本发明涉及超硬磨料工具制造技术领域，具体是涉及一种钎焊金刚石工具的制备工艺。
背景技术：
金刚石的高硬度和优良物理、化学综合性能使得金刚石工具成为加工硬脆性材料不可缺少的有效工具。钎焊工艺制备的金刚石工具，实现胎体金属与金刚石发生化学冶金结合，其金刚石磨粒把持强度大、金刚石出露高、容屑空间大、自锐性好，切削效率高，使其成为热点技术，但钎焊金刚石工具一直是行业内的一大难点，难以制备不同形状的钎焊金刚石工具。
特别的，对于钎焊细粒度金刚石工具，普遍采用钎焊-修整-二次钎焊的工艺。这种方法核心是通过对第一次焊接后钎料合金的几何尺寸进行机加工来保证工具基体尺寸精度，通过控制二次钎焊过程温度和时间，来保证磨粒的分布，从而造成成本高昂，无法应用于大规模生产。
鉴于此，本发明人对所述问题进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现要素：
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于不同形状的钎焊金刚石工具的制备工艺，同时符合钎焊金刚石工具大规模生产的需求。
为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钎焊金刚石工具的制备工艺，工艺步骤如下：
(1)清洗：先使用超声波清洗机在无水乙醇或者丙酮中清洗基体，去除基体工作区表面上的油污和氧化物并晾干；
(2)混胶：再将树脂胶水与固化剂混合均匀形成混胶；
(3)混料：再将步骤(2)中所得的所述混胶与粉末钎料合金混合均匀形成糊状物；
(4)涂覆：再使用毛刷将步骤(3)中所得的所述糊状物涂覆于步骤(1)中清洗后的所述基体的工作区表面上；
(5)上砂：再使用金刚石布料机将金刚石颗粒布料在步骤(4)涂覆糊状物后的所述基体的工作区表面上，完成所述金刚石颗粒的上砂，形成工具基体；
(6)晾置：再对应步骤(4)所形成的所述工具基体的形状选择晾置方式，所述晾置方式包括旋转式晾置方式和微振式晾置方式，使得所述糊状物固化，形成工具胚体；
(7)钎焊：最后将步骤(6)中固化后的所述工具胚体放置在钎焊设备上进行真空钎焊，根据所述粉末钎料合金设定所述钎焊设备的参数，真空度小于10-2pa，钎焊温度为700～1000℃，钎焊时间为20～30min，钎焊后得到钎焊金刚石工具。
步骤(2)中所述树脂胶水为环氧树脂胶、酚醛树脂胶、脉醛树脂胶、聚氨醋胶、醇酸树脂胶、不饱和聚醋树脂胶或丙烯酸醋胶；所述固化剂为环氧树脂固化剂、酚醛树脂固化剂、脉醛树脂固化剂、聚氨醋固化剂、醇酸树脂固化剂、不饱和聚醋树脂固化剂或丙烯酸醋固化剂；且所述树脂胶水与所述固化剂的质量比例为1:1～3:1。
步骤(4)中所述毛刷为尼龙毛刷或pp刷丝毛刷。
所述金刚石颗粒的粒度小于100μm，所述混胶与所述粉末钎料按1:5～1:15的质量比混合至均匀，形成步骤(3)中的所述糊状物。
步骤(4)中所述糊状物在所述基体的工作区表面的涂覆厚度为所述粉末钎料合金中的钎料合金粒度的1～2倍。
本发明还包括补料工序，步骤(6)中，所述工具基体晾置至半固化后形成半固化工具胚体，将所述粉末钎料合金撒覆于所述半固化工具胚体上，对所述半固化工具胚体进行补料，将补料后的所述半固化工具胚体放置在微振机构上，使得所补的粉末钎料合金均匀进入金刚石颗粒缝隙并与所述半固化工具胚体接触，同时震荡去除多余的粉末钎料，再用所述毛刷进一步地擦去多余所述粉末钎料合金，使得金刚石颗粒露出，再晾置所述半固化工具胚体至固化，形成所述工具胚体；完成后进入步骤(7)。
所述金刚石颗粒的粒度大于100μm，步骤(3)所述混胶与所述粉末钎料按1:4～1:10的质量比混合至均匀，形成所述糊状物。
步骤(4)中所述糊状物在所述基体的工作区表面的涂覆厚度为所述金刚石颗粒的粒度的1/15～14/15。
本发明还包括另一种补料工序，步骤(6)中，将所述粉末钎料合金与酒精按1:5～1:10的质量比混合，将所述粉末钎料合金和酒精的混合物浇覆于固化后的所述工具胚体上，静置至酒精挥发完全，挥发完全后使用擦布或者擦纸擦去多余所述粉末钎料合金，露出金刚石颗粒。
