CN104801806A - 钎焊金刚石工具制造方法 - Google Patents

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骆颖
冯跃
张延军
罗文来
王智慧
杨理清
朱飞雷
罗唐畅
莫睿
周新翔
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Abstract

本发明公开了一种钎焊金刚石工具的制造方法，包括的工艺步骤为：选取大小一致的金刚石颗粒，于各金刚石颗粒表面涂覆耐高温层；各金刚石颗粒的镀层上包裹钎焊粉料并制成金刚石球粒，各金刚石球粒的直径大小一致；将金刚石球粒填满待钎焊的工件表面而形成金刚石球粒的单层结构或两层以上的堆叠结构，所述堆叠结构中，相邻层的金刚石球粒位置错开；用高频或火焰等方式加热工件和金刚石球粒，使钎焊粉料熔化然后缓慢冷却成为钎焊层，从而实现工件与金刚石颗粒以及各金刚石颗粒之间的结合。本发明方案中，耐高温层和钎焊粉料在高温时可减少空气中的氧对金刚石颗粒的腐蚀影响，从而达到在空气中钎焊的效果，减少对设备的要求，制造方法更灵活。

Description

钎焊金刚石工具制造方法
技术领域
本发明涉及金刚石切割工具技术，具体为一种钎焊金刚石工具制造方法，可应用于金刚石钎焊锯片、钻头、磨轮等工具的制造，并达到工具中金刚石的均匀分布。
背景技术
(高温)钎焊金刚石工具是目前金刚石工具制造的热门技术之一，钎焊技术可实现金刚石、结合剂(钎焊合金材料)和金属基体界面化学冶金结合，具有较高的结合强度。
由于金属基体界面上的结合强度高，所以仅需很薄的结合剂厚度就足以牢固地把持住磨粒(金刚石颗粒)，其裸露高度可达70％～80％，远远高于常规工具的30％，使磨料的利用更加充分，大大提高了工具的寿命和加工效率。
但是现在此类产品的制造难点在于钎焊时的高温对金刚石颗粒的损伤大，导致金刚石颗粒强度降低影响性能；如果采用高真空度的设备钎焊，设备成本高，而且操作方式不灵活；另外实现金刚石的高效有序排布是所有金刚石工具的目标之一。
发明内容
本发明提出了一种钎焊金刚石工具制造方法，可有效解决现有技术的不足并高效达到金刚石颗粒有序排布的目标，还能使钎焊金刚石工具从单层变为多层，大大提高使用寿命。
本发明钎焊金刚石工具制造方法，其技术方案包括如下工艺步骤：
1、选取大小一致的金刚石颗粒，并于各金刚石颗粒表面涂覆耐高温层(涂覆前需对金刚石颗粒表面进行相关的清洁处理)。
2、各金刚石颗粒的镀层上包裹钎焊粉料并制成金刚石球粒，各金刚石球粒的直径大小一致。
3、将金刚石球粒填满待钎焊的工件表面而形成金刚石球粒的单层结构或两层以上(包括两层)的堆叠结构，所述堆叠结构中，相邻层的金刚石球粒位置错开。
4、用高频或火焰等方式加热工件和金刚石球粒，使钎焊粉料熔化然后缓慢冷却成为钎焊层，从而实现工件与金刚石颗粒以及金刚石颗粒之间的结合。
常规上，采用Ti，Cr，V、W材料制作耐高温层。
所述金刚石粒球的直径大小取决于工具设计所需要的金刚石浓度。
本发明的有益效果：
1、本发明钎焊金刚石工具制造方法中，耐高温层在高温时可减少空气中的氧对金刚石颗粒的影响，而金刚石颗粒表面包裹的钎焊粉料也可减少高温下氧对金刚石颗粒的腐蚀，从而达到在空气中钎焊的效果，减少对设备的要求，制造方法更灵活。
2、本发明中，等直径金刚石球粒的完全填充，可实现金刚石颗粒的有序排布，比使用真空吸附，点胶等的金刚石颗粒有序排布方式更高效。
3、本发明中，由于钎焊粉料包裹于金刚石颗粒，无需再将钎焊粉料制成浆料，减少了胶水的用量，减少脱胶的工艺，生产更简单高效。
