[发明专利]一种金刚石工具的制备方法

说明书

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。