CN107553063A

CN107553063A - 金刚石雕刻刀

Info

Publication number: CN107553063A
Application number: CN201610502303.2A
Authority: CN
Inventors: 林翔
Original assignee: Yueqing Tian Tian Tool Technology Co Ltd
Current assignee: Yueqing Tian Tian Tool Technology Co Ltd
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN107553063B

Abstract

本发明公开了一种金刚石雕刻刀，包括刀杆，所述刀杆的一端为刀头，其中：所述刀头内部为金刚石烧结层，所述金刚石烧结层外设置有金刚石钎焊层，通过上述设置，烧结金刚石采用粉末冶金的方法将金刚石颗粒包覆在合金之内，再压制到刀杆上，形成的烧结层由于金刚石含量在整个层面上都有，使用寿命长，但是金刚石在烧结层的出刃高度较小，锋利度较小；在烧结层外设置有钎焊层，钎焊层的金刚石颗粒主要分布在表面，出刃高度高，锋利度好，并且在钎焊层磨损一部分之后，仍会有锋利的金刚石颗粒残留，提高雕刻刀的锋利度，并且钎焊层主要分布在烧结层的侧面，相对于端部磨损较小，雕刻时钻入更加顺畅，避免边缘卡住。

Description

金刚石雕刻刀

技术领域

本发明涉及一种数控雕刻工具，特别涉及一种金刚石雕刻刀。

背景技术

金刚石的高硬度和优良物理机械性能使得金刚石工具成为加工各种坚硬材料不可缺少的有效工具。金刚石工具目前按制造方法和工艺通常可分为电镀、烧结和钎焊工具产品，各种不同工艺制造的金刚石工具各有优劣。

电镀金刚石工具电镀工艺简单，制作容易，但电镀金刚石工具上电沉积的镀层金属与磨料和磨具基体的界面上均不存在牢固的化学冶金结合，磨料只是被机械包覆在镀层与基体之间，因此金属镀层对金刚石磨粒的把持力小，极容易因磨料脱落和镀层成片剥离导致砂轮的整体失效。

烧结金刚石工具是预合金粉末胎体和金刚石颗粒混合压坯烧结而成，金刚石孕镶在预合金粉末胎体中，金刚石与一般金属合金之间具有很高的界面能，金刚石颗粒不能为一般低熔点合金所浸润，粘结性差。在传统的制造技术中，金刚石颗粒仅靠胎体收缩后产生的机械夹持力镶嵌于胎体金属基中，而没有形成牢固的化学键结或冶金结合，导致金刚石颗粒在工作中易与胎体金属基分离，大大降低了金刚石工具的寿命及性能水平。

钎焊金刚石工具是利用熔点比母材低的活性预合金粉末作为钎料，加热后，钎料熔化，金刚石和焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材与金刚石，填充接头间隙并与母材和金刚石相互扩散，将金刚石与母材牢固的连接在一起，使得金刚石具有最高的出露度和锋利度。虽然钎焊的金刚石工具锋利度较高，单层金刚石的工作寿命较长，但是由于仅仅只有单层金刚石参与工作，所以综合使用寿命比烧结金刚石工艺制成的金刚石工具短。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用寿命长、锋利度高的金刚石雕刻刀。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种金刚石雕刻刀，包括刀杆，所述刀杆的一端为刀头，其中：所述刀头内部为金刚石烧结层，所述金刚石烧结层外设置有金刚石钎焊层。

通过采用上述技术方案，烧结金刚石采用粉末冶金的方法将金刚石颗粒包覆在合金之内，再烧制到刀杆上，形成的烧结层由于金刚石含量在整个刀头上都有，使用寿命长，但是金刚石在烧结层的出刃高度较低，锋利度不高；在烧结层外设置有金刚石钎焊层，钎焊层的金刚石颗粒主要分布在表面，出刃高度高，锋利度好，并且在刀尖的钎焊层磨损之后，里面的烧结层会出露，并得到持续的使用，由于钎焊层的磨损仅在刀尖部位，侧刃保持有钎焊金刚石层，所以刀具仍然能保持优异的锋利度。

