覆铜银钎料；
(2)在空气中,将表面经纳米涂层处理的金刚石排布在涂覆有铜银钎料的金属基体上后，通过高频感应加热钎焊到金属基体上；
其中，所述表面经纳米涂层处理的金刚石表面结合有复合纳米涂层；所述复合纳米涂层包括涂层(a)碳化硼纳米涂层和涂层(b)硼纳米涂层；所述涂层(b)结合于所述涂层(a)表面。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述钎焊在600～800℃下进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310677037.3A CN104708159B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种金刚石工具及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310677037.3A CN104708159B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种金刚石工具及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104708159A true CN104708159A (zh) | 2015-06-17 |
| CN104708159B CN104708159B (zh) | 2017-08-08 |
Family
ID=53408161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310677037.3A Active CN104708159B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种金刚石工具及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104708159B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105619272A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-01 | 苏州科技学院 | 一种激光钎焊单层金刚石砂轮的制作方法 |
| CN106270872A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 郑州机械研究所 | 一种真空‑感应复合钎焊方法 |
| CN106312371A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-11 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种大型硬质合金刀具焊接用焊剂 |
| CN106607769A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-03 | 江苏索力德机电科技股份有限公司 | 一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法 |
| CN109262098A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-25 | 金合钻石刀具（深圳）有限公司 | 一种金刚石刀具 |
| CN111203604A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-29 | 南京航空航天大学 | 一种cvd金刚石微铣刀的钎焊方法 |
| CN114770389A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-22 | 江阴市科雷特工具有限公司 | 一种长寿命钎焊金刚石磨块及其加工工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5957365A (en) * | 1997-03-03 | 1999-09-28 | Anthon; Royce A. | Brazing rod for depositing diamond coating to metal substrate using gas or electric brazing techniques |
| CN102294527A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-12-28 | 江苏华昌工具制造有限公司 | 金刚石薄壁钻头的钎焊工艺 |
| CN102319934A (zh) * | 2011-07-29 | 2012-01-18 | 江苏华昌工具制造有限公司 | 金刚石锯片的钎焊工艺 |
| WO2013012999A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Diamond Innovations, Inc. | Brazed coated diamond-containing materials |
| WO2013092370A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Element Six Abrasives S.A. | A method for attaching a pre-sintered body of polycrystalline diamond material to a substrate |
-
2013
- 2013-12-11 CN CN201310677037.3A patent/CN104708159B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5957365A (en) * | 1997-03-03 | 1999-09-28 | Anthon; Royce A. | Brazing rod for depositing diamond coating to metal substrate using gas or electric brazing techniques |
| WO2013012999A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Diamond Innovations, Inc. | Brazed coated diamond-containing materials |
| CN102294527A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-12-28 | 江苏华昌工具制造有限公司 | 金刚石薄壁钻头的钎焊工艺 |
| CN102319934A (zh) * | 2011-07-29 | 2012-01-18 | 江苏华昌工具制造有限公司 | 金刚石锯片的钎焊工艺 |
| WO2013092370A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Element Six Abrasives S.A. | A method for attaching a pre-sintered body of polycrystalline diamond material to a substrate |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105619272A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-01 | 苏州科技学院 | 一种激光钎焊单层金刚石砂轮的制作方法 |
| CN105619272B (zh) * | 2016-01-11 | 2018-05-22 | 苏州科技大学 | 一种激光钎焊单层金刚石砂轮的制作方法 |
| CN106270872A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 郑州机械研究所 | 一种真空‑感应复合钎焊方法 |
| CN106312371A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-11 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种大型硬质合金刀具焊接用焊剂 |
| CN106312371B (zh) * | 2016-11-07 | 2019-01-29 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种大型硬质合金刀具焊接用焊剂 |
| CN106607769A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-03 | 江苏索力德机电科技股份有限公司 | 一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法 |
