[发明专利]一种用于空气中钎焊金刚石颗粒的冷金刚石颗粒钎焊方法

说明书

    技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种在空气中进行金刚石颗粒钎焊，不会造成金刚石颗粒严重热损伤的钎焊方法。

背景技术

钎焊金刚石颗粒工具具有结合强度高、出刃高度大、使用寿命长的优点，其切削速度可以达到电镀金刚石颗粒工具的2倍以上，使用寿命也可以达到2倍以上。而且钎焊工艺对环境基本无污染，是代替电镀工艺制造金刚石颗粒工具的最具潜力的制造工艺。但和突出的优点同时存在的是钎焊工艺带来的热损伤问题。金刚石颗粒加工工具主要用于加工陶瓷、石材等高硬度材料，为提高钎焊层的耐磨性和强度，钎焊金刚石工具多采用 Ni-Cr 合金钎料进行钎焊。Ni-Cr合金钎料强度高、韧性好、高温性能好、耐磨性好，但熔点高，炉中钎焊的钎焊温度通常在1000℃～1100℃之间，钎焊时间为数分钟到十几分钟。长时间的高温作用，会对金刚石造成严重的热损伤，降低其力学性能和使用寿命。在空气中进行钎焊，由于氧的存在，金刚石颗粒所受热损伤更加严重，将发生严重石墨化，钎焊出的工具无法使用。真空钎焊使生产效率难以提高，成本居高不下。只有很好地解决空气中钎焊金刚石颗粒的热损伤问题，才能真正实现钎焊金刚石颗粒工具的大面积推广应用。

为减小金刚石颗粒钎焊时的热损伤，可行的技术途径包括降低钎焊温度和缩短钎焊时间。降低钎焊温度，需要采用较低熔点的钎料，如Ag-Cu系钎料和Cu-Sn系钎料，但这些低熔点钎料的结合强度低，无法满足钎焊金刚石颗粒工具的要求。缩短钎焊时间主要是通过采用一些高效加热方法进行钎焊，如高频感应钎焊和激光钎焊。高频感应钎焊和激光钎焊都可以在空气中进行，是实现空气中钎焊金刚石颗粒的比较有潜力的钎焊方法。但是由于高温热源对金刚石颗粒的直接加热，仍然会造成较严重的热损伤，采用这两种方法进行金刚石颗粒钎焊，目前还难以获得稳定的钎焊质量。

钎焊的热过程是升温→钎料熔化→保温→降温→钎料凝固→降至室温的过程，钎料在金刚石表面润湿发生在钎料熔化后到钎料凝固前这一阶段，在这一过程中，液态钎料中的活性元素富集到金刚石表面和碳反应，生成碳化物，实现钎料和金刚石的连接。只有在这一过程中，金刚石颗粒受到的热作用才是有益的，而升温过程中的热量只用于钎料熔化，对金刚石而言，热作用是有害的。本发明通过分离钎料和金刚石的加热过程，在钎料熔化后再将金刚石引入钎焊体系，缩短金刚石颗粒受热时间，减小其热损伤，在空气中即可实现金刚石颗粒的钎焊。

发明内容

本发明的目的是为了解决在空气中进行金刚石颗粒钎焊，会造成金刚石颗粒严重热损伤的问题，提供一种进行空气中钎焊金刚石颗粒的冷金刚石颗粒钎焊方法。

采用的技术方案是：

一种用于空气中钎焊金刚石颗粒的冷金刚石颗粒钎焊方法，包括下述工艺步骤：

1、对工件的待钎焊表面进行除油、除锈处理；

2、采用氧乙炔火焰喷涂方法将NiCrBSi钎料喷涂到工件的待钎焊表面上，控制厚度，使钎料层熔化后厚度为金刚石颗粒直径的70%-80%； 

3、将工件安放在工作台上；

4、采用热源对NicrBSi钎料加热，使用NiBSi钎料发生熔化，形成熔池。

5、停止加热，同时将温度为室温的金刚石颗料用已知的金刚石喂料器注射到熔化的钎料中。NicrBSi钎料冷却凝固，将金刚石颗粒钎焊到工件表面。

上述加热器为单独设置的第一高频加热线圈。

上述加热器为高频线圈加热组件，高频线圈加热组件由第一高频加热线圈和第二高频加热线圈组成，第一高频加热线圈和第二高频加热线圈水平设置在工件的上方，第一高频加热线圈和第二高频加热线圈与工件的距离相同，且第一高频加热线圈与第二高频加热线圈之间留有喂料间隙。

上述加热器为氧乙炔火焰枪。

上述工作台为能移动工作台。

有益效果：本发明所采用的方法，在钎焊前一阶段仅对钎料进行加热，使钎料熔化。待钎料熔化后，停止加热，同时将冷的金刚石颗粒注射到熔化的钎料中进行钎焊，整个过程中金刚石颗粒不会受到热源的直接加热。金刚石颗粒所受热作用仅来自于钎料的热传导，而且时间较短，因此所受热损伤大大降低。即使钎焊过程在空气中进行，金刚石颗粒所受热损伤也不严重，可以获得和真空炉中钎焊一样的钎焊质量。

附图说明

    图1是采用高频加热实现单颗粒冷金刚石钎焊的示意图；图2是采用高频加热实现大面积冷金刚石颗粒钎焊的示意图；图3是采用氧乙炔火焰加热冷金刚石钎焊示意图。

具体实施方式

实施例一

参见图1，本实施方式由以下步骤组成：