一种金刚石磨具用钎焊活性钎料制造技术

本发明专利技术提供了一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，该活性钎料合金含有以下质量百分比的组分：铜60%~72%、锌15%~21%、钛6%~9%、锰2%~6%、硅2%~3%、铬1%~2%、锆0.3%~0.7%；具体工艺包括：将原料加入真空电弧熔炼炉水冷坩埚底部，脉冲电弧熔炼，电极电流为190~220A，冷却至室温后进行下一次熔炼，反复熔炼4~7次直至铸锭成分均匀；本发明专利技术的活性钎料合金，在铜锌钛活性钎料基础上复合添加锰、硅、铬、锆，所得钎料合金强度高且熔点低，在800℃即可获得完全液相，钎焊时使金刚石与基体形成牢固冶金结合，结合强度高，活性钎料钎焊石墨/45号钢的接头抗剪强度能够达到360MPa。

A Brazing Active Solder for Diamond Abrasive Tools

The invention provides a brazing active brazing filler metal for diamond abrasive tools. The active brazing alloy contains the following components: copper 60%~72%, zinc 15%~21%, titanium 6%~9%, manganese 2%~6%, silicon 2%~3%, chromium 1%~2%, zirconium 0.3%~0.7%. The specific process includes: adding raw materials to the bottom of water-cooled crucible of vacuum arc furnace, pulsed arc melting, electrode current 190~220A, cooling to room temperature. After the next melting, the active solder alloy is repeatedly melted for 4-7 times until the composition of the ingot is uniform; the active solder alloy of the invention is compounded with manganese, silicon, chromium and zirconium on the basis of copper-zinc-titanium active solder, and the obtained solder alloy has high strength and low melting point, and the complete liquid phase can be obtained at 800 C. When brazing, the diamond and the matrix are firmly metallurgically bonded, and the bonding strength is high. The shear strength of the joint of Mo/45 steel can reach 360 MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石磨具用钎焊活性钎料
本专利技术属于钎焊材料
，具体涉及一种金刚石磨具用钎焊活性钎料。
技术介绍
传统金刚石工具胎体材料对金刚石的包裹力较低、金刚石难以出刃或易脱落。随着材料行业的发展，对金刚石工具的使用性能要求越来越高，然而金刚石工具焊接还存在很多难点，如：一般金属及合金在其表面难以润湿；金刚石的线膨胀系数低于一般金属材料，易形成热应力；高温下金刚石发生碳化，其钎焊温度受到限制。为此钎焊技术被应用于金刚石工具制作，国内外学者进行大量研究发现，采用活性钎焊材料，可显著提高钎料在金刚石表面的润湿性，形成钎料与金刚石间的冶金结合，获得优越的使用性能。目前钎焊金刚石活性钎料合金主要有镍基、铜基、银基三类。其中镍基钎料钎焊温度较高，金刚石容易出现热损伤；银基钎料和铜基钎料钎焊温度较低，但银基钎料成本较高，铜基钎料相对于镍基钎料和银基钎料，成本较低，且接头性能与银基钎料相近，大大节约了成本。中国专利CN101913036B公开了钎焊金刚石工具用铜锡钛钎料，该专利钎料可在800℃以下得到完全液相，使用该活性钎料钎焊石墨和45号钢接头剪切强度为301.4MPa。中国专利CN101913036A公开了一种钎焊金刚石工具用铜锌钛钎料，该专利钎料熔点较低，石墨与基体冶金结合强度高，使用该活性钎料钎焊石墨和45号钢接头剪切强度达到309.3MPa。铜基钎料目前主要有铜锡钛钎料、铜锌钎料等，但此类钎料由于锡的加入，会使合金变脆，不利于金刚石工具的使用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，能够增加钎焊过程中金刚石与基体结合强度，提高润湿性，且熔点较低。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：钎焊活性钎料按质量百分比包括：60%~72%铜、15%~21%锌、6%~9%钛、2%~6%锰、2%~3%硅、1%~2%铬和0.3%~0.7%锆。进一步的，所述的铜、锌、钛、锰、硅、铬和锆均为纯金属。进一步的，所述钎焊活性钎料按质量百分比包括：62%~72%铜、17%~21%锌、7%~9%钛、3%~6%锰、2%~3%硅、1%~2%铬和0.4%~0.7%锆。进一步的，所述钎焊活性钎料按质量百分比包括：62%~70%铜、17%~20%锌、7%~8%钛、3%~5%锰、2.5%~3%硅、1.5%~2%铬和0.4%~0.6%锆。进一步的，所述钎焊活性钎料按质量百分比包括：64%~68%铜、17%~18%锌、7.5%~8%钛、3%~4%锰、2%~3%硅、1.5%~2%铬和0.4%~0.5%锆。进一步的，钎焊活性钎料按以下步骤制备：步骤一、将质量百分比将各原料加入真空电弧熔炼炉水冷坩埚的底部；步骤二、用脉冲电弧熔炼步骤一中的原料，脉冲电弧熔炼的真空度为2.5x10-3Pa~5x10-3Pa，电极电流为190~220A，每次熔炼时间为2~5min，熔炼得合金溶液；步骤三、将步骤二中的合金溶液冷却至室温，再重复步骤二进行下一次熔炼，反复熔炼4~7次，冷却得钎焊活性钎料。