| CN106607769B (zh) * | 2016-12-20 | 2018-09-25 | 江苏索力德机电科技股份有限公司 | 一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法 |
| CN109262098A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-25 | 金合钻石刀具（深圳）有限公司 | 一种金刚石刀具 |
| CN111203604A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-29 | 南京航空航天大学 | 一种cvd金刚石微铣刀的钎焊方法 |
| CN114770389A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-22 | 江阴市科雷特工具有限公司 | 一种长寿命钎焊金刚石磨块及其加工工艺 |
| CN114770389B (zh) * | 2022-05-24 | 2024-05-14 | 江阴市科雷特工具有限公司 | 一种长寿命钎焊金刚石磨块及其加工工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104708159B (zh) | 2017-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104708159A (zh) | 一种金刚石工具的制备方法 | |
| CN109877413B (zh) | 一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法 | |
| CN101704276B (zh) | 磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯及其制作工艺 | |
| Duan et al. | Microstructure and mechanical properties of pre-brazed diamond abrasive grains using Cu–Sn–Ti alloy | |
| CN105499729B (zh) | 一种聚晶立方氮化硼的真空钎焊方法 | |
| CN106737244B (zh) | 一种钎焊超硬磨料工具及其制备方法 | |
| CN102059423B (zh) | 一种具有自润滑功能金刚石工具的制作方法 | |
| CN103231064B (zh) | 一种新型镍基钎料钎焊单层金刚石砂轮的制作方法 | |
| CN103687829A (zh) | 钎焊的涂布的含金刚石材料 | |
| Zhang et al. | Effect of brazing temperature on microstructure and mechanical properties of graphite/copper joints | |
| CN105618883B (zh) | 一种真空钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法 | |
| CN105619272B (zh) | 一种激光钎焊单层金刚石砂轮的制作方法 | |
| JP5552543B2 (ja) | 接合体 | |
| US20140020823A1 (en) | Method for attaching a pre-sintered body of ultrahard material to a substrate | |
| Qi et al. | Vacuum brazing diamond grits with Cu-based or Ni-based filler metal | |
| CN101862834A (zh) | 一次成型多层钎焊金刚石钻头 | |
| CN105149717A (zh) | 一种硅基陶瓷表面金属化方法 | |
| CN102430849A (zh) | 采用镍基钎料热喷焊制备单层金刚石的方法 | |
| CN102601746A (zh) | 一种柔性磨具用磨片及该磨片的制造方法 | |
| CN104707996A (zh) | 一种金刚石复合体以及金刚石表面金属化方法 | |
| US20140097159A1 (en) | System and method for brazing tsp materials to substrates | |
| CN103071945A (zh) | 一种用于金刚石焊接的镍基焊料及其制备方法 | |
| JP5485117B2 (ja) | 接合体 | |
| JP5358968B2 (ja) | メタルボンド砥石 | |
| JPH08108369A (ja) | 砥石工具とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160819 Address after: 315200, No. 777 West Guan Road, Zhenhai street, Zhenhai District, Zhejiang, Ningbo, China Applicant after: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. Address before: No. 519 Road, 315201 Zhejiang Zhuang Zhenhai District of city of Ningbo Province Applicant before: NINGBO INSTITUTE OF MATERIALS TECHNOLOGY & ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Applicant before: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: West Street in the official Zhejiang city of Ningbo province Zhenhai District 315200 Village No. 777 Applicant after: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. Address before: 315200, No. 777 West Guan Road, Zhenhai street, Zhenhai District, Zhejiang, Ningbo, China Applicant before: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Diamond tool and preparation method thereof Effective date of registration: 20190813 Granted publication date: 20170808 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd. Ningbo Zhenhai Branch Pledgor: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2019330000004 |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 315200 No. 777, Zhong Guan Xi Road, Zhuang City Street, Zhenhai District, Ningbo, Zhejiang. Patentee after: Ningbo Crystal Diamond Technology Co.,Ltd. Address before: 315200 No. 777, Zhong Guan Xi Road, Zhuang City Street, Zhenhai District, Ningbo, Zhejiang. Patentee before: Ningbo Jingduan Industrial Technology Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 998 Zhongguan Road, Jiaochuan Street, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315200 Patentee after: Ningbo Crystal Diamond Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 315200 No. 777, Zhong Guan Xi Road, Zhuang City Street, Zhenhai District, Ningbo, Zhejiang. Patentee before: Ningbo Crystal Diamond Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |