TW546191B - Diamond or CNB coated with solder, its aggregation and method of manufacturing same - Google Patents

Description

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本發明係關於-種披覆焊料的鑽石或立方氮化棚及其 集結體及其製法，其是以焊料粉末附於鑽石或錢有欽的立 方氮化删表面，然後再加溫熔化焊料，令鑽石或立方氮化 侧被焊料合金包裹於其中者。 一鑽：的惰性極大。也就是因為它不易與其他材料反應 ’匕才此用來切磨工件。例如鑽石鋸齒已大量用來鋸切石 材。鑽石磨輪則常用於加工包括陶竞、玻璃等的非鐵材料 。但在面溫下’鑽石會和鐵族金屬（鐵、録、錄或其合金 )反應，所以不適合用來加工這類材料。 在製成鑽石卫具時，鑽石磨料必須混在結合劑（ΒοΜ 甘蔣Li屬、陶瓷或樹脂）内。結合劑可將鑽石磨粒隔開 並將之個別握持用以鑛磨工件。但因鑽石惰性很大，各種 =劑=無法有效握持鑽石以致大部份的鑽石都在鑛磨工 件時被㈣洛。也因此鑽石的使用率甚低（約·)，所 以鑽石工具的壽命就偏短。 -般的結合劑乃機械式的將鑽石卡住 結合劑（如鐵、始、錄、銅或盆人今w 切的金屬 ^ ^ ^ ^ α 口金）乃以粉末燒結成形 間的鑽石央住。有些鑽石工具乃以水溶液（電解 二八鎳將鑽石包圍固定。玻璃或陶究（Verified ) 卞的，广也疋以粉末燒結成形包圍内部的鑽石。樹脂以 W則把樹脂燒結或輯成_體將鑽石埋在其卜這 都不能使結合劑有效的握持鑽石。 一 / 為了加強鑽石㈣持力’傳統的方法乃在鑽石外部鑛 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（2Κ) χ 297公[ — 111 — — — 1· 11 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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P 546191 A7 --------__ 五、發明說明（2 ) 上一層金屬。例如以化學鍍（Eiectr〇less Coating)在溶液 裏把鎳（内含磷）沈積在鑽石的表面。也有以熔鹽法（如 以CaCl2-NaCl-KCl的共晶成份）將金屬粉末（如Ti、Cr、 Si )擴散再沈積在鑽石表面。再如以化學氣相沈積（

Chemical Vapor Deposition或CVD)的方法把金屬化合物 的氣體（如TiCU、SiCU、CrCl3、WC13)還原出金屬再沈 積在鑽石的表面上。 上述的鍍膜方法如果不是以溶液沈積就是以氣相沈積 。這類的方法在鑽石表面沈積的金屬都是固體的原子或原 子團。這些固體顆粒不能有效的「潤濕」（Wetting)鑽石 的表面，因此鑛膜之内仍含諸多孔隙，所以它們的組織並 不緻#。更有甚者，除化學鑛的鎳層外，其他的鐘膜都非 4薄’常不及1微米（Micro Meter)。而化學艘的鎳也只 能包裹鑽石，並不能抓著鑽石。除了上述問題之外，傳統 鍍膜的成份通常十分均一，既使披覆多層也不能使其合金 化。加上鑛膜貫在太薄，因此不僅結合劑難以附著，它們 也容易被結合劑溶解。其結果會使鑽石鍍膜的功效完全消 除。 有鑑於現有鑽石披覆方法成效不佳，本發明人乃針對 現有之方法進行檢討與研究，經不斷嚐試與實驗後終於發 展出了確具產業上利用價值之本發明產品及其製造方法。 本發明之主要目的在於··提供一種披覆烊料的鑽石戈 立方氮化爛及其集結體及其製法，其係以液狀黏結劑潤^ 4 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21Q x 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 灣· I I I I I I I ------- I I . 546191 (1 2)焊料 A7 五、發明說明（3 ) =表把表面有黏結劑的鑽石混入焊料及添加物粉 〃表面黏滿粉末，’然後置人真线内加溫將焊料 熔化，使鑽石被焊料人今白宾品π丄 坪才十 • 十σ金匕 < 而形成被覆有焊料合金之鑽 石； 本^明也可將鑽石與焊料粉末直接混合再加熱，這時 可以不需使用有機黏結劑。 另依本發明之製法亦可適用於鑛上一層欽的立方氮化 獨0 /為使㈣查委員進一步瞭解前述目的及本發明之特 徵’ &附以圖式詳細說明如后： (一）圖式部分： 第一圖：為本發明之方法製成刺虫胃鑽石白勺外形示意圖。 (二）圖號部分： (10)鑽石 (1 4)填加物 發明内容 本1¾明乃一改傳統以溶液（水或炼鹽）或氣體來彼覆 鑽石的方法，而改用熔融的金屬焊料直接黏附鑽石。由於 合金焊料是可以自由流動的液體，因此它可以完全「潤濕 」鑽石並緊密的貼附其上，且其厚度在2微米以上。尤有 進者’焊料内含有可以與鑽石反應而形成碳化物的「活化 本纸張尺度適用中國ϋ家標準（CNS)A4規格（21G X 297公f _裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 546191 A7 五、發明說明（分） • 一 ： 金屬」（Reactive Metal)，如 Ti、Cr Mn、V·····等 ，因此焊料也可以化學鍵將鑽石牢牢抓除此之外，熔 融的焊料合金可以披覆較厚（如10微米），因此不虞被 結合劑溶解或侵餘。 以熔融的焊料來彼覆鑽石還有一個甚大的好處，即焊 料的主要成分（如錄或銅）與金屬結合劑的主要成份（鐵 、鈷、鎳、銅或其合金）會互相溶合而形成強固的冶金鍵 結（Metallurgical Bond)。因此使用焊料彼覆的鑽石從鑽 石到結合劑之間沒有明顯的弱面。也因此這種鑽石工具在 使用時鑽石不會脫落而可以充分使用。這樣鑽石工具的壽 命就可以大幅延長。 披覆鑽石的焊料其磨損速率必須介於鑽石與結合劑的 磨損速率之間，這樣鑽石才能突出得恰到好處，既可以高 速鋸磨，也不虞被撞斷裂。由於合金鍍膜不僅夠厚，其内 也可滲入其他材質以調節其耐磨性。例如鑛膜内滲入軟質 的銅粉會使其硬度降低而加速磨耗，使鑽石更為突出。相 反的，若在鍍膜内滲入硬質的碳化鎢（wc)或碳化矽（ SiC)私末可使其變硬而不易磨損。這樣就可以避免鑽石過 伤暴蕗而掉落。因此合金艘膜的硬度可以自由調整使其磨 耗速率可以和鑽石同步。 另外，如第一圖所示，由於鑽石（丄〇 )焊料（工2 )的口孟鍍膜可以較厚’而且它在披覆時乃為熔融狀態， □此烊料（1 2 )也可以同時黏附其他的填加物顆粒（1 4 )其包括小粒的鑽石、碳化矽、碳化鎢乃至各種金屬 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·. -ϋ n n .

M6191 五 、發明說明（5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 古録、始、不鏽鋼、銅）#。這樣製成的鑽石、、外 ::…有許多突出的尖刺或_，有如、、刺。這種「 往2 僅可牢牢抓住鑽石（10)，也可以突刺卡 使其不致脫落。此外，「刺頌」鑛膜可以形成 =石與結合劑之間的緩衝區，使鑽石在撞擊X件時可以 又付更強的支撐，這樣它才不易碎裂或斷落。 本發明所採之鑽石粒度通常在18至60筛目之間， ^也可用於更大或更小的粒度。焊料（丄2 )通常可為錄 "或銅基。其「活化金屬」可為至少2 %的鈦、鉻、猛、 矽.·.···等。一種常用的焊料為美國Wall Comonoy公司所製 以Nichrobraz為商標wLM (含鎳、鉻、硼、矽）。 在塗佈合金鍍膜時為免鑽石之間被焊料黏在一起，可 先以液狀黏結劑（如壓克力膠）潤濕鑽石的表面，再把表 面有黏膠的鑽石混人焊料及填加物（> wc)使鑽石表面 黏滿粉末。如果重複黏黏粉末數次，鑽石外部的合金膜就 會較厚。黏滿粉末的鑽石可以填入一種和焊料不起反應的 粉末〔如氧化鋁（Al2〇3) 、Si〇2或Zr〇2〕堆裏，然後置 入真空爐内加溫（如l〇〇〇t：)將焊料熔化。這樣每顆鑽石 會被焊料合金包裹。但因彼此之間被氧化物或氮化物隔開 ，所以不會黏在一塊難以分離。如果焊料表面要黏上突出 的顆粒（如SiC )，則可將表面黏上焊料的鑽石埋入這種 顆粒堆裏即可。當焊料熔化時就會自動黏上突出的顆粒。 如果不用有機黏結劑，鑽石也可個別置入一種和焊料 不起作用的陶瓷材料上的鑽孔内。這時適量的烊料可用以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 546191