4、与传统的(高温)钎焊金刚石工具方法相比，本发明一次加热就可实现多层金刚石颗粒的包镶，工具的使用寿命得到较大提高。
5、由于可一次加热实现多层金刚石颗粒的包镶，因而本发明可以代替电镀，减少对环境的污染。
6、采用本发明制造的金刚石工具，可运用于对混凝土、石材、玻璃、单晶硅等硬脆材料的切割，以及实现钻孔，磨削，抛光等加工。
附图说明
图1为本发明实施方案中金刚石球粒的结构示意图。
图2(a)为本发明实施方案中，金刚石球颗粒的单层结构形成于工件表面的示意图。
图2(b)为图2(a)的钎焊成品图。
图3(a)为本发明实施方案中，金刚石球颗粒的双层结构形成于工件表面的示意图。
图3(b)为图3(a)的钎焊成品图。
图4(a)为本发明实施方案应用在金刚石磨盘中的示意图，显示的是金刚石球颗粒的填充排布。
图4(b)为图4(a)的成品图。
图号标识：1、金刚石颗粒；2、耐高温层；3、钎焊粉料；4、工件；5、金刚石球粒；6、钎焊层。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明钎焊金刚石工具制造方法的工艺步骤如下：
1、选取带镀层的金刚石颗粒1。
选取大小一致的金刚石颗粒1，对金刚石颗粒1表面进行清洁处理，于各金刚石颗粒1表面涂覆耐高温层2；所述耐高温层2可以采用Ti(钛)，Cr(铬)，V(钒)、W(钨)等材料制作，如图1所示。
2、制作金刚石球粒5。
将制备有耐高温层2的各金刚石颗粒1包裹上钎焊粉料3并制成同样直径大小的球状，从而得到等径的金刚石球粒5；所述金刚石球粒5的直径取决于工具的金刚石浓度设计，所述钎焊粉料3不仅具备对金刚石颗粒1和工件4基体有良好的浸润性和结合强度，还要求钎焊粉料3的软化点必须高于钎焊金刚石工具在切磨时的局部温度，如图1所示。
3、金刚石球粒5的排布。
将金刚石球粒5填充满(一个挨一个排列)于钎焊的工件4表面，可以根据设计需要将金刚石球粒5于工件4表面呈单层排列布置，也可于工件4表面呈双层排布堆叠，所述堆叠结构中，相邻层的金刚石球粒5位置错开，如图2(a)、图3(a)、图4(a)所示。
4、制作成品。
用高频或火焰等方式加热工件4和金刚石球粒5，使钎焊粉料3熔化平铺在工件4表面，然后缓慢冷却成为钎焊层6，通过钎焊层6将工件4与金刚石颗粒1以及将各金刚石颗粒1结合为一体而成为成品，如图2(b)、图3(b)、图4(b)所示。

Claims (3)

1.钎焊金刚石工具制造方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
①、选取大小一致的金刚石颗粒(1)，于各金刚石颗粒(1)表面涂覆耐高温层(2)；
②、各金刚石颗粒(1)的镀层上包裹钎焊粉料(3)并制成金刚石球粒(5)，各金刚石球粒(5)的直径大小一致；
③、将金刚石球粒(5)填满待钎焊的工件(4)表面而形成金刚石球粒(5)的单层结构或两层以上的堆叠结构，所述堆叠结构中，相邻层的金刚石球粒(5)位置错开；
④、用高频或火焰等方式加热工件(4)和金刚石球粒(5)，使钎焊粉料(3)熔化然后缓慢冷却成为钎焊层(6)，从而实现工件(4)与金刚石颗粒(1)以及各金刚石颗粒(1)之间的结合。
2.根据权利要求1所述的钎焊金刚石工具制造方法，其特征在于：采用Ti，Cr，V、W材料制作耐高温层(2)。
3.根据权利要求1所述的钎焊金刚石工具制造方法，其特征在于：所述金刚石球粒(5)的直径取决于工具的金刚石浓度。
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