[发明专利]金刚石节块电镀、低温热压烧结复合生产工艺

说明书

本发明属于金刚石锯切工具制造工艺，它适用于制造切割石材、混凝土等材料的金刚石锯切工具的生产工艺。

金刚石锯切工具是目前花岗石加工、工民建、机械、机场、高速公路以及建筑装修等行业应用非常普遍的一种消耗工具。而金刚石锯切工具是通过焊接在基体上的金刚石节块来实现切削作用的。本发明所涉及的工艺技术主要应用于生产上述加工场合用的金刚石锯片节块。目前，国内外市场上使用的金刚石工具的节块绝大多数采用粉末冶金法热压成型工艺进行生产。但该工艺有三大不利因素：1.所需金刚石品级较高(四型以上)；而这一档次的金刚石正好是国内短缺的，原料供不应求。大量依赖进口，需要大量外汇。而我国上马的生产设备，生产出的中低档金刚石原料却没有用处，造成浪费；2.普通热压工艺中，为满足节块有足够的耐磨度，所用胎体原材料(一般为钴基或铁基金属)的烧结温度需要在较高温度下完成(800℃～1000℃)。在这样的高温下，金刚石的强度会明显下降，大大影响使用效果；3.粉末冶金法压制刀头对胎体配方的设计和要求较严格，且要针对不同的场合使用不同组分的结合剂成分，以取得不同的结合剂性能。但事实上，由于烧结过程短暂、粉末氧化等原因，使得烧结过程很不充分，假合金普遍存在，很难达到预想的设计要求，由于金刚石过早脱落而造成的浪费很严重。目前也有人尝试单纯用电镀工艺生产金刚石节块和锯片，但由于生产效率太低而无法实现批量生产。

本发明的目的：充分利用低温电镀工艺对金刚石无任何热损伤、可使用高浓度低品级金刚石、便于生产复杂或薄形镀层等技术特点，结合多层结构节块锯切锋利性好、热压工艺生产率高以及低温烧结对金刚石无热损伤等技术原理，采用以电镀工艺为主辅助以低温烧结工艺的复合工艺实现制造高性能金刚石节块的目的。

金刚石节块采用多层结构，可使锯切过程更加轻快，并大大节约成本。用粉末冶金热压法生产这种结构的节块存在的问题除了前面已提到的三大不利因素外，还有一大问题即，由于夹层结构中，随着夹层数的增多，夹层会越变越薄。热压这样薄的夹层就类似于制作薄片砂轮，很难实现金刚石的有效均布。因此，用粉末冶金热压法生产多层节块时，节块分层数不可太多。即使如此，在分层节块中仍然普遍存在因金刚石分布不均、粉末分布不均等原因而造成节块过早失效。对小直径锯片，则很难用热压法实现分层结构。而用电镀方法生成上述含金刚石的薄片夹层正好可以避免上述缺点。但是夹层结构节块中的非金刚石层由于用电镀工艺生产效率太低，用热压法生产非金刚石层又不存在金刚石均布的问题，为了提高效率仍用热压法实现。本发明采用电镀与热压相结合的工艺来实现金刚石节块的生产。为了避免普通热压法对金刚石的热损伤，采用低温烧结，在600～650℃左右完成电镀夹层与非金刚石层之间的热压连接工作。而在此温度下，金刚石一般均不会发生任何热损伤。夹层节块中含金刚石层的电镀首先通过大面积镀覆完成，然后冲裁成所需的尺寸，便于大量生产。这样，便可快速实现用电镀工艺生产金刚石节块，其工艺流程图为：电镀成薄板→冲裁成节块用形状→装模→热压成型→表面处理。

与背景技术相比所具有的优点：a.成本较传统的热压工艺低10％左右。b.便于实现多层结构节块的制造中的磨粒均布。c.与单纯的热压烧结工艺相比，本项目研制的工艺具有不损伤金刚石、可制造更多层结构节块等优点。与单纯的电镀工艺相比，本项目研制的工艺又具有生产效率高、可大批量生产、锯切过程中不崩边等优点。d.通过实际锯切实验表明，电镀节块锯片的切割效率普遍高于同规格热压锯片，节块寿命亦不低于热压锯片。特别是由于可在小规格锯片中采用分层结构，使得锯切更加锋利，崩边现象显著降低。该发明制作的金刚石节块的性能明显提高。

实现本发明的最好方式：金刚石浓度控制在150％以内，采用普通的生产电镀金刚石工具的复合电镀工艺生产金刚石层；将烧结温度控制在650℃以内，采用普通热压工艺，使非金刚石层与金刚石层连接在一起，完成整个节块的生产。

用上述方式和工艺流程所生产的金刚石节块制作的锯片，在耐磨度保持不变的前提下，锯切效率较普通热压锯片提高了15％以上，节块制造成本降低10％以上。制作的500直径以小的锯片在花岗石切边中崩边现象明显减少。