五、發明說明（ ί真=二周二。在加溫使焊料炫化後，焊料就可將鑽 风有σ又疋厚度的鍍膜。 以這種方法不僅可製成披覆合金石 將::::石―:成製成「_」或 焊料，當焊㈣ 時’㈣内也可加入其他粉末（如wc )以调節其硬度。 ,另外，依本發明之方法，亦可用以披覆非鑽石的立方 氮化蝴（Cublc Boron Nitdde)，但在彼覆時立方氮化侧之 表面要先以傳統方法艘上一層鈦（約1 ^ m厚），再以焊 料如前述之方法如法泡製，即可製成彼覆焊料的立方氮化 侧及立方氮化硼集結體。 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） . I------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

Claims (1)

1. 申叫專利範圍 M6191 % ]：:<ψ ^ 1 ‘ 一種披覆焊料的鑽石或立方氮化硼，該焊料在彼 覆時為熔融狀態的液體，且厚度在2微米以上。 2 ·如申請專利範圍第^項所述之彼覆焊料的鑽石或 立方氮化石朋’其中該焊料主要成份為鎳、#、鐵或鋼。 3 ·如申請專利範圍第χ項所述之彼覆焊料的鑽石或 立方氮化爛，其中該焊料含至少2 %的鈦、鉻、釩、石夕或 0 4 ·如申請專利範圍第i項所述之披覆焊料的鑽石或 立方氮化硼，其中該鑽石或立方氮化硼的粒度在丄8至6 〇篩目之間。 5 ·如申請專利範圍第丄項所述之披覆焊料的鑽石或 立方氮化硼，其中該披覆層黏附著比披覆鑽石或立方氮化 侧更小的顆粒。 如申請專利範圍第5項所述之披覆焊料的鑽石或 立方氮化硼，其中該顆粒的成份含sic、wc或金屬。 2·如申請專利範圍第i項所述之披覆焊料的鑽石或 立方氮化硼’丨中該鑽石或立方氮化硼乃用於鋸切石材、 水泥或碑瓦。 8 · —種製造如申請專利範圍第丄項所述披覆焊料的 鑽石或立方氮化硼的方法，其係於鑽石或立方氮化硼表面 先以黏膠沾上谭料粉末，再將之分開並置人真线内將焊 料溶化使之包覆在鑽石或立方氮化表面。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中在 本紙張尺度適用中國國家標蘇^4規格(210 X 297

   -·丨丨 — 丨丨丨！ --- (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、一二口 :、申請專利範圍 立方氮化项表面先鍍上—層鈦再進行披覆。 以，:丄：申請專利範圍第8項所述之製造方法… ^開 物粉末將沾上焊料粉末的鑽石或立方氣Γ匕 11.如申請專利範圍第工0 中該氧化物的主要成份為A1203、S102或Zr0 一’其 1 2 .如申請專利範圍第8項所述 ==:鑽石或立方一材質為所欲黏附 鑽石種造如申請專利範圍第1項所述披覆辉料的 法’其鑽石或立方氮化硼乃與焊料 口在I但各顆粒之間乃以陶瓷材料隔開。 2.如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其 鑽二立，隔開鑽石或立方氮化硼及焊料之方法乃是將 鑽或立方鼠化删及焊料置入該材料預先鑽好的孔洞内。 J 6 . -種披覆如申請專利範圍第丄項所述之焊料的 鑽石或立方氮化爛集結體，該集結體乃以炫融的焊料將之 黏結在一起並凝固冷卻成形。 1 7 ^ S明專利圍第1 6項所述的披覆焊料的鑽 石或立方氮化硼集結體，其形狀為條狀或片狀。 ， 297公釐） 訂 本紙張尺度㈣t關家標準(CNS)A饿格