一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料制造技术

本发明专利技术涉及一种金刚石磨削工具用铜基活性钎料钎料，所述的铜基活性钎料是在铜锡钛基合金中加入镍、铬、磷等活性元素，各活性元素的重量百分比为52%~68%铜，17%~23%锡，5%~11%钛，5%~9%镍，3%~5%铬，0.5%~1.5%磷，所得活性钎料具有钎焊温度低、润湿性好、填缝能力强、耐磨度高的特点。在镍元素具有固溶强化作用及碳化物形成元素铬元素作用下，金刚石与基体能够形成牢靠的冶金结合，增强与金刚石的把持力，该活性钎料钎焊石墨/45号钢的接头抗剪强度能够达到360MPa；磷元素的加入使得熔点降低，所得钎料在760℃即可获得完全液相。

A Copper-based Active Brazing Alloy for Diamond Grinding Tools

The invention relates to a copper-based active filler metal for diamond grinding tools. The copper-based active filler metal is a copper-tin-titanium alloy with active elements such as nickel, chromium and phosphorus. The weight percentage of each active element is 52%~68% copper, 17%~23% tin, 5%~11% titanium, 5%~9% nickel, 3%~5% chromium, 0.5%~1.5% phosphorus. The obtained active filler metal has low brazing temperature, good wettability and strong filling ability. High wear resistance. Under the action of solid solution strengthening of nickel and chromium element of carbide formation, diamond and matrix can form a firm metallurgical bond and enhance the holding force with diamond. The shear strength of graphite/45 steel joint brazed with this active filler metal can reach 360 MPa. The addition of phosphorus reduces the melting point and the obtained filler metal can obtain complete liquid phase at 760 C.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料
本专利技术涉及一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料。
技术介绍
金刚石磨削工具是一种精巧、无污染、噪音小、震动小、切缝窄的精密电子工业用工具，金刚石磨削工具用钎料要求钎焊温度低、结合力高、活性温度范围广。传统金刚石磨具基体与金刚石结合面上没有牢固的冶金结合，把持力不大，在负荷较重的高效磨削作业中，容易造成金刚石磨粒脱落或镀层成片剥落而整体失效。金刚石在空气中800℃已经发生了碳化，严重影响金刚石的性能，因此开发出一种在800℃以下并能使金刚石与基体形成牢靠的冶金结合的钎焊用的钎料，对于提高金刚石磨具的性能有重要意义。目前钎焊金刚石活性钎料合金主要有镍基、铜基、银基三类。镍基钎料钎焊温度较高，容易使金刚石出现热损伤；银基钎料成本较高；铜基钎料钎焊温度低且性能与银基钎料相近。铜基钎料中铜锡钛钎料应用最广泛，而Cu-Sn-Ti活性钎料显微硬度不高，在使用时极易遭到陶瓷、花岗岩、石材等被加工材料的磨屑磨损，耐磨性能差，造成金刚石整颗脱落。中国专利CN101913036B公开了一种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号钢接头剪切强度可达到301.4MPa。此类Cu-Sn-Ti钎料存在的问题是：钎料温度仍然偏高、耐磨性与金刚石匹配性差。
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削工具钎焊用铜基活性钎料，使金刚石与基体具有较高的结合强度，生产工艺流程简单，易于获得成分均匀的产品。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：铜基活性钎料成分按重量百分比包括：52%~68%铜，17%~23%锡，5%~11%钛，5%~9%镍，3%~5%铬和0.5%~1.5%磷。进一步的，所述的铜、锡、钛、镍、铬和磷均为纯金属。进一步的，所述的铜占54~68%，所述的锡占18~23%，所述的钛占7~11%，所述的镍占6~9%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。进一步的，所述的铜占54~66%，所述的锡占19~23%，所述的钛占8~11%，所述的镍占6~8%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。进一步的，所述的铜占56~60%，所述的锡占19~21%，所述的钛占8~9%，所述的镍占6~7%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。