采用本发明的技术方案后，由于使用了混胶，使得粉末钎料合金涂覆充分且均匀，同时使得金刚石上砂方便且布料均匀、密集；根据不同形状的基体选择合适的晾置设备晾置，进一步的提高了粉末钎料合金涂覆的均匀性和金刚石颗粒布料的均匀性，适用于对不同形状的钎焊粒度金刚石工具的制备，使得钎焊后金刚石颗粒密集排布，从而提高了钎焊金刚石工具的机械性能；另外由于使用了混胶，使得涂覆粉末钎料合金及金刚石颗粒的布料更加简单，同时工具基体的晾置等可通过相应的晾置设备实现机械化，成本低，操作简单，从而令钎焊金刚石工具便于实现大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种钎焊金刚石工具的制备工艺，包括基体、ag基钎料合金、树脂胶水、固化剂和300目(48μm)金刚石颗粒，基体为40cr铣磨头基体，工艺步骤如下：
(1)清洗：以丙酮作为清洗剂，使用超声波清洗机清洗40cr铣磨头基体，去处40cr铣磨头基体工作区表面上的油污和氧化物并晾干，避免了40cr铣磨头基体表面上的油污和氧化物对钎焊层结合性能造成不利影响；
(2)混胶：将树脂胶水与固化剂按2:1的体积比混合均匀形成混胶；树脂胶水为公知常用的树脂胶水可选用环氧树脂胶、酚醛树脂胶、脉醛树脂胶、聚氨醋胶、醇酸树脂胶、不饱和聚醋树脂胶或丙烯酸醋胶，本实施例中选用环氧树脂胶水；固化剂为公知常用的固化剂，可选用环氧树脂固化剂、酚醛树脂固化剂、脉醛树脂固化剂、聚氨醋固化剂、醇酸树脂固化剂、不饱和聚醋树脂固化剂或丙烯酸醋固化剂，本实施例中选用酚醛树脂固化剂；
(3)混料：将混胶与ag基钎料合金按1:10的质量比混合均匀形成糊状物；
(4)涂覆：使用弹性好，柔软度高的毛刷将糊状物涂覆于40cr铣磨头基体的工作区表面上；糊状物在40cr铣磨头基体的工作区表面的涂覆厚度为钎料合金粒度的1.5倍，由于糊状物中包含混胶，具有粘性，使得糊状物中的ag基钎料合金均匀、方便且牢固的涂覆于40cr铣磨头基体；本实施例中选用pp毛刷；
(5)上砂：使用金刚石布料机将粒度为300目的金刚石颗粒布料在涂覆糊状物后的40cr铣磨头基体的工作区表面上，完成金刚石颗粒的上砂，形成工具基体，由于糊状物中包含混胶，具有粘性，从而令金刚石颗粒上砂更加方便，且上砂后金刚石颗粒不易脱落；
(6)晾置：对应工具基体的形状选择晾置设备，使得工具基体在晾置设备上固化，形成工具胚体；回转型工具采用旋转式晾置方式，平面型工具或者曲面型工具采用微振式晾置方式；本实施例中40cr铣磨头基体为圆柱形的回转体，40cr铣磨头基体的工作区表面为圆柱形的40cr铣磨头基体的端面和端面所连接的圆周面，因此选用旋转式晾置方式，采用无极调速旋转式晾置机构进行旋转晾置，使得40cr铣磨头基体的工作区表面上的ag基钎料合金和金刚石颗粒的均匀性得到进一步的提高；本实施例中无极调速旋转式晾置机构为可360度旋转的公知常用的设备，且该设备可进行无极调速；
(7)补料：将ag基钎料合金撒覆于固化后的工具胚体上，对工具胚体进行补料，将补料后的工具胚体放置在低频微振式晾置机构上，低频振动，震荡去除多余的ag基钎料合金，再用pp毛刷进一步地擦去多余ag基钎料合金，令金刚石颗粒露出，减少上砂后的金刚石颗粒与糊状物之间的间隙，使得金刚石颗粒与ag基钎料合金结合更加紧密，从而提高了钎焊金刚石工具的性能；本实施例中低频微振式晾置机构采用公知常用的低频振动器；
(8)钎焊：将工具胚体放置在钎焊设备上进行真空钎焊，钎焊时间为30min，钎焊温度为760℃，钎焊设备中的真空度为4～5×10-3pa，钎焊完后得到钎焊细粒度金刚石工具；
(9)磨削后处理：将钎焊细粒度金刚石磨工具进行磨削，以n＝14000r/min，f＝60mm/min，ae＝40％，ap＝0.01mm的加工参数进行蓝宝石磨削，去除量为2400mm3；将磨削后的钎焊细粒度金刚石工具通过显微镜观察表面的形貌，便于评价所得的钎焊细粒度金刚石工具的性能。
