专利名称：一种烧结-钎焊制作金属基金刚石节块的方法
一种烧结-钎焊制作金属基金刚石节块的方法技术领域
本发明属于超硬磨料工具制作领域，主要是针对金属基金刚石节块的制造技术。
背景技术：
高温钎焊单层金刚石工具具有结合强度高，有利于环境保护，磨料出露高，磨料有效利用率高，寿命长等优异特性，有着广泛的应用。
N1-Cr-B-Si钎料具有对金刚石润湿性优良、耐磨性好等特点，是目前钎焊金刚石工具应用最广泛的钎料。采用N1-Cr-B-Si钎料对金刚石钎焊能够在金刚石的表面形成碳化物，提高了金刚石与钎料的连接强度，因此常用于制造单层钎焊金刚石工具，该类工具具有出露高、磨料把持强度高等优点。但该钎料原先是用于焊接高温合金等高强度材料，因此具有耐磨性、硬度、强度均较高的特点，而在使用过程中金刚石工具需要连接层即钎料层适度磨损以使金刚石磨料适时出露，因此N1-Cr合金对于焊接金刚石磨料来讲，其硬度、强度有些偏高。本发明通过在N1-Cr-B-Si合金中添加一定量的Cu元素，即形成N1-Cr-Cu-B-Si合金粉，主要基于以下几方面:l、Cu与Ni能无限互溶；2、单质Cu的熔点、强度、硬度均低于单质Ni。3、Cu元素对金刚石不是触媒，而Ni元素是触媒，Cu元素不会对金刚石有热损伤。
钎焊单层金刚石工具由于只有单层磨料，而采用N1-Cr合金进行钎焊多层金刚石工具制造，会发生磨料难以出露的缺点，因此受到限制。
烧结型金属结合剂工具多以青铜、铁基、镍基等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，成型性好，耐高温，导热性耐磨性好，使用寿命长，可承受较大负荷，但使用过程中由于金刚石磨料把持强度低常导致脱落，使金刚石磨料利用率下降。可以看出，烧结、钎焊方法制造金刚石工具各有一定的优势。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对钎焊单层金刚石工具和烧结工具背景技术中的不足，提供一种烧结-钎焊制作金属基金刚石节块的方法。
为了解决上述问题采用以下技术方案:一种烧结-钎焊制作金属基金刚石节块的方法，具体的制备方法如下: (1)首先对金刚石进行清洗，采用有机胶预涂一层N1-Cr-Cu-B-Si合金粉； (2)Fe基预合金粉与涂覆有N1-Cr-Cu-B-Si合金粉的金刚石按照重量比15 20:1进行混合，并进行冷压为节块； (3)将节块在900°C、20°C进行真空高温烧结，在真空高温中N1-Cr-Cu-B-Si合金粉与金刚石反应形成碳化物，提高了 Fe基预合金粉对金刚石的把持力。
所述的N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其中 C 为(wt%) 0.6 1.2, Cr % (wt%) 12 15，Cu 为(wt%) 6 15，B 为(wt%) 2.5 4.5，Si (wt%) 3 4.5，Ni 为余量。
本发明的烧结-钎焊金刚石节块，既有钎焊的化学冶金结合特点，又具备烧结多层的优势，因此采用该类节块制备的工具具有寿命长、锋利度高的优点。
具体实施方式
实施例1:一种烧结-钎焊制作金属基金刚石节块的方法，制备方法如下:(I)原材料的准备:35-40目人造金刚石，Fe基预合金粉，其中人造金刚石:Fe基预合金粉重量为1:18。
(2)采用丙酮对金刚石进行超声波清洗，将有机胶预涂在人造金刚石表面，沾附一层 N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化学成为 C 为(wt%) 1，Cr 为(wt%) 12，Cu 为(wt%) 10，B 为(wt%) 3, Si (wt%) 3，余量为 Ni。
(3)将涂覆合金粉的金刚石、Fe基预合金粉混合均匀，采用冷压机进行冷压为所需节块，压力为120MPa。
(4)将预压的节块在920°C进行真空高温烧结，真空度高于10_2Pa，保温lOmin，通过金刚石表面的N1-Cr-Cu-B-Si合金粉中Cr与金刚石在真空反应形成碳化物，提高了 Fe基预合金粉对金刚石的把持力。
