CN105695830A - 金刚石串珠的无压烧结制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石串珠的无压烧结制备方法，包括以下步骤：a、在金刚石串珠配方中加入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，形成带焊粉的混料；b、将混料进行制粒，得到制粒粉末；c、将制粒粉末进行压环，得到压坯；d、将压坯进行无压烧结，烧结的同时焊粉熔化形成自焊一体化的金刚石串珠；e、对金刚石串珠进行表面处理，得到成型的金刚石串珠。实现了烧结与自焊一体化，免去了常规无压烧结串珠制备工艺中的焊接工序，既保证了串珠胎体与基体间的粘接效果，又大大提高了该工艺的生产效率，降低了生产成本，为无压烧结串珠制备工艺的进一步推广创造了条件。

Description

金刚石串珠的无压烧结制备方法

技术领域

本发明涉及金刚石串珠制备工艺领域，特别地，涉及一种自焊式无压烧结串珠制备方法。

背景技术

在金刚石串珠制备工艺中，目前常用工艺主要包括两种：

一种为热压烧结串珠制备工艺，由于热压烧结属于加压式、快速小批量烧结，导致其存在三方面问题难以解决，①是产品质量稳定性难以控制；②是其衍生的加工工序较长，如串珠烧结完毕后还需进行扩孔、攻丝、去油等等；③是难以满足小直径串珠(尤其是组锯串珠)的生产需求。

另一种为无压烧结串珠制备工艺，在组锯串珠生产上基本以无压烧结工艺为主。由于无压烧结属于无压式、大批量烧结，从而能从根本上解决热压烧结工艺存在的问题。通过对现有的无压烧结串珠制备工艺进行研究发现，制约其发展的原因主要在于焊接工序。这主要是由于焊接发生在无压烧结之后，具体实施为串珠烧结完毕后，再将焊环一个个套在基体上，然后重新进炉完成焊接工作。但由于焊丝直径多在0.5-0.8mm左右，很难实现机械化作业，需要人工逐一摆放，同时焊接时又需要串珠二次回炉，这不仅降低了生产效率，而且大大提高了串珠的生产成本，制约了该工艺的顺利推广。

发明内容

本发明提供了一种金刚石串珠的无压烧结制备方法，以解决现有无压烧结串珠制备工艺的焊接工序制约了工艺发展，焊接时焊环难以机械化作业装配，需要人工参与并且二次回炉，不仅生产效率低，而且生产成本高的技术问题。

本发明提供一种金刚石串珠的无压烧结制备方法，包括以下步骤：a、在金刚石串珠配方中加入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，形成带焊粉的混料；b、将混料进行制粒，得到制粒粉末；c、将制粒粉末进行压环，得到压坯；d、将压坯进行无压烧结，烧结的同时焊粉熔化形成自焊一体化的金刚石串珠；e、对金刚石串珠进行表面处理，得到成型的金刚石串珠。

进一步地，步骤a中的焊粉采用CuSnP合金粉料。

进一步地，CuSnP合金粉料的添加重量为混料重量的3％-8％。

进一步地，步骤c压环时，控制压坯的环内径与待放入压坯环内的基体外径之间的尺寸配合关系，压坯与基体之间留用于容纳焊粉熔化状态的焊液的间隙，间隙大小满足设计要求。

进一步地，将压坯置于石墨垫板上，并在环内放入基体，并保持压坯、基体、石墨垫板三者的一致性，以避免出现用错基体、石墨垫板的异常。

进一步地，压坯和基体均垂直竖立，以避免出现烧结后的串珠胎体倾斜的异常。

进一步地，步骤d的具体实施步骤为：首先，将无压烧结网带炉打开，对无压烧结网带炉中的各个温区分别设定指定温度；然后，对各个温区开始升温并调整无压烧结网带炉的网带网速至设定值，同时向无压烧结网带炉内通入H₂+N₂的混合气体，并点火；最后，当无压烧结网带炉内的各个温区的温度达到指定温度，无压烧结网带炉的网带网速达到设定值后对压坯进行无压烧结，同时焊粉随着烧结熔化形成自焊。