本实施例中包括混胶工序，混料工序，涂覆工序，上砂工序，晾置工序，补料工序，钎焊工序和磨削后处理工序；各工序简单，操作便捷，不受金刚石工具尺寸及形状的限制，所制得的钎焊细粒度金刚石工具中金刚石颗粒排布密集含量多，均匀性适中。ag基钎料合金为长沙天久金属材料有限公司提供的agcuinti钎料合金。
实施例2
一种钎焊金刚石工具的制备工艺，包括基体、cu基钎料合金、树脂胶水、固化剂和35/40(425～500μm)金刚石颗粒，基体为40cr杯型砂轮基体，本实施例中金刚石颗粒选用35/40金刚石颗粒，具体工艺如下：
(1)清洗：使用超声波清洗机清洗40cr杯型砂轮基体，去处40cr杯型砂轮基体工作区表面上的油污和氧化物并晾干，其中清洗剂为丙酮；
(2)混胶：将树脂胶水与固化剂按2:1的体积比混合均匀形成混胶；树脂胶水为公知常用的树脂胶水可选用环氧树脂、酚醛树脂、脉醛树脂、聚氨醋、醇酸树脂、不饱和聚醋树脂或丙烯酸醋，本实施例中选用环氧树脂胶水；固化剂为公知常用的固化剂，可选用环氧树脂、酚醛树脂、脉醛树脂、聚氨醋、醇酸树脂、不饱和聚醋树脂或丙烯酸醋，本实施例中选用酚醛树脂固化剂；
(3)混料：将混胶与cu基钎料合金按1:8的质量比混合均匀形成糊状物；
(4)涂覆：使用弹性好，柔软度高的毛刷将糊状物涂覆于40cr杯型砂轮基体的工作区表面上；糊状物在40cr杯型砂轮基体的工作区表面的涂覆厚度为金刚石颗粒粒度的4/5；由于糊状物中包含混胶，具有粘性，使得糊状物中的cu基钎料合金均匀、方便且牢固的涂覆于40cr杯型砂轮；本实施例中选用的毛刷为尼龙毛刷；
(5)上砂：使用金刚石布料机将35/40金刚石颗粒布料在涂覆糊状物后的40cr杯型砂轮基体的工作区表面上，完成金刚石颗粒的上砂，形成工具基体，由于糊状物中包含混胶，具有粘性，从而令金刚石颗粒上砂更加方便，且上砂后金刚石颗粒不易脱落；
(6)晾置：对应工具基体的形状选择晾置设备，使得工具基体在晾置设备上固化，形成工具胚体；回转型工具采用旋转式晾置方式，平面型工具或者曲面型工具采用微振式晾置方式；本实施例中40cr杯型砂轮基体为回转体，40cr杯型砂轮基体的工作表面的形状亦为旋转体，因此选用旋转式晾置方式，使得40cr杯型砂轮基体的工作区表面上的cu基钎料合金和金刚石颗粒的均匀性得到进一步的提高；采用无极调速旋转式晾置机构，本实施例中无极调速旋转式晾置机构为公知常用的可360度旋转的设备，且该设备可进行无极调速；
(7)补料：将cu基钎料合金与酒精按1:10的质量比混合，将cu基钎料合金和酒精的混合物浇覆于固化后的工具胚体上，静置至酒精挥发完全，挥发完全后使用擦布或者擦纸擦去多余cu基钎料合金，露出金刚石颗粒，减少了上砂后的金刚石颗粒与糊状物之间的间隙，使得金刚石颗粒与cu基钎料合金结合更加紧密，从而提高了钎焊金刚石工具的性能；本实施例中cu基钎料合金覆盖4/5金刚石颗粒；
(8)钎焊：将工具胚体放置在钎焊设备上进行真空钎焊，钎焊时间为30min，钎焊温度为890℃，钎焊设备中的真空度为4～5×10-3pa，钎焊完后得到钎焊粗粒度金刚石工具；
(9)磨削后处理：将钎焊粗粒度金刚石工具进行机械臂磨削，以n＝7000r/min，f＝500mm/min，ae＝40％，ap＝1mm的加工参数进行花岗岩(山西黑)磨削，在去除量为6000cm3，此时在检测设备观察下金刚石颗粒任保持完整形貌。
本实施例中包括树脂胶水与固化剂的配比，cu基钎料合金与混胶的配比，涂覆工序，上砂工序，晾置工序，补料工序，钎焊工序和磨削后处理工序；各工序简单，操作便捷，不受金刚石工具尺寸及形状的限制，所制得的钎焊粗粒度金刚石工具中金刚石颗粒排布密集含量多，均匀性适中。cu基钎料合金为长沙天久金属材料有限公司提供的cusnti钎料合金。
实施例并非限定本发明专利的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明专利的专利范畴。