本发明进一步设置为：所述钎焊层直接采用钎焊工艺焊接在烧结层外。

通过采用上述技术方案，直接采用钎焊工艺在烧结层外进行加工，生产方便。

本发明进一步设置为：所述烧结层分为金刚石颗粒和烧结胎体，所述烧结胎体的成分按重量百分比为：Ni 10~15%，Cr 8~10%，C 1~2%，余量为Fe。

通过采用上述技术方案，镍与金刚石之间的润湿角较小，从而粉末冶金时，胎体与金刚石之间的连接更加牢固，铬具有较高的强度，质地硬，提高了烧结层的硬度，从而具有更好耐磨损性能，并且采用铁基粉末烧结时温度一般高于1050℃，之后钎焊温度低于1000℃可以完成钎焊，避免烧结胎体耐温性能不足，在钎焊时融化。

本发明进一步设置为：所述烧结胎体各组分制成预合金粉末，再与金刚石颗粒混合烧结。

通过采用上述技术方案，将多种金属预先熔炼成熔点较低的合金后再喷制成预合金粉末，在精钢石刀头烧结的过程中，只要温度升到预合金粉末的融化温度，整个粘结成分的粉末就会融化，而不会出现无法兼顾粘结剂中不同组分熔化温度差距大，难以制定合理烧结温度的难题，并且先制成预合金粉末，比机械混合多种金属粉末要均匀、可靠；预合金粉末熔化区间窄，在一定烧结温度下应能刚好润湿金刚石，在压力作用下又能流动，在热压过程中，预合金粉末熔化为液态与骨架金属反应，有利于增强胎体的力学性能，又不会形成低熔脆性相；在金刚石工具正常的工作温度下，预合金粉末不会重熔或形变，保证了烧结胎体能够承受胎体中金刚石和刀杆传给它的应力而不产生变形或松动;预合金粉末中不含易挥发和易氧化单质元素，采用预合金粉末制造的金刚石土具，提高了胎体的致密性和均匀性，从而改善了胎体的磨损状态。

本发明进一步设置为：所述烧结层中的金刚石颗粒表面设置有Ti镀层。

通过采用上述技术方案，金刚石颗粒表面镀钛，可以与烧结胎体中的碳基发生反应生成TiC使得胎体与金刚石表面形成一层过渡层，但有没有腐蚀金刚石，提高了金刚石的抗冲击性能和连接强度。

本发明进一步设置为：所述烧结层的厚度与钎焊层的厚度比为5：1～3：1之间。

通过采用上述技术方案，钎焊层主要用于增强金刚石工具的锋利度，并且金刚石的主要覆盖在顶面一层，厚度无需太大即可实现，烧结层在钎焊层发生磨损后可继续工作，并且在钎焊层完全磨损前，钎焊层残留的金刚石颗粒能增强工具表面的锋利度，采用5:1~3:1比例在钎焊层完全磨损之前，烧结层未磨损至刀杆，保证了金刚石刀具的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述钎焊层包括金刚石颗粒和钎料层，所述钎料层的成分按重量百分比为：Sn 10~15%、Ti 3~6%、La 1~2%、余量为Cu。

通过采用上述技术方案，铜基钎料在钎焊时，所需的温度较低，因此可以在烧结层外进行烧结，若钎焊温度过高，会破坏烧结层的结构；Ti可以在钎焊后于金刚石表面形成TiC层，能加强金刚石颗粒与钎料之间的连接性能；Sn的加入可以降低合金的熔点，方便加工，也避免对烧结层的破坏。

本发明进一步设置为：所述金刚石颗粒在烧结层表面的出刃高度为60%~80%。

通过采用上述技术方案，出刃高度较高，因此金刚石与被加工材料的接触面积增大，锋利度增加，从而具有良好锋利度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、结合烧结法和钎焊法，先烧结后钎焊，使得雕刻刀同时具有锋利和使用寿命长的优点；

2、采用铁基合金粉烧结，烧结温度较高，再使用钎焊温度较低的锌铜合金进行钎焊，保证钎焊时不会对烧结层造成损伤；

3、通过兼容性优良的烧结配方和钎焊配方设计，克服了钎焊层和烧结层之间因为工艺不匹配导致的脱层，相互浸润不好，相互干涉并降低各层性能等现象。

具体实施方式

实施例一：

一种金刚石雕刻刀，包括刀杆，刀杆的一端为刀头，刀头内部为金刚石烧结层，金刚石烧结层外直接钎焊有金刚石钎焊层，烧结层采用铁基预合金粉烧结，钎焊层采用铜基钎料钎焊金刚石颗粒。