进一步地，烧结时，随着压坯温度达到烧结温度，压坯在烧结收缩的同时，焊粉由固相转化为液相，并逐渐在坯体与基体间汇聚并填满坯体与基体间的间隙。

进一步地，烧结完毕后，随着温度的降低，焊液逐渐凝固形成焊接层，以实现金刚石串珠发生无压烧结的同时完成金刚石串珠的自焊处理，从而完成金刚石串珠的无压烧结制备。

进一步地，步骤e中的表面处理包括：对金刚石串珠进行扩孔、攻丝、去油和喷砂。

本发明具有以下有益效果：

本发明金刚石串珠的无压烧结制备方法，通过在金刚石串珠配方中混入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，使得在进行无压烧结时，焊粉随着金刚石串珠胎体烧结的同时熔化并均匀分布于金刚石串珠周边间隙内，形成自焊一体的金刚石串珠结构，从而省略了串珠胎体成型后与基体的焊接工序，而且自焊一体的结构稳定性更胜于串珠胎体成型后与基体焊接的结构。实现了烧结与自焊一体化，免去了常规无压烧结串珠制备工艺中的焊接工序，既保证了串珠胎体与基体间的粘接效果，又大大提高了该工艺的生产效率，降低了生产成本，为无压烧结串珠制备工艺的进一步推广创造了条件。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的金刚石串珠的无压烧结制备方法的步骤流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的金刚石串珠的无压烧结制备方法的步骤流程框图。如图1所示，本实施例的金刚石串珠的无压烧结制备方法，包括以下步骤：a、在金刚石串珠配方中加入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，形成带焊粉的混料；b、将混料进行制粒，得到制粒粉末；c、将制粒粉末进行压环，得到压坯；d、将压坯进行无压烧结，烧结的同时焊粉熔化形成自焊一体化的金刚石串珠；e、对金刚石串珠进行表面处理，得到成型的金刚石串珠。本发明金刚石串珠的无压烧结制备方法，通过在金刚石串珠配方中混入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，使得在进行无压烧结时，焊粉随着金刚石串珠胎体烧结的同时熔化并均匀分布于金刚石串珠周边间隙内，形成自焊一体的金刚石串珠结构，从而省略了串珠胎体成型后与基体的焊接工序，而且自焊一体的结构稳定性更胜于串珠胎体成型后与基体焊接的结构。实现了烧结与自焊一体化，免去了常规无压烧结串珠制备工艺中的焊接工序，既保证了串珠胎体与基体间的粘接效果，又大大提高了该工艺的生产效率，降低了生产成本，为无压烧结串珠制备工艺的进一步推广创造了条件。

本实施例中，步骤a中的焊粉采用CuSnP合金粉料。在混料环节，除了混合串珠胎体配方所需粉料与金刚石外，还添加一定比例的CuSnP焊粉进行混合，然后再进行制粒、压环、无压烧结。在金刚石串珠进行无压烧结时，串珠除了发生正常的烧结现象外，由于焊粉的添加，焊料会优先在胎体与基体之间聚集，并逐步形成焊层，从而实现烧结与自焊一体化的过程。由于选用的为非Ag焊料，降低了生产成本的目的。

本实施例中，CuSnP合金粉料的添加重量为混料重量的3％-8％。在混料环节，除了混合串珠胎体配方所需粉料与金刚石外，还添加一定比例的CuSnP焊粉进行混合，然后再进行制粒、压环、无压烧结。在金刚石串珠进行无压烧结时，串珠除了发生正常的烧结现象外，由于焊粉的添加，焊料会优先在胎体与基体之间聚集，并逐步形成焊层，从而实现烧结与自焊一体化的过程。由于选用的为非Ag焊料，降低了生产成本的目的。

本实施例中，步骤c压环时，控制压坯的环内径与待放入压坯环内的基体外径之间的尺寸配合关系，压坯与基体之间留用于容纳焊粉熔化状态的焊液的间隙，间隙大小满足设计要求。方便基体的放置，同时也方便自焊时焊粉熔化后形成的焊液能够顺利流入间隙中并形成均匀的焊接层，从而保证串珠结构的稳定性。

本实施例中，将压坯置于石墨垫板上，并在环内放入基体，并保持压坯、基体、石墨垫板三者的一致性，以避免出现用错基体、石墨垫板的异常。采用相互匹配的压坯、基体、石墨垫板，从而确保自焊的正常进行，同时也保证压坯与基体之间能够形成均匀的焊接层，从而保证结构的稳定性。

本实施例中，压坯和基体均垂直竖立，以避免出现烧结后的串珠胎体倾斜的异常。保证串珠烧结后的质量。

本实施例中，步骤d的具体实施步骤为：首先，将无压烧结网带炉打开，对无压烧结网带炉中的各个温区分别设定指定温度；然后，对各个温区开始升温并调整无压烧结网带炉的网带网速至设定值，同时向无压烧结网带炉内通入H₂+N₂的混合气体，并点火；最后，当无压烧结网带炉内的各个温区的温度达到指定温度，无压烧结网带炉的网带网速达到设定值后对压坯进行无压烧结，同时焊粉随着烧结熔化形成自焊。

