[发明专利]一种含Cr的低温钎焊金刚石及其钎料合金

说明书

本发明公开了一种含Cr的低温钎焊金刚石及其钎料合金，该金刚石由钎料合金在真空度小于5.5×10^‑3Pa的真空管式炉中，以低于800℃的温度下焊接金刚石颗粒30～70min制备而成；钎料合金包括Cu 20～65wt％、Cr 1～10wt％、余量为锡和不可避免的杂质，所述钎料合金的熔点为530～740℃，能够实现金刚石的低温焊接，从机理上避免金刚石的石墨化，大大减小焊接过程中的热损伤。

技术领域

本发明涉及一种含Cr的低温钎焊金刚石及其钎料合金。

背景技术

金刚石强度高，硬度大，是自然界中发现的硬度最大的物质。由于这些优越的物理和化学性能，人造金刚石通常被用作研磨工具的研磨磨粒，这在硬脆材料的加工中起重要作用。目前，电镀，烧结，钎焊是实现金刚石与刀具基体连接的主要手段。对于电镀技术，金刚石被机械地包埋在金属涂层中，这导致了工具基底和金刚石磨粒之间的结合强度相对较弱。对于烧结技术来说，金刚石磨粒的低露出度是一个问题，排屑能力较差。钎焊法可以将金刚石磨粒的露出度提高到70％-80％，大大提高工具的容屑能力和切削效率。活性钎焊在制造高接合强度和高露出度的金刚石磨具方面是一种有前景的技术，有效弥补了烧结和电镀法制备的金刚石工具的不足。

钎焊金刚石的制备工艺主要存在的问题是金刚石磨粒在高温钎焊过程中产生的石墨化、化学侵蚀、热冲击等热损伤，从而降低磨粒机械强度和在基体上把持力，导致磨粒非正常磨损严重。而且，高温也会导致金刚石工具基体的强度和尺寸精度降低，难制备细粒度磨粒金刚石工具。钎焊过程的高温和其导致的热损伤是限制钎焊金刚石工具性能和应用范围的主要瓶颈问题。

金刚石是一种面心立方晶体结构，这种稳定的结构一方面使金刚石有很高的硬度，另一方面又使得金刚石有着极强的化学惰性，这就使得焊接金刚石的温度普遍比较高。另外，金刚石又是一种亚稳态材料，在800℃，或在700℃与Ni、Fe等金刚石触媒元素共存时就会发生金刚石的快速石墨化相变。现有的不同焊料体系的金刚石钎焊研究中，Ni-Cr基、Cu-Sn基、Ag-Cu基钎料被广泛应用于金刚石的焊接，这些焊料体系的特点是高元、高熔点。焊料高元、高熔点的本质点使得金刚石的焊接温度居高不下。当使用Ni-Cr基、Cu-Sn基、Ag-Cu基钎料焊接金刚石时，其熔点决定了：须在880℃以上的高温钎焊金刚石，以此确保钎料的充分熔化和界面反应的发生，但也因此金刚石都会出现不同程度的石墨化、化学侵蚀和热冲击。此外Ag-Cu-In基钎料虽然可以在880℃以下焊接金刚石，但由于其主要成分是贵金属Ag和In，这导致了钎料的高成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种含Cr的低温钎焊金刚石及其钎料合金，解决了上述背景技术中钎焊过程对金刚石磨粒及其工具基体的热损伤以及钎料的成本等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种含Cr的低温钎焊金刚石，由钎料合金在真空度小于5.5×10^-3Pa的真空管式炉中，以低于800℃的温度下焊接金刚石颗粒30～70min制备而成；钎料合金包括Cu 20～65wt％、Cr 1～10wt％、余量为锡和不可避免的杂质，所述钎料合金的熔点为530～740℃。

在本发明一较佳实施例中，所述焊接温度为700～750℃。

在本发明一较佳实施例中，所述真空管式炉内真空度小于5.0×10^-3Pa。

在本发明一较佳实施例中，所述焊接时间为30～60min。

在本发明一较佳实施例中，所述金刚石焊点处形成Cr-C反应层。

在本发明一较佳实施例中，所述金刚石颗粒的粒度为30/35。

本发明还公开了一种钎料合金，所述钎料合金包括Cu 20～65wt％、Cr 1～10wt％、余量为锡和不可避免的杂质，所述钎料合金的熔点为530～740℃。