[发明专利]一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制作领域，具体涉及一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法。

背景技术

钎焊单层金刚石砂轮实现了金刚石、结合剂（钎料）和金属基体界面上强有力的化学冶金结合，使金刚石出露高度达到2/3粒径，且在工作时不脱落。因而钎焊砂轮锋利，容屑空间大，不易堵塞，磨料的利用更加充分。在与电镀砂轮相同条件下，磨削力、功率消耗和磨削温度更低。

钎焊金刚石的钎料主要有以Ag-Cu-Ti合金为主的银基钎料和以Ni-Cr合金为主的镍基钎料。Ag-Cu-Ti钎料熔点低，但钎料中含有Ag等贵金属，成本较高；Ni-Cr合金由于熔点高，且含有触媒元素Ni、Fe等，钎焊过程中容易对金刚石造成热损伤，致使这些钎料的广泛应用受到了一定的限制。目前以Cu-Sn-Ti合金为主的铜基钎料由于性能与Ag-Cu-Ti系钎料相近，成本远低于Ag-Cu-Ti系钎料而备受关注。

Cu-Sn-Ti合金熔点低，对金刚石热损伤较小，但高温综合性能较差，在加工磨削过程中易磨损，导致金刚石颗粒脱落，而且Ti的活性大，不仅在熔化状态下，即使在固相态，也极易被水分、空气、油脂及氧化物等污染，吸收氧、氮、碳等，并引起气孔、裂纹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对Ti的活性大，易氧化使焊接接头塑性和韧性下降的问题，提供了以TiH₂替代Ti，进行Cu-Sn-TiH₂钎焊金刚石工具的制作方法。

本发明的技术方案为：一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法，包括以下步骤：

(1)利用机械加工的方法制备金刚石砂轮的基体，除油除锈；

(2)采用Cu粉、Sn粉、TiH₂粉和WC粉的混合物做为钎焊金刚石砂轮的钎料，机械搅拌均匀，所述Cu粉、Sn粉、TiH₂粉和WC粉的重量份比为：50~55：20~30：10~20：5~15，其中Cu粉、Sn粉和TiH₂粉颗粒粒径为80~200μm，WC粉颗粒粒径为5~50μm；

(3)将金刚石砂轮的基体、钎料和金刚石磨粒按顺序布置制作工具成型毛坯；

(4)将工具成型毛坯放入真空炉，采用钎焊工艺，在加热温度为920~1020℃的条件下，保温5~10min，使钎料与金刚石磨粒发生化学反应，随炉冷却至室温出炉，制成新型单层钎焊金刚石工具。

所述步骤(2)中的机械搅拌时间为20~30min。

所述步骤(4)中的钎焊工艺为真空钎焊工艺。

所述步骤（3）中金刚石磨粒的粒径为150~240μm

本发明的有益效果：本发明以TiH₂为Ti源在一定程度上可以降低原料成本，同时避免被氧化污染；向Cu粉，Sn粉，TiH₂粉的混合粉末中加入超细WC粉，可以增强钎料的耐磨性；同时Cu粉，Sn粉，TiH₂粉，WC粉都是粉末颗粒，能很好的混合均匀。

由于TiH₂在高真空和一定温度下脱氢可得到活性的Ti元素，Ti元素向金刚石表面扩散形成相应的碳化物，实现金刚石与钎料之间的化学冶金结合，确保了钎料对金刚石的把持力；而且氢气脱离过程中，会在最终合成物上形成气孔，不仅使工具的修整修锐能力得到改善，更扩大了工具的容屑空间；WC是典型的硬质合金，耐热性好，热至1000℃仍保持较高的硬度和耐磨性，因此加入一定量的WC能提高胎体的硬度和耐磨性、耐热性，可以减少金刚石的石墨化，从而降低金刚石的热损伤，以使金刚石磨料工具的性能得到充分发挥。

附图说明

图1为金刚石砂轮钎焊结构示意图。

具体实施方式

实施例1