实施例二：

一种金刚石雕刻刀，包括刀杆，刀杆的一端为刀头，刀头内部为金刚石烧结层，金刚石烧结层外直接钎焊有金刚石钎焊层。

其中烧结层的包括：10g镍、9g铬和1克碳以及80克铁及10g金刚石颗粒，金刚石颗粒外镀有钛。

烧结方法为：先将上述烧结层中的金属原料共同预先熔炼成预合金粉末，再将带有均匀分布的圆孔的筛板盖在薄板上，将金刚石颗粒从筛板上方添加；将多块薄板叠加与刀柄进行烧结。

钎焊层的钎料组成为：Sn 2g、Ti1.7g、La 0.3g、Cu16.6g。

实施例三：

其中烧结层包括：11g镍、8g铬和1.6克碳以及79.4克铁及10g金刚石颗粒，金刚石颗粒外镀有钛。

钎焊层的钎料组成为：Sn 2.3g、Ti1.9g、La 0.2g、Cu15.6g。

实施例四：

其中烧结层包括：15g镍、8.5g铬和1.2克碳以及75.3克铁及10g金刚石颗粒，金刚石颗粒外镀有钛。

钎焊层的钎料组成为：Sn 2.6g、Ti2g、La 0.4g、Cu15g。

实施例五：

其中烧结层包括：12g镍、9.5g铬和2克碳以及76.5克铁及10g金刚石颗粒，金刚石颗粒外镀有钛。

钎焊层的钎料组成为：Sn 3g、Ti1.8g、La 0.2g、Cu15g。

实施例六：

其中烧结层包括：14g镍、10g铬和1.5克碳以及74.5克铁及10g金刚石颗粒，金刚石颗粒外镀有钛。

钎焊层的钎料组成为：Sn 2.8g、Ti1.6g、La 0.3g、Cu15.3g。

寿命测试：采用实施例二至六中的金刚石雕刻刀、普通烧结刀以及普通钎焊刀，在莫氏硬度为6的花岗岩上做尺寸为600MM*600MM,深度10MM的铣底加工实验，记录刀头磨损程度和雕刻噪音分贝，结果见表1。

表1 寿命测试结果表

	磨损（MM）	雕刻噪音(分贝)
			实施例二	3.2	72
实施例三	3.6	69
			实施例四	3.3	70
实施例五	3.5	70
			实施例六	3.1	75
普通烧结刀	5.1	92
			普通钎焊刀	使用中途寿命终结	67

由表1可以看出，本发明实施例的金刚石雕刻刀在磨损和雕刻噪音，即寿命和锋利度表现上都具有更好的性能，达到了使用寿命和锋利度的平衡，提高了金刚石刀具的使用性能。

由表1可以看出，本发明实施例的金刚石雕刻刀在磨损率和击穿时间上都具有较好的性能，达到了使用寿命和锋利度的平衡，提高了金刚石刀具的使用性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种金刚石雕刻刀，包括刀杆，所述刀杆的一端为刀头，其特征在于：所述刀头内部为金刚石烧结层，所述金刚石烧结层外设置有金刚石钎焊层。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述钎焊层直接采用钎焊工艺焊接在烧结层外。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述烧结层分为金刚石颗粒和烧结胎体，所述烧结胎体的成分按重量百分比为：Ni 10~15%，Cr 8~10%，C 1~2%，余量为Fe。

4.根据权利要求3所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述烧结胎体各组分制成预合金粉末，再与金刚石颗粒混合烧结。

5.根据权利要求3所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述烧结层中的金刚石颗粒表面设置有Ti镀层。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述烧结层的厚度与钎焊层的厚度比为5：1～3：1之间。

7.根据权利要求1所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述钎焊层包括金刚石颗粒和钎料层，所述钎料层的成分按重量百分比为：Sn 10~15%、Ti 3~6%、La 1~2%、余量为Cu。

8.根据权利要求1所述的一种金刚石雕刻刀，其特征在于：所述金刚石颗粒在烧结层表面的出刃高度为60%~80%。