一种用于PCBN刀具的钎料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钎焊，具体而言，涉及一种用于pcbn刀具的钎料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride，pcbn)是一种通过人工方法合成的、硬度仅次于天然金刚石的新型原料；其制备工艺主要分为两种：其一为一次聚合法，即直接用六方氮化硼(hbn)一次聚合成高密度的烧结体；其二为二次聚合法，即先通过六方氮化硼(hbn)合成高密度立方氮化硼(cbn)，然后再进一步经高温高压烧结成聚晶立方氮化硼。聚晶立方氮化硼最主要的用途为刀具材料，即用于制备“超硬刀具”，目前已在市场上存在较为广泛的应用。

2、焊接式超硬刀具是超硬刀具中最常用的一大类，具有切削速度高、耐用度高、加工精度和表面质量好等诸多优点；其焊接通常包括如下步骤：操作工人先将膏状钎料(焊膏)涂抹到硬质合金基体上的待焊接处，再把刀头和涂完焊膏的硬质合金基体组装在一起，然后入炉实施钎焊。这一过程中所使用的钎料一般由单质粉末经机械混合再加粘结剂制备而成，具有成本低、易获得等优点。

3、铜锡钛钎料价格便宜，是焊接式pcbn刀具制备工艺中最常用的活性钎料之一，但是其焊接温度需求高，达到900℃左右。在焊接pcbn刀具时，过高的焊接温度会引硬质合金基体和pcbn线膨胀差异增大，导致pcbn产生焊接裂纹，造成刀片使用寿命低甚至报废。

4、专利“一种降低异质钎焊接头残余应力的方法”(cn202210780917.2)，提供了一种延长保温的降应力的方法，但时间的延长，降低了工作效率，提高了焊接成本。

5、此外，焊接式pcbn刀具在切削过程中，焊缝也会受到切削屑的冲击，引起焊缝变浅，导致pcbn刀头受力不均，严重时可能导致刀尖失效。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种用于pcbn刀具的钎料，以同时解决常规铜锡钛钎料因钎焊温度过高而导致的焊缝裂纹、和切削屑对焊缝及刀头的负面影响。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

2、一种用于pcbn刀具的钎料包括如下组分：铜、锡、钛、耐磨颗粒和粘接剂；其中，所述耐磨颗粒包括金刚石、立方氮化硼、氧化铝和氮化硅中的至少一种。

3、优选地，按质量份数计，所述钎料包括铜60～80份、锡10～30份、钛5～20份、耐磨颗粒0.5～5份、粘接剂0.1～3份和溶剂。

4、更优选地，所述钎料包括铜65～75份、锡15～25份、钛5～15份、耐磨颗粒0.5～3份、粘接剂0.1～2份和溶剂5～30份。

5、优选地，所述耐磨颗粒的粒度大于所述铜、所述锡和所述钛的粒度。

6、优选地，所述耐磨颗粒的粒度为-200目～+400目。

7、优选地，所述铜、所述锡和所述钛的粒度≤-400目。

8、优选地，所述粘接剂包括丙二醇、乙基卡必醇、丙三醇、乙二醇、二乙二醇单甲醚和二乙二醇单丁醚中的至少一种。

9、优选地，所述溶剂包括去离子水或酒精中的至少一种。

10、本发明的第二目的在于提供一种所述的用于pcbn刀具的钎料的制备方法，该方法简单易行、适合批量化生产；具体而言，包括如下步骤：将铜、锡、钛、耐磨颗粒、粘接剂和溶剂充分混合，得到膏状钎料。

11、本发明的第三目的在于提供一种所述的用于pcbn刀具的钎料的应用；如采用所述钎料制备所得的超硬刀具，或如包括有所述钎料的钎焊工艺等均属于本发明的用途之内。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：第一，弥散分布在焊缝内的耐磨高熔颗粒切断了应力线，避免应力过度集中；通过将较长的焊缝隔断为若干小焊缝，从而大幅降低了焊接残余应力，可大幅降低pcbn复合焊后产生裂纹的比例。第二，本发明通过优化焊料组成和粒径，而无需改变现有钎焊工艺，在投入生产时仅需更换钎料并进行挤压后即可对工件直接进行焊接。第三，焊缝里的耐磨颗粒可以起到耐磨作用，提高焊缝的耐磨性，保证刀片在服役过程中不因焊缝被切削屑冲击而引起的失效。

技术特征：

1.一种用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，包括如下组分：铜、锡、钛、耐磨颗粒和粘接剂；其中，所述耐磨颗粒包括金刚石、立方氮化硼、氧化铝和氮化硅中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，按质量份数计，所述钎料包括铜60～80份、锡10～30份、钛5～20份、耐磨颗粒0.5～5份、粘接剂0.1～3份和溶剂。

3.根据权利要求2所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，按质量份数计，所述钎料包括铜65～75份、锡15～25份、钛5～15份、耐磨颗粒0.5～3份、粘接剂0.1～2份和溶剂5～30份。

4.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，所述耐磨颗粒的粒度大于所述铜、所述锡和所述钛的粒度。

5.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，所述耐磨颗粒的粒度为-200目～+400目。

6.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，所述铜、所述锡和所述钛的粒度≤-400目。

7.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，所述粘接剂包括丙二醇、乙基卡必醇、丙三醇、乙二醇、二乙二醇单甲醚和二乙二醇单丁醚中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的用于pcbn刀具的钎料，其特征在于，所述溶剂包括去离子水或酒精中的至少一种。

9.如权利要求1～8任一项所述的用于pcbn刀具的钎料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜、锡、钛、耐磨颗粒、粘接剂和溶剂充分混合，得到膏状钎料。

10.如权利要求1～8任一项所述的用于pcbn刀具的钎料在钎焊领域的用途。

技术总结
本发明提供了一种用于PCBN刀具的钎料及其制备方法和应用，涉及钎焊技术领域。具体而言，包括如下组分：铜、锡、钛、耐磨颗粒和粘接剂；其中，所述耐磨颗粒包括金刚石、立方氮化硼、氧化铝和氮化硅中的至少一种。本发明通过铜锡钛和耐磨颗粒相协同，避免了应力过度集中；基于对耐磨颗粒粒径的调整，将较长的焊缝隔断为若干小焊缝，从而大幅降低了焊接残余应力，可大幅降低PCBN复合焊后产生裂纹的比例。同时，焊缝里的耐磨颗粒可以起到耐磨作用，提高焊缝的耐磨性，保证刀片在服役过程中不因焊缝被切削屑冲击而引起的失效。

技术研发人员：龙飞,张雷,纠永涛,秦建,沈元勋,孙志鹏,王博,于士梦
受保护的技术使用者：宁波中机松兰刀具科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12