本实施例中，烧结时，随着压坯温度达到烧结温度，压坯在烧结收缩的同时，焊粉由固相转化为液相，并逐渐在坯体与基体间汇聚并填满坯体与基体间的间隙。

本实施例中，烧结完毕后，随着温度的降低，焊液逐渐凝固形成焊接层，以实现金刚石串珠发生无压烧结的同时完成金刚石串珠的自焊处理，从而完成金刚石串珠的无压烧结制备。

本实施例中，步骤e中的表面处理包括：对金刚石串珠进行扩孔、攻丝、去油和喷砂。以保证金刚石串珠的使用。

实施时，提供一种自焊式无压烧结串珠制备工艺，该技术的实施不仅保证了焊接效果，同时还提高了生产效率以及产品合格率，降低了生产成本，为无压烧结串珠制备工艺的进一步推广创造了条件。在混料环节，除了混合串珠胎体配方所需粉料与金刚石外，还需添加一定比例的CuSnP焊粉进行混合，然后再进行制粒、压环、无压烧结。在金刚石串珠进行无压烧结时，串珠除了发生正常的烧结现象外，由于焊粉的添加，焊料会优先在胎体与基体之间聚集，并逐步形成焊层，从而实现烧结与自焊一体化的过程。将传统无压烧结串珠制备工序流程(混料→制粒→压环→无压烧结→摆焊环→焊接→串珠后序处理)缩短为混料(混入焊粉)→制粒→压环→无压烧结与自焊一体化→串珠后序处理。优选特定的CuSnP粉料为焊粉而非采用常规的含Ag焊粉，即保证焊粉熔化温度与烧结温度基本一致甚至稍低于烧结温度，从而达到实现无压烧结与自焊一体化的目的。由于选用的为非Ag焊料，降低了生产成本的目的。实现了烧结与自焊一体化，免去了常规无压烧结串珠制备工艺中的焊接工序，既保证了串珠胎体与基体间的粘接效果，又大大提高了该工艺的生产效率，降低了生产成本，为无压烧结串珠制备工艺的进一步推广创造了条件。

本发明实施的关键在于焊粉，采用特定的CuSnP合金粉料，并且其添加量应控制3％～8％之间。实施时，首先，将焊粉加入胎体配方粉料中并进行混合，然后再将混合好的粉料进行制粒、压环处理，压环时应注意环的内径应与基体外径具有一定的尺寸配合，其配合间隙不能太小也不能太大，太小可能导致压坯烧结时被涨裂，太大可能导致基体与压坯无法焊接上。然后，将压坯置于特定的石墨垫板上，并在环内放入基体，此时应注意压坯、基体、石墨垫板三者应一致，避免出现用错基体、石墨垫板的异常，并且压坯、基体均需垂直竖立，不可放偏，避免出现烧结后胎体倾斜的异常。再次，将无压烧结网带炉打开，并且将各个温区设定至指定温度，然后对其开始升温，并调整网速至设定值，同时通入H₂+N₂的混合气体，并点火。最后，当网带炉各温区温度达到设定值，网带炉网速符合要求后即可对串珠进行无压烧结+自焊处理，烧结时随着串珠温度达到烧结温度时，串珠胎体部分在发生烧结收缩的同时，焊粉由固相转化为液相，并逐渐在胎体与基体间汇聚并填满胎体与基体间的间隙。烧结完毕后随着温度的降低，焊液逐渐凝固形成焊接层，从而实现串珠发生无压烧结的同时完成串珠的自焊处理，完成串珠的无压烧结制备工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在金刚石串珠配方中加入熔化温度与金刚石串珠胎体烧结温度相近的焊粉，形成带焊粉的混料；

b、将混料进行制粒，得到制粒粉末；

c、将制粒粉末进行压环，得到压坯；

d、将压坯进行无压烧结，烧结的同时焊粉熔化形成自焊一体化的金刚石串珠；

e、对金刚石串珠进行表面处理，得到成型的金刚石串珠。

2.根据权利要求1所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

所述步骤a中的焊粉采用CuSnP合金粉料。

3.根据权利要求2所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

所述CuSnP合金粉料的添加重量为混料重量的3％-8％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

所述步骤c压环时，

控制压坯的环内径与待放入压坯环内的基体外径之间的尺寸配合关系，

压坯与基体之间留用于容纳焊粉熔化状态的焊液的间隙，

间隙大小满足设计要求。

5.根据权利要求4所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

将压坯置于石墨垫板上，并在环内放入基体，并保持压坯、基体、石墨垫板三者的一致性，以避免出现用错基体、石墨垫板的异常。

6.根据权利要求5所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

压坯和基体均垂直竖立，以避免出现烧结后的串珠胎体倾斜的异常。

7.根据权利要求6所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

步骤d的具体实施步骤为：

首先，将无压烧结网带炉打开，对无压烧结网带炉中的各个温区分别设定指定温度；

然后，对各个温区开始升温并调整无压烧结网带炉的网带网速至设定值，同时向无压烧结网带炉内通入H₂+N₂的混合气体，并点火；

最后，当无压烧结网带炉内的各个温区的温度达到指定温度，无压烧结网带炉的网带网速达到设定值后对压坯进行无压烧结，同时焊粉随着烧结熔化形成自焊。

8.根据权利要求7所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

烧结时，随着压坯温度达到烧结温度，压坯在烧结收缩的同时，焊粉由固相转化为液相，并逐渐在坯体与基体间汇聚并填满坯体与基体间的间隙。

9.根据权利要求8所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

烧结完毕后，随着温度的降低，焊液逐渐凝固形成焊接层，以实现金刚石串珠发生无压烧结的同时完成金刚石串珠的自焊处理，从而完成金刚石串珠的无压烧结制备。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的金刚石串珠的无压烧结制备方法，其特征在于，

所述步骤e中的表面处理包括：对金刚石串珠进行扩孔、攻丝、去油和喷砂。