一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，主要包括清理工具基体表面；布料；添加保护涂层:保护涂层包括粒径为120目~2000目的保护颗粒均匀；然后将添加有保护涂层的工具基体送至加热腔，进行钎焊加热；最后去除表面保护涂层，即得到超硬磨料钎焊工具。采用上述方法后，由于保护颗粒较细，在粘结剂与稀释剂成分挥发后，仍能形成致密的保护壳层，以阻隔空气中的氧与氮等成分与超硬磨料或合金焊料成分反应。此外，高温的加热腔具有膨胀的趋势，能使空气成分不易进入加热腔，从而实现超硬磨料工具钎焊时无保护气氛或真空环境，有效降低设备成本，提高加热速率与生产效率，提高产品竞争力。

Method for preparing brazing superhard abrasive tool based on protective coating

The invention discloses a protective coating based on brazing superabrasive tools preparation method, including surface cleaning tools; cloth; add a protective coating: protective coatings including particle size of 120 mesh ~2000 to protect the particles evenly; then add a protective coating tool matrix is sent to the heating chamber for heating finally; remove the surface protective coating, to obtain the super hard abrasive tool brazing. Using these methods, because of the protection of fine particles, in the volatile binder and diluent composition, still can form a dense protective shell, in order to cut off the oxygen in air and nitrogen components and super hard abrasive or solder alloy components. In addition, the heating chamber temperature have a tendency to expand, can make the air composition is not easy to enter the heating chamber, so as to realize the brazing superabrasive tools without protective atmosphere or vacuum environment, effectively reduce the cost of equipment, improve the heating rate and production efficiency, improve the competitiveness of products.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超硬磨料工具制备领域，特别是一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法。
技术介绍
超硬磨料是指以人造金刚石、立方氮化硼等为代表的硬度极高的磨料，主要应用于金属或非金属材料的加工中，包括切割、钻削和磨削加工。钎焊是指利用一定成分的焊料填充于母材之间，通过一定方式加热，使得焊料熔化，从而将母材牢固连接在一起的工艺。钎焊超硬磨料即利用合金焊料熔化，并且可以与超硬磨料以及基体之间发生化学冶金发应，从而将两者牢固地连接在一起。常用的合金焊料包括：镍基合金焊料、铜基合金焊料、银基合金焊料等三大焊料体系。对超硬磨料的钎焊已有几十年的历史，目前已可以较好地对人造金刚石、立方氮化硼进行钎焊。并依据此原理制备了系列超硬磨料工具，广泛应用于石材、金属、复合材料等领域。目前将超硬磨料焊接于基体表面的工艺已出现多种，目前的方法均涉及到超硬磨料磨粒与焊料的排布以及顺序，如先排布超硬磨料，再布洒合金焊料颗粒，又如先排布合金焊料，再布洒超硬磨料，又如将合金焊料搅拌成膏状后先涂抹于基体上，再布洒超硬磨料。上述方法所制备的工具多应用于真空钎焊或保护气体环境中进行钎焊。采用保护气氛钎焊，主要有如下三个方面的原因。1.可以有效保护高温下超硬磨料的性能，包括硬度、抗氧化能力等。以金刚石为例，其在750度的空气中即可发生石墨化，若无保护环境，极易使超硬磨料丧失原有性能。2.保护环境亦可保护合金焊料粉末不受空气中成分的影响，如铜基合金焊料受空气中的氧气、氮气的影响，因此在钎焊时需要采用真空或氩气保护气氛，这种保护措施虽然有效保证了钎焊性能，但也极大地提高了钎焊成本，由于采用真空环境，增加的抽真空设备较无真空设备成本高一倍不止，保护气氛需要在整个钎焊过程中存在，极大增加了焊接成本。3.采用保护环境钎焊，钢基体表面的氧化程度可以减少至最小。