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钎焊超硬磨料工具的研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-02-01  浏览次数:376

  第四军医大学的马楚凡等利用真空炉中钎焊的方法,以NiCr13P9合金作为钎料,同时加入少量Cr粉,在高温加压及真空度为0.2Pa的条件下进行钎焊,实现了金刚石与钢基体间的牢固结合,研制出用于牙科CERECCAD/CAM系统的专用单层钎焊金刚石砂轮。扫描电镜观察显示,银白色的合金包绕在金刚石周界,钎料在金刚石磨粒间分布均匀,金刚石已被牢固钎焊,金刚石出刃高度大。X射线衍射分析能观察到Cr3C2衍射峰,表明有Cr3C2生成。正是通过金刚石界面上的碳化物层,合金材料实现了对金刚石的高把持力。磨削实验证实了金刚石确有高把持强度,钎焊金刚石砂轮的耐用度及磨削效率较普通电镀砂轮明显提高。

  华侨大学的黄辉等利用高频感应钎焊的方法,以Ni-Cr合金为钎料,尝试在空气中直接进行金刚石磨粒的钎焊。通过适当控制钎焊电流和钎焊时间,实现了金刚石与钢基体的牢固焊接。磨削实验表明,采用该方法制造的金刚石工具在金刚石磨粒与基体之间有着较高结合强度,金刚石磨粒在整个加工过程中未出现脱落,金刚石磨粒的磨损过程为正常磨损。另外,还尝试在自制真空炉中利用高频感应钎焊金刚石节块。通过调整加热时间与加热功率来控制钎料加热温度,实现金刚石与基体的牢固连接,并制作了金刚石磨盘。在磨削加工花岗石的过程中,对金刚石磨粒的出露高度、磨粒的磨损状态进行了跟踪,揭示了钎焊金刚石工具在加工过程中的磨损性能。

  2.2银基合金钎料钎焊金刚石的工艺及方法

  南京航空航天大学的肖冰等利用高频感应钎焊的方法,以添加Cr粉的Ag-Cu合金作为钎料,在空气中感应钎焊35秒,钎焊温度780℃,实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。经X射线能谱及X射线衍射分析,发现金刚石界面上有Cr3C2生成。与不加Cr粉的Ag-Cu合金钎料的对比试验表明,合金钎料正是通过金刚石界面上的这一碳化物层而强有力地把持住金刚石。

  哈尔滨工业大学的孙凤莲等利用真空炉中钎焊的方法,以Ag-Cu-Ti活性钎料合金箔作为填充材料,对CVD金刚石厚膜进行了钎焊实验。实验参数:真空度5×10-3Pa,钎焊温度920℃,升温和降温速度为30℃/min,保温时间20min。经X射线衍射分析,确定了金刚石与钎料结合界面处的新生化合物为TiC层。正是该碳化物层使钎料与金刚石之间产生了冶金结合,使金刚石厚膜与基体金属之间形成牢固连接。在此基础上,讨论了不同的钎焊温度对金刚石结合强度的影响。试验结果表明,在940℃时剪切强度最大,达133MPa。可见,钎焊温度直接影响到钎料、金刚石与基体之间的结合强度。

  哈尔滨理工大学的李丹等利用真空炉中钎焊技术对Ag-Cu-Ti钎料在金刚石表面的润湿状况进行了试验研究。使用了3种Ag-Cu-Ti钎料,Ti的质量分数分别占5%、10%和15%。钎焊工艺参数:真空度6.65×10-3Pa,升温和降温速度30℃/min,钎焊温度950℃,保温时间25min。试验发现,Ti占10%的Ag-Cu-Ti钎料对金刚石具有较好的润浸性能,结合强度较高。关砚聪等利用真空感应钎焊的方法,对Ag-Cu-Ti钎料钎焊金刚石磨粒进行了钎焊工艺试验研究,探讨了钎焊温度和钎料状态对结合强度的影响。钎焊工艺:采用二级加热工艺,钎焊温度分别为890℃、910℃和940℃,真空度为0.2Pa。试验结果表明,钎焊温度比钎料熔化温度高50℃时,结合界面的结合强度最大,X射线衍射分析表明,在金刚石与钎料结合界面间新生的化合物为TiC。在钎焊温度为940℃时真空钎焊无镀膜金刚石,用Ag-Cu-Ti钎料合金箔的结合强度比用Ag-Cu共晶合金箔与Ti箔的结合强度更高。

  广东工业大学的王成勇等利用高频感应钎焊的方法,在空气中或局部气体保护下高频钎焊金刚石。主要钎焊工艺:在基体上放置钎焊片和102焊剂,再将金刚石包裹上金属粉放置在钎焊片上,或在放置了金刚石磨粒的钎焊片上均匀撒上金属粉,然后进行高频钎焊,实现了金刚石、钎料与基体之间牢固的化学冶金结合。

  2.3铜基合金钎料钎焊金刚石的工艺及方法

  巴基斯坦的FAKhalid等利用真空炉中钎焊的方法,以Cu-14.4Sn-10.2Ti-1.5Zr合金作为钎料,研究了金刚石界面的微观结构。钎焊工艺:真空度2×10-8Pa,钎焊温度930℃,保温时间10min,冷却速度20℃/min。扫描电镜和X射线能谱分析表明,在金刚石-钎料界面生成的碳化钛有两层结构,第一层是立方形TiC,第二层是细长形或柱形TiC。

  西安交通大学的孟卫如等应用真空炉中钎焊的方法,对金刚石钎料的适应性进行了试验研究。分别采用3种含有强碳化物形成元素Cr、Ti的BNi2、BNi7及自制的CuSnNiTi钎料,在各自的钎焊温度分别为1050℃、950℃和900℃、保温时间10min及真空度0.13Pa的条件下,单层钎焊金刚石圆锯片。通过扫描电镜观察形貌和X射线能谱分析成分,表明3种钎料对金刚石有很好的润湿性,钎料中的Cr、Ti元素会向金刚石表面扩散,并与金刚石中的C元素结合生成碳化物。碳化物的形成使金刚石、钎料与基体之间产生了化学冶金结合,提高了对金刚石的把持力,但结合状况及锯切性能随钎料的不同而存在差异。试验证实,自制的铜基钎料钎焊温度低,钎焊时金刚石的热损伤小,对金刚石有很好的把持力,而且钎料与所切割的石材有很好的适应性,有效提高了金刚石的利用率。

 
 
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