实施例2:—种烧结-钎焊金刚石节块，制备方法如下:(I)原材料的准备，40-45目人造金刚石，Fe基预合金粉，其中人造金刚石:Fe基预合金粉重量为1:20。
(2)采用丙酮对金刚石 进行超声波清洗，将有机胶预涂在金刚石表面，沾附一层N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化学成为 C 为(wt%)l.2，Cr 为(wt%)12，Cu 为(wt%)10，B 为(wt%)3.5，Si (wt%) 3.5，余量为 Ni。
(3)将预涂有合金粉的人造金刚石与Fe基预合金粉混合均匀，采用冷压机进行冷压成所需节块尺寸。
(4)将节块在920°C进行真空高温烧结，保温时间15min，真空度高于10_2Pa，在保温时间N1-Cr-Cu-B-Si为固液相共存，其中的Cr元素与金刚石在真空反应形成碳化物Cr3C2，通过界面处得碳化物大幅提高了 Fe基预合金粉对金刚石的把持力。
实施例3:—种烧结-钎焊方法制作金属基金刚石节块，制备方法如下:(I)原材料的准备，35-40目人造金刚石，Fe基预合金粉，其中金刚石:Fe基预合金粉重量为1:15。
(2)采用丙酮对金刚石进行超声波清洗，将有机胶预涂在金刚石表面，沾附一层N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化学成为 C 为(wt%)l.2，Cr 为(wt%) 14，Cu 为(wt%)9，B 为(wt%)4，Si (wt%) 4.5，余量为 Ni。
(3)将预涂有合金粉的金刚石与Fe基预合金粉混合均匀，采用冷压机在模具中进行冷压，压力为150MPa，制成节块毛坯。
(4)将节块毛坯在900°C 920 °C进行真空高温烧结，真空度高于10_2Pa，保温25min,通过金刚石表面的N1-Cr-Cu-B-Si合金粉中Cr与金刚石在真空反应形成碳化物,提高了 Fe基预合金粉对金刚石的把持力。
权利要求
1.一种烧结-钎焊方法制作金属基金刚石节块，其特征在于制备方法如下: (1)首先对金刚石进行清洗，采用有机胶预涂一层N1-Cr-Cu-B-Si合金粉； (2)Fe基预合金粉与涂覆有N1-Cr-Cu-B-Si合金粉的金刚石按照重量比15 20:1进行混合，并进行冷压为节块； (3)将节块在900°C、20°C进行真空高温烧结，在真空高温中N1-Cr-Cu-B-Si合金粉与金刚石反应形成碳化物，提高了 Fe基预合金粉对金刚石的把持力。
2.根据权利要求1所述的烧结-钎焊单层金刚石节块，其特征在于:所述的N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其中 C 为(wt%) 0.6 1.2, Cr % (wt%) 12 15，Cu 为(wt%) 6 15，B 为(wt%) 2.5 4. 5，Si (wt%) 3 4.5，Ni 为余量。
全文摘要
一种烧结-钎焊方法制作金属基金刚石节块，其特征在于制备方法如下(1)首先对金刚石进行清洗，采用有机胶预涂一层Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉；(2)Fe基预合金粉与涂覆有Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉的金刚石按照重量比15~20:1进行混合，并进行冷压为节块；(3)将节块在900℃~920℃进行真空高温烧结，在真空高温中Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉与金刚石反应形成碳化物，提高了Fe基预合金粉对金刚石的把持力。本发明的烧结-钎焊金刚石节块，既有钎焊的化学冶金结合特点，又具备烧结多层的优势，因此采用该类节块制备的工具具有寿命长、锋利度高的优点。
文档编号B22F1/02GK103231054SQ201310154970
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者卢金斌, 张文勇, 王志新, 张旺玺, 神会存 申请人:中原工学院