[发明专利]一种金刚石工具及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种金刚石工具及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)提供工具基体；(2)将钎焊材料和金刚石原料施加于工具基体表面，其中，所述钎焊材料包括银基钎料、镍基钎料、镍铁钎料、铜基钎料和钛基钎料中的任意一种；(3)在保护性气氛中，使步骤(2)最终所获基体复合结构连续通过可控气氛的自动化网带炉的加热区进行钎焊处理，之后进行后处理，获得金刚石工具。本发明采用价格低廉的可控气氛连续化钎焊工艺替换现有的真空钎焊等钎焊工艺实现金刚石工具的大批量、连续化加工，可以大幅提高金刚石工具的制备效率，有效降低制备成本。

技术领域

本发明属于超硬材料工具制造技术领域，涉及一种金刚石工具的制备方法，具体涉及一种低成本金刚石工具及其制备方法。

背景技术

金刚石是目前世界上发现并在工业上大量使用的最硬材料，其具有优异的硬度、刚度、耐磨性和热稳定性能，因而被广泛应用于各种切磨工具中，如磨具、刀具、模具及量具等等。其中金属结合剂金刚石工具是以金刚石为切磨材料，以金属粉末作为结合剂，利用粉末冶金或钎焊的方法，经过压制成型、烧结等工艺制备的金刚石工具。其强度高，耐磨性好，在农业、工业、矿业等各个行业中均有大量的应用需求；但粉末冶金法制备工艺复杂，对设备要求高，因而产品的成本相对较高，限制了金刚石工具的应用。

而钎焊加工是使用比基体材料熔化温度低的钎料，采取低于基材固相线而高于钎料液相线的操作温度，通过熔化的钎料将基材连接在一起的一种焊接技术。尽管利用钎焊实现金刚石工具的连接时，其金刚石与基材间的连接强度没有粉末冶金法的高；但利用钎焊法制备金刚石工具，其基材的成型加工方法简单，效率高；同时，钎焊工艺流程相对简单，避免了高温加工过程中对金刚石性能的影响。因而利用钎焊方法制备金刚石工具也是应用研究热点。

然而，金刚石钎焊过程中存在的几个行业痛点一直阻碍了大规模金刚石工具钎焊技术的发展。一方面，金刚石在空气条件下的耐高温性能极差，800℃左右下金刚石开始出现石墨化现象；而在真空条件下，1500℃下开始发生石墨化现象。另一方面，大多数钎料对金刚石的润湿性能差，甚至不能发生润湿；能够进行金刚石钎焊的钎料的液相线温度较高难以实现在800℃以下进行钎焊。受上述因素的影响，目前金刚石工具钎焊加工制造多采用真空钎焊、激光钎焊、感应钎焊、电阻钎焊等。这些钎焊方式多需要在真空条件下进行，无法实现大规模、连续化、自动化的生产，从而制约了金刚石工具的制造效率和制造成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种金刚石工具及其制备方法，从而克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供一种金刚石工具的制备方法，包括：

(1)提供工具基体；

(2)将钎焊材料和金刚石原料施加于工具基体表面，其中，所述钎焊材料包括银基钎料、镍基钎料、镍铁钎料、铜基钎料和钛基钎料中的任意一种；

(3)在保护性气氛中，使步骤(2)最终所获基体复合结构连续通过可控气氛的自动化网带炉的加热区进行钎焊处理，之后进行后处理，获得金刚石工具。

进一步地，步骤(3)中，所述保护性气氛包括氨分解气、氢气或惰性气体气氛中的一种或两种的组合。

进一步地，步骤(3)中，所述预热区的温度控制范围为室温-400℃，升温速率为5-15℃/min，升温区的温度控制范围为400-900℃,升温速率为10-30℃/min；所述焊接区的温度控制范围为900-1200℃/min；升温速率为3-15℃/min；所述冷却区以20-50℃/min的冷却速度进行降温，直至降至室温。

进一步地，步骤(3)中，所述后处理包括退火处理和/或整形处理。

本发明还提供了由前述任一种方法制备的金刚石工具。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：