[发明专利]金刚石锯片的钎焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊工艺，更具体地说本发明涉及一种金刚石锯片的钎焊工艺。

背景技术

金刚石切削工具是80年代发展起来的高效切削工具，近二十年来，以人造金刚石刀头作切削刃的金刚石锯片的到了广泛的应用，建筑、交通、化工、木材加工、有色金属切削等行业使用金刚石锯片的比例越来越大，尤其是在天然石材加工、高速公路施工以及混凝土工程中金刚石锯片已经成为决定工程进度和成本的主要因素。

金刚石锯片的工作条件比较恶劣，高速、振动、高温对金刚石刀头的焊接提出了苛刻的要求，随着锯片切削速度和进刀量的不断提高，对金刚石锯片焊缝强度的要求也越来越高。现有技术中将金刚石刀头连接钢材基体上的方法主要有热压烧结法、化学气相沉积法、电镀法以及焊接法。

热压烧结方法通过采用多组元单质金属粉末和金刚石混合后热压烧结而成，由于烧结温度高，对金刚石的热损伤大，胎体容易氧化；另外由于烧结时间短胎体不能达到完全和金化，从而导致锯片质量难以控制。电镀法制备的金刚石锯片尽管得到了广泛的应用，但是电镀法制备的锯片只是电镀金属膜对金刚石磨粒起包裹作用，两者之间仅限于机械结合，相对于热压烧结法，金刚石磨粒的把持力较差，金刚石磨粒与胎体的结合较弱，磨料容易过早脱落，导致使用寿命短和强度低。采用化学气相沉积方法(CVD)制造金刚石末层，虽然能改善锯片的切割性能，但是CVD法所需设备价格昂贵，制造工艺复杂，而且金刚石脱落问题以及高精度连接的问题仍有待解决。

钎焊法也是制作金刚石锯片的常用方法，它是借助高温钎焊使钎料中的活性元素在金刚石磨粒与金属基体界面上发生溶解、扩散、化合之类的相互作用，从而提高基体对金刚石磨粒的粘结力，改善磨料、结合剂(钎料合金)、基体三者之间的结合强度。钎焊金刚石工具有以下特点：①磨料、钎料和基体三者之间能实现冶金化学结合，从而提高了结合强度，工具使用寿命长；②磨粒的出露高度大，容屑空间大，不易堵塞，磨料的利用更加充分；③磨削力、功率消耗和磨削温度低；④具有环保意义，符合当今倡导的绿色制造发展趋势。但是现有技术中的钎焊方法，由于焊接温度高，对金刚石的热损仍然不能避免，而且在金刚石膜层中会残留有气孔，影响产品的成品率。

有鉴于此，本发明的发明人经过详思细索并依赖多年从事相关工艺的研发经验，完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中金刚石锯片表面气孔较多、产品质量不稳定的缺陷，提供一种气孔率低、金刚石和基体结合牢固，成品率高质量稳定的钎焊工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种金刚石锯片的钎焊工艺，其特征在于包括以下步骤：(1)45号钢锯片基体的前处理：对45号钢锯片基体依次进行喷砂、碱洗和酸洗；(2)钎焊材料准备：将平均粒径为10-200μm的镍基钎料粉末与平均粒径为3-50μm的金刚石颗粒混合；(3)钎焊材料的预涂覆：将混合好的钎焊材料粉末预涂覆在锯片基体的锯齿表面；(4)在真空条件下进行钎焊，钎焊温度为850-980℃，保温时间20-30min。

优选地，所述的锯片基体为圆盘形，锯片基体边缘均匀设置有6个锯齿段，相邻锯齿段之间设置有容屑槽，并且相邻的两个锯齿段之间具有倾斜角，倾斜角度为60°，每个锯齿段上均具有波浪形的锯齿结构，每个锯齿段上具有5个锯齿峰。

优选地，所述的圆盘形锯片基体的半径为50-300mm，厚度为0.5mm-20mm。

优选地，所述的锯齿段上还设置有散热孔；每个锯齿段上散热孔的个数为4个，所述的散热孔的直径为3-5mm。

优选地，所述的碱洗是将锯片基体置入8-15wt％NaOH、5-10wt％Na₂CO₃、5-10wt％Na₂SiO₃和3-5wt％Na₃PO₄的碱性水溶液中，清洗温度为50-85℃，时间为10-20分钟，除去钢材工件表面的油污。

优选地，所述的酸洗是将锯片基体置于3-5wt％盐酸、0.5-1.2wt％的硫脲水溶液中，酸洗时间为5-10分钟，以去除基体表面的氧化层。

优选地，真空钎焊的真空度为1×10^-1-1×10^-3Pa，升温速率为60-150℃/min，冷却方式为空冷。

优选地，对预涂覆后的钎焊材料粉末进行冷压，压力为5-12MPa，保压时间为3-5秒。