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釬焊技術(shù)在金剛石工具中的應(yīng)用（二）
時(shí)間：2019-04-24

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       釬焊金剛石工具的研究現(xiàn)狀

　　目前

，用釬焊法制作金剛石(或立方氮化硼)工具已開始成為熱點(diǎn)技術(shù)，但僅局限于單層工具
，對(duì)于多層實(shí)現(xiàn)“孕鑲”尚未見有成果發(fā)表
。國外的釬焊技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代后期，但由于工作復(fù)雜至今仍停留在實(shí)驗(yàn)階段
，其應(yīng)用也僅局限于單層工具
；國內(nèi)的高溫釬焊技術(shù)研究起步較晚，研究的廣度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠
，因而目前進(jìn)展十分緩慢
，但隨著我國加入WTO
，研究的步伐必然逐漸加速。

　　(1)國外高溫釬焊金剛石工具的研究狀況

　　瑞士A K Chattopadhyay等用火焰噴鍍法(氧—乙炔焊槍)把釬料合金(72%Ni

，14.4%Cr
，3.5%Fe，3.5%Si
，3.35%B
，0.5%O2)鍍于工具鋼基體上，并將金剛石(不包衣)布排于焊料層面上
，然后在1080℃
、氬氣保護(hù)下感應(yīng)釬焊30秒來實(shí)現(xiàn)金剛石與鋼基體結(jié)合。釬料合金中的Cr作為一種強(qiáng)碳化物元素
，在釬焊過程中向金剛石表面富集而實(shí)現(xiàn)金剛石的表面金屬化
。?

　　Wiand等在美國專利上介紹的方法是：焊料(Ni-Cr)金屬粉加有機(jī)粘結(jié)劑制成釬焊漆，把包衣金剛石粘在工具鋼基體上

，然后涂附釬焊漆
，再加熱到一個(gè)適中的溫度并保溫一定時(shí)間以排除揮發(fā)物質(zhì)。在真空爐(真空度1.333×10-2Pa)或干式氫氣爐中加熱到1100℃左右
，保溫1小時(shí)
，釬焊的同時(shí)完成金剛石的表面金屬化。

　　一些專利中也同樣采用Ni-Cr合金釬料實(shí)現(xiàn)了釬焊

，釬料中還包括Fe
、B元素或Si、Mo等
。例如
，在文獻(xiàn)［14］中采用含Si或Si和Ti的Ni-Cr合金釬料在真空爐中實(shí)現(xiàn)釬焊，釬焊溫度為1126～1176℃
；文獻(xiàn)［15］采用Cu基含W
、Fe、Cr
、B
、Si等釬料釬焊金剛石砂輪；文獻(xiàn)［16］用Ag-Mn-Zr銀基釬料來釬焊金剛石工具
，從而替代電鍍工具
。

　　德國的A Trenker等在釬焊過程中分別采用了鎳基活性釬料和鎳基釬料來實(shí)現(xiàn)金剛石與基體的結(jié)合。由與電鍍工具的對(duì)比圖可以看出

，高溫釬焊金剛石工具的性能比電鍍金剛石工具優(yōu)異得多
，釬焊工具(使用活性釬料和PDA989、PDA665金剛石)起始磨削性能是電鍍工具(鎳基釬料和PDA665金剛石)的3.5倍以上
，壽命是電鍍工具的3倍以上
；由于釬焊工具有較大的容屑空間
，金剛石磨粒有較大的自由切削面且磨粒間空間較多，使切屑很容易被排除
，所以釬焊金剛石工具的磨削性能好
。

　　(2)國內(nèi)高溫釬焊金剛石工具的研究狀況

　　第四軍醫(yī)大學(xué)和西安交通大學(xué)在國內(nèi)外釬焊金剛石研究的基礎(chǔ)上，采用真空爐(真空度為0.2Pa)內(nèi)高溫釬焊的方法

，以NiCr13P9合金為釬料
，配以少量Cr粉，在高溫(950℃)加壓(4.9MPa)的條件下進(jìn)行釬焊
，從而實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體間的牢固結(jié)合
。釬料均勻分布于砂輪表面，金剛石已被牢固釬焊
，觸摸砂輪表面感覺相當(dāng)銳利粗糙
。釬料在金剛石磨粒間分布均勻，金剛石出刃高度高
。其耐用度較電鍍砂輪有了明顯提高
，工作后僅有少量金剛石脫落。

　　南京航空航天大學(xué)的肖冰等利用高頻感應(yīng)釬焊的方法

，用Ag-Cu合金和Cr粉共同作中間層材料
，在空氣中感應(yīng)釬焊35秒，釬焊溫度780℃
，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體間的牢固結(jié)合
。姚正軍等利用在Ar氣保護(hù)爐中感應(yīng)釬焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做釬料
，真空感應(yīng)釬焊30秒
，釬焊溫度1050℃，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體的牢固連接
。利用掃描電鏡和X射線能譜儀
，結(jié)合X射線衍射結(jié)構(gòu)分析
，發(fā)現(xiàn)在釬焊過程中Cr元素金剛石界面形成富Cr層并與金剛石表面的C元素反應(yīng)生成Cr3C2和Cr7C3
，這是實(shí)現(xiàn)合金層與金剛石有較高結(jié)合強(qiáng)度的主要因素。磨削實(shí)驗(yàn)采用大切深
、緩進(jìn)給
、重負(fù)荷進(jìn)行，從砂輪磨削后的表面形貌來看
，沒有金剛石整顆脫落
，金剛石磨粒屬正常磨損，說明金剛石有較高的把持強(qiáng)度
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