[发明专利]一种感应加热高熵合金钎焊单层金刚石砂轮的方法

说明书

本发明公开了一种感应加热高熵合金钎焊单层金刚石砂轮的制作方法，包括以下步骤：利用机械加工的方法制备金刚石砂轮基体；采用Ni‑Cr‑B‑Si、Cu、Ti、Sn、Mn混合制成的高熵合金粉末做为钎焊金刚石砂轮的钎料；将砂轮基体、压敏胶、钎料、金刚石磨粒按顺序放置，制作工具成型毛坯；最后采用感应加热方式钎焊金刚石砂轮。

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制作领域，具体涉及一种新型钎料钎焊单层金刚石砂轮的制作方法。

背景技术

随着科技的发展，大量硬脆材料以及各种复合材料因具有高强度、高硬度、高耐磨性等优点而被广泛应用于各个领域，但其难加工的特性对加工工具提出了更高的要求，采用金刚石的工具进行磨削加工是非常重要的一类加工方法。金刚石磨料因其具有高硬度、高耐磨性、高导热性等优异的机械性能而被广泛应用于制作超硬磨料工具。目前，在金刚石工具制作领域，钎焊技术可实现金刚石、结合剂和金属基体界面间良好的化学冶金结合，而被广泛应用。金刚石工具对钎料具有很高的工艺要求：①钎料对金刚石和基体具有良好的润湿性；②钎料应避免与金刚石过度反应；③钎料与金刚石热膨胀系数应较为接近，减少焊接残余应力；④适中的强度、硬度、耐磨性，可以实现金刚石磨粒的实时出露和减小残余应力。目前大部分钎料以Ni基和Cu基为主，Ni基钎料中较高的Ni含量会促使金刚石石墨化及造成金刚石的过度溶解，另外Ni-Cr-B-Si通常是一种硬面合金，其良好的耐磨性易导致金刚石磨粒难以实时出露，而铜基钎料中的Cu不是触媒，因此不会促使金刚石石墨化，而且Cu几乎不溶解金刚石，但其硬度较低，使得该钎料耐磨性较差，常会导致钎料层磨损过度使金刚石磨粒脱落。高熵合金是一种以多种组元为基的合金，其微观组织大多为固溶体，由于具有多种元素的固溶强化，其硬度、强度较高，而固溶体具有较高的韧性，在含有一定的活性元素后适于钎焊金刚石。

本发明采用Ni-Cr-B-Si、Cu粉、Ti粉、Sn粉、Mn粉混合制成的高熵合金粉末作为钎料，钎料成分调控容易，成本低。该钎料在钎焊后表现出适中的硬度，可以使金刚石在砂轮使用过程中始终保持良好的出露高度，有利于提高工具的使用寿命。该多主元高熵合金在钎焊后形成固溶体，并通过添加活性元素Cr、Ti来提高钎料对金刚石的润湿性，使得钎料、金刚石、钢基体获得很强的结合力，钎料对金刚石把持力高。Sn、Mn元素的添加能够使钎料的熔点下降，使其适于钎焊金刚石，高熵合金的钎料层具有良好的韧性、塑性，降低钎焊残余应力，延长使用寿命。

发明内容

本发明的目的是在提高钎料对金刚石磨料的把持强度的同时，钎料具有较好的韧性和强度，使单层金刚石砂轮适于对硬脆材料的高效加工。因金刚石磨料的难以润湿，选择含Ti、Cr的高熵合金作为钎料对金刚石进行钎焊，该钎料含有一定的活性元素Ti、Cr，不仅可以与金刚石进行界面反应，促进钎料对金刚石磨粒的润湿性，提高磨粒的把持强度，而且高熵合金由于多组元使其协同扩散导致有效扩散较慢，能够使金刚石与钎料的界面反应适中，另外，大多数含Sn、Ti的钎料会形成较多的化合物，使钎料变脆，但本发明的高熵合金避免了钎料脆性的缺点。采用了Ni-Cr-B-Si和Sn降低了钎料的熔点，而焊后形成固溶体的高熵合金钎料层，具有硬度、耐磨性适中的特点。

1.一种感应加热钎焊单层金刚石砂轮的制作方法包括下述工艺步骤：

步骤一、利用机械加工的方法制备金刚石砂轮基体，其中砂轮基体直径在350 mm~800 mm之间。