进一步的，真空电弧熔炼炉的炉腔内还通入纯氩气进行熔炼保护。本专利技术的活性钎料，主要含有铜、锌、钛，在铜锌钛活性钎料基础上复合添加锰、硅、铬、锆，所得钎料合金熔点低，在800℃即可获得完全液相，且强度高，活性钎料焊接石墨/45号钢的剪切力能够达到360MPa，钎焊时使金刚石与基体形成牢固冶金结合，结合强度高，对金刚石把持力高。本专利技术是基于下述各元素的特性原理而选择作为钎料的制备原料的：锌可以降低铜合金熔点，锌与铜可形成强度和塑性良好的固溶体，达到固溶强化的作用，但合金锌含量超过一定值后，组织中会形成β、γ等脆性相；钛为活性元素，可与碳形成化合物，形成牢固的冶金结合；锰可以提高高温强度、改善润湿性，又能降低熔点；硅可以降低钎料熔点，防止锰的蒸发，提高润湿性；铬或锆能够与碳化物形成元素，可提高润湿性，形成牢固结合。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，在铜基钎料中添加锌，提高了强度；同时添加活性元素钛、硅、铬、锆，可以使金刚石、钎料、基体间形成牢固冶金结合，进一步提高强度；添加锰元素，可以改善润湿性，并降低熔点，提高综合性能，从而获得与金刚石工具性能要求相匹配的钎料；钎料塑性好，可加工成片、粉等形状，工艺简单；2、真空电弧熔炼炉是制备活性合金钎料的理想设备，但常见的炉体采用强制水冷的铜坩埚的方法，会造成熔炼铸锭各区域成分不均匀，本专利技术经过反复熔炼可获得成分均匀的铸锭。附图说明图1为金刚石/活性钎料扫描电镜图。其中，图中各标号为：A、金刚石；B、金刚石/活性钎料界面；C、活性钎料。具体实施方式为了本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术所提供的技术方案，下面结合具体实施例进项阐述。实施例1本实施例的活性钎料合金，由以下质量百分比的组分组成：铜66%、锌18%、钛7.5%、锰4%、硅2.5%、铬1.5%、锆0.5%。钎焊活性钎料的制备方法为：将原料加入真空电弧熔炼炉水冷坩埚底部，脉冲电弧熔炼，真空度为2.5x10-3Pa，电极电流为190A，每次熔炼时间为3min，冷却至室温后进行下一次熔炼，反复熔炼5次直至铸锭成分均匀，所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料的制备方法，真空电弧熔炼炉的炉腔内环境为纯氩气保护。本实施例的活性钎料合金在810℃以下即可获得完全液相；在本专利技术的活性钎料的表征中，由于钎焊金刚石颗粒很难量化金刚石和基体的钎焊结合强度。而石墨和金刚石的元素都是碳，所以，以基体钎钎焊石墨为剪切试样，量化碳和基体的结合强度，进而证明基体与金刚石颗粒的结合强度。具体以本实施例制备的活性钎料为原料，制备活性钎料钎焊石墨剪切样品，并测定本实施例的活性钎料钎焊石墨和45号钢的剪切强度，该活性钎料钎焊石墨/45号钢接头剪切强度可达369.2MPa。图1为本实施例的金刚石/活性钎料的扫描电镜图片，A区域为金刚石区域，B区域为金刚石/活性钎料界面区，C区域为活性钎料区；从图中可以看出，金刚石光滑完整，没有产生明显的热损伤现象。并且金刚石和活性钎料之间的界面结合良好。实施例2本实施例的活性钎料合金，由以下质量百分比的组分组成：铜66%、锌18%、钛7.5%、锰4%、硅2.5%、铬1.5%、锆0.5%。钎焊活性钎料的制备方法，具体工艺包括如下步骤：将原料加入真空电弧熔炼炉水冷坩埚底部，脉冲电弧熔炼，真空度为5x10-3Pa，电极电流为220A，每次熔炼时间为5min，冷却至室温后进行下一次熔炼，反复熔炼7次直至铸锭成分均匀，所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料的制备方法，真空电弧熔炼炉的炉腔内环境为纯氩气保护。本实施例的活性钎料合金在800℃以下即可获得完全液相；该活性钎料钎焊石墨/45号钢接头剪切强度可达371.7MPa。实施例3本实施例的活性钎料合金，由以下质量百分比的组分组成：铜72%、锌15%、钛6%、锰3%、硅2%、铬1.5%、锆0.5%。活性钎料制备方法，具体工艺为：将原料加入真空电弧熔炼炉水冷坩埚底部，脉冲电弧熔炼，真空度为3x10-3Pa，电极电流为200A，每次熔炼时间为4min，冷却至室温后进行下一次熔炼，反复熔炼5次直至铸锭成分均匀，所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料的制备方法，真空电弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：钎焊活性钎料按质量百分比包括：60%~72%铜、15%~21%锌、6%~9%钛、2%~6%锰、2%~3%硅、1%~2%铬和0.3%~0.7%锆。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：钎焊活性钎料按质量百分比包括：60%~72%铜、15%~21%锌、6%~9%钛、2%~6%锰、2%~3%硅、1%~2%铬和0.3%~0.7%锆。2.根据权利要求1所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：所述的铜、锌、钛、锰、硅、铬和锆均为纯金属。3.根据权利要求1所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：所述钎焊活性钎料按质量百分比包括：62%~72%铜、17%~21%锌、7%~9%钛、3%~6%锰、2%~3%硅、1%~2%铬和0.4%~0.7%锆。4.根据权利要求1所述的一种金刚石磨具用钎焊活性钎料，其特征在于：所述钎焊活性钎料按质量百分比包括：62%~70%铜、17%~20%锌、7%~8%钛、3%~5%锰、2.5%~3%硅、1.5%~2%铬和0.4%~0.6%锆。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟素娟，龙伟民，赵月，纠永涛，吴铭方，宋克兴，刘建秀，王裕昌，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41