进一步的，铜基活性钎料按以下步骤制备：步骤一、准备覆盖剂：将木炭装进带有出气孔的金属桶中，打开气孔，放在抵坑炉中，加热到800~820℃，保持4~6小时，然后将气孔堵上，冷却待用；步骤二、将按比例配好的原料放入抵抗炉内，升温至原料熔化，加入覆盖剂，然后加入精炼除气剂，精炼5~10分钟，得到合金熔液；步骤三、将待浇注的模型在温度为1000~1200℃条件下焙烧30~40min，冷却至700~900℃备用；步骤四、将步骤二所得合金熔液降温至600~800℃后浇入步骤三的模型内，充分搅拌、捞渣，浇铸成型；步骤五、将步骤四所得预铸件冷却至室温后脱模得到铜基活性钎料铸锭；步骤六、挤压铸锭：挤压机的预热温度为520~570℃，保温时间为20~40min，模片预热时间为20~40min，挤压速度为15~25mm/s，挤压比为80~95。进一步的，所述步骤二中，精炼除气剂分为3~5次加入，相邻两次加入的时间间隔2~3min。本专利技术的活性钎料，主要含有铜、锡、钛，在铜锡钛活性钎料基础上复合添加镍、铬、磷，所得钎料合金润湿性好，且熔点低，钎焊温度在800℃以下，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，且耐磨性好。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：钛为活性元素，可与碳形成化合物，形成牢固结合；铬能够与碳化物形成元素，可提高润湿性，形成牢固结合；锡可以降低合金熔点，但使脆性增加；镍具有固溶强化的作用；磷则能够降低铜的溶解度。本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，生产方法工艺流程简单，易于获得成分均匀的产品；镍元素的固溶强化作用及碳化物形成元素铬元素作用下，金刚石与基体能够形成牢靠的冶金结合，增强把持力；磷元素的加入使得熔点降低，所得钎料熔点较低。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本实施例的铜基活性钎料，由以下百分比的组分：所述的铜占52%，所述的锡占22%，所述的钛占11%，所述的镍占8.5%，所述的铬占5%，所述的磷占1.5%。铜基活性钎料的具体制备方法为：将按比例配好的原料放入炉内，升温至合金熔化，加入覆盖剂，然后加入精炼除气剂，精炼5分钟，得到合金熔液，将待浇注的模型在温度为1000条件下焙烧30min，冷却至750℃备用，将所得合金熔液降温至800℃后浇入模型内，充分搅拌、捞渣，浇铸成型，脱模得到铸锭，并挤压铸锭：预热温度为520℃，保温时间为20min，模片预热时间为20min，挤压速度为18mm/s，挤压比为85。本实施例的活性钎料合金在760℃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361.2MPa。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本实施例的铜基活性钎料，由以下百分比的组分：所述的铜占52%，所述的锡占22%，所述的钛占11%，所述的镍占8.5%，所述的铬占5%，所述的磷占1.5%。铜基活性钎料的具体制备方法为：将按比例配好的原料放入炉内，升温至合金熔化，加入覆盖剂，然后加入精炼除气剂，精炼10分钟，得到合金熔液，将待浇注的模型在温度为1100条件下焙烧40min，冷却至800℃备用，将所得合金熔液降温至900℃后浇入模型内，充分搅拌、捞渣，浇铸成型，脱模得到铸锭，并挤压铸锭：预热温度为550℃，保温时间为30min，模片预热时间为30min，挤压速度为20mm/s，挤压比为90；本实施例的活性钎料合金在770℃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367.1MPa。实施例3本实施例的铜基活性钎料，由以下百分比的组分：所述的铜占60%，所述的锡占20%，所述的钛占8%，所述的镍占7%，所述的铬占4%，所述的磷占1%。铜基活性钎料的具体制备方法为：将按比例配好的原料放入炉内，升温至合金熔化，加入覆盖剂，然后加入精炼除气剂，精炼5分钟，得到合金熔液，将待浇注的模型在温度为1100条件下焙烧30min，冷却至750℃备用，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：铜基活性钎料成分按重量百分比包括：52%~68%铜，17%~23%锡，5%~11%钛，5%~9%镍，3%~5%铬和0.5%~1.5%磷。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：铜基活性钎料成分按重量百分比包括：52%~68%铜，17%~23%锡，5%~11%钛，5%~9%镍，3%~5%铬和0.5%~1.5%磷。2.根据权利要求1所述的一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：所述的铜、锡、钛、镍、铬和磷均为纯金属。3.根据权利要求1所述的一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：所述的铜占54~68%，所述的锡占18~23%，所述的钛占7~11%，所述的镍占6~9%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。4.根据权利要求1所述的一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：所述的铜占54~66%，所述的锡占19~23%，所述的钛占8~11%，所述的镍占6~8%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。5.根据权利要求1所述的一种金刚石磨削工具钎焊用铜基活性钎料，其特征在于：所述的铜占56~60%，所述的锡占19~21%，所述的钛占8~9%，所述的镍占6~7%，所述的铬占4~5%，所述的磷占1~1.5%。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙伟民，赵月，钟素娟，纠永涛，宋克兴，吴铭方，刘建秀，李和鑫，
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