[发明专利]一种低温钎焊立方氮化硼磨粒的方法

说明书

本发明公开了一种低温钎焊立方氮化硼磨粒的方法，属于超硬磨料工具制造技术领域。该方法用丙酮超声清洗立方氮化硼磨粒并烘干，在抛光后的工具基体上依次铺洒Sn‑Cu‑Ti合金粉末和立方氮化硼磨粒，将工具基体置于石英管内并抽真空，接着将其移至加热炉内并在350℃‑700℃温度下加热5‑60分钟，然后在保持抽真空状态下将其冷至室温。它能产生如下技术优点：在确保钎料与cBN磨粒发生化学键合并使得磨粒有足够结合强度的前提下，大幅度降低钎焊温度来降低工具基体金属材料性能以及尺寸形状的损失，减少cBN磨粒与钎料结合界面处的残余热应力。

技术领域

本发明涉及一种超硬磨料工具制造技术领域，尤其涉及一种低温钎焊立方氮化硼磨粒的方法。

背景技术

立方氮化硼(cBN)是硬度仅次于金刚石的材料，立方氮化硼和金刚石一起并称为超硬材料。立方氮化硼具有硬度高、热稳定性好、化学惰性高以及导热性好的优点，在大气中加热至1000℃时不会发生氧化，尤其是避免了金刚石超硬磨具加工黑色铁基合金材料发生反应的局限，被国际材料界应用为金刚石的替代材料。cBN超硬磨料工具在镍基高温合金、钛合金等难加工材料的磨削加工中具有广泛应用前景，由于传统电镀或烧结制备的cBN磨粒工具缺乏对磨粒足够的结合把持强度，因而在磨削过程中很容易发生过早脱落以及由此导致的工具堵塞现象。为此，研究人员希望借钎焊的手段来实现cBN磨粒、钎料以及工具基体之间发生的界面化学和冶金反应，从根本上提高磨粒的把持能力。钎焊cBN磨粒的研究已经开展了很多工作，其中钎料以Ag-Cu-Ti合金应用最为广泛。为了降低钎料的成本，Cu-Sn-Ti合金由于其低成本、优良的力学性能被认为是替代Ag-Cu-Ti的钎料合金的一种优良替代品。目前所有的钎焊cBN磨粒的工艺的钎焊温度普遍较高，基本都在880℃以上，例如CN101148036A、CN102699565A。过高的焊接温度导致基体金属材料变形、晶粒长大，降低基体金属材料的性能与尺寸精度。另外，cBN颗粒与钎料的热膨胀系数存在一定的差异，钎焊温度过高，在cBN磨粒与钎料结合界面处产生较大的残余应力，在残余应力作用下致使cBN磨粒破碎，降低cBN磨粒与钎料的结合强度。这些问题的存在限制了高精度高精密高性能的cBN磨粒工具的发展。

发明内容

本发明提供了一种低温钎焊立方氮化硼磨粒的方法，其克服了背景技术中钎焊立方氮化硼磨粒的方法所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种低温钎焊立方氮化硼磨粒的方法，包含：

步骤1，制做Sn-Cu-Ti合金粉末；

步骤2，用丙酮超声清洗立方氮化硼磨粒并烘干；

步骤3，在抛光后的工具基体上依次铺洒Sn-Cu-Ti合金粉末和立方氮化硼磨粒；

步骤4，将工具基体置于石英管内并抽真空，接着将其移至加热炉内并在350℃-700℃温度下加热5-60分钟，然后在保持抽真空状态下将其空冷至室温。

一实施例之中：该步骤4中的加热炉为管式炉。

一实施例之中：该步骤4中的石英管被抽真空至真空度为5*10^-4Pa以下。

一实施例之中：该步骤1中：Sn-Cu-Ti合金粉末包含Cu、Ti、Ag和Ge，该Cu：Ti：Ag：Ge重量百分比为(0.71～40)％：(0.25～6)％：(0～20)％：(0～0.5)％，余量为Sn。

一实施例之中：该步骤1中：Sn-Cu-Ti合金粉末包含锡粉、铜锡粉和钛粉，锡粉、铜锡粉和钛粉采用球磨均匀混合成Sn-Cu-Ti合金粉末。

一实施例之中：该步骤1中：锡粉粒度为50nm～50μm、铜锡粉粒度为50nm～50μm、钛粉粒度为50nm～50μm。