但由于不参加加工的工具钢基体表面对氧化程度基本无要求，因此此部分可以尽量保证焊接区域的钢基体表面不氧化即可。由于高真空设备价格昂贵，保护气体成本较高，使得超硬磨料钎焊工具成本居高不下，虽然在性能上已优于电镀超硬磨料工具，但由于制备工艺的复杂与昂贵，使得钎焊超硬磨料工具未在优势领域完全取代电镀工具以及树脂工具。因此，如何采用一定的保护措施，使得超硬磨料、合金焊料、基体不受空气中氧、氮等成分的影响，成为降低钎焊成本，提高生产效率的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，该基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法通过提供一种保护涂层，在无需真空环境或保护气氛环境，仅需提供热源与加热腔的情况下，即可制备出性能优良的钎焊超硬磨料工具。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，钎焊超硬磨料工具包括工具基体和钎焊在工具基体表面的超硬磨料，制备方法包括如下步骤。步骤1，清理工具基体表面：将工具基体表面进行除锈、除油清理。步骤2，布料：清理完成后，在工具基体表面需要钎焊超硬磨料区域进行排布超硬磨料与合金焊料；排布有超硬磨料与合金焊料的工具基体表面称之为布料区域。步骤3，添加保护涂层:在步骤2中布料区域的顶部添加保护涂层；保护涂层是由粘合剂将保护颗粒均匀粘附在布料区域上形成；粘合剂为粘结剂和稀释剂配比形成的混合物；保护颗粒的粒径为120目~2000目；当温度不超过1040°时，保护颗粒不与超硬磨料、合金焊料、空气、粘结剂以及稀释剂发生化学反应。步骤4，将添加有保护涂层的工具基体送至加热腔，进行钎焊加热，钎焊加热温度不高于1040℃。步骤5，去除保护涂层：钎焊完成后，去除表面保护涂层，即得到超硬磨料钎焊工具。所述步骤3中，保护涂层的添加方式为：先将粘结剂与稀释剂按体积比1:1~1:15将保护颗粒均匀混合，搅拌形成膏状保护颗粒；然后在布料区域表面涂覆一层膏状保护颗粒，形成保护涂层。所述步骤3中，保护涂层的添加方式为：先将粘结剂与稀释剂按体积比1:1~1:15混合后喷洒在布料区域上，再将保护颗粒均匀布洒；然后再喷洒粘结剂与稀释剂的混合物，接着再将保护颗粒均匀布洒，并重复以上过程，重复次数根据制备的超硬磨料工具粒度大小、焊接区域大小、合金焊料成分进行综合确定。所述步骤3中的保护颗粒为二氧化钛、氧化铝、氧化硅、大理石、石英和萤石的一种或多种。所述步骤4中，钎焊加热为电阻加热，电阻加热的加热曲线包括缓慢加热排气阶段、稳定升温阶段、保温阶段和降温阶段；其中缓慢加热排气阶段的加热温升速率不高于12°/分钟，稳定升温阶段的加热温升速率不高于20°/分钟，保温阶段的保温时间不超过120分钟，降温阶段的降温速率不高于35°/分钟。所述步骤4中，钎焊加热为感应加热，感应加热时的升温时间不低于120秒，保温时间不低于30秒。所述超硬磨料为人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼中的一种；超硬磨料的粒度在1目~300目之间。所述步骤2中的合金焊料为镍基合金或银基合金或铜基合金，且合金焊料中含有钛元素或铬元素。所述步骤3中，稀释剂的挥发温度低于280°，且稀释剂在挥发前不与超硬磨料、合金焊料、工具基体以及保护颗粒发生化学反应。所述步骤3中，粘结剂的挥发温度低于550度，且粘结剂在挥发前不与超硬磨料、合金焊料、工具基体以及保护颗粒发生化学反应。本专利技术采用上述方法后，通过保护涂层的添加，由于保护涂层中的保护颗粒较细，故在粘结剂与稀释剂成分挥发后，仍然能够形成致密的保护壳层，以阻隔空气中的氧与氮等成分与超硬磨料或合金焊料成分反应。此外，高温的加热腔具有膨胀的趋势，能使得空气成分不易进入加热腔，上述效果能够实现超硬磨料工具钎焊时无保护气氛或真空环境，有效地降低了设备成本，并提高了加热速率与生产效率，有利于降低产品成本，提高产品竞争力。具体实施方式下面就具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。钎焊超硬磨料工具包括工具基体和钎焊在工具基体表面的超硬磨料。所述超硬磨料优选为人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等中的一种；超硬磨料的粒度在1目~300目之间。一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，包括如下步骤。步骤1，清理工具基体表面：将工具基体表面进行除锈、除油清理。步骤2，布料：清理完成后，在工具基体表面需要钎焊超硬磨料区域进行排布超硬磨料与合金焊料；排布有超硬磨料与合金焊料的工具基体表面称之为布料区域。上述合金焊料优选为镍基合金或银基合金或铜基合金等，且合金焊料中含有钛元素或铬元素，因而能在一定温度下不与超硬磨料发生化学冶金反应。步骤3，添加保护涂层:在步骤2中布料区域的顶部添加保护涂层；保护涂层是由粘合剂将保护颗粒均匀粘附在布料区域上形成。粘合剂为粘结剂和稀释剂配比形成的混合物。上述保护颗粒优选为二氧化钛、氧化铝、氧化硅、大理石、石英和萤石等的一种或多种。保护颗粒的粒径为120目~2000目；当温度不超过1040°时，保护颗粒不与超硬磨料、合金焊料、空气、粘结剂以及稀释剂发生化学反应。上述稀释剂的挥发温度优选低于280°，且稀释剂在挥发前不与超硬磨料、合金焊料、工具基体以及保护颗粒发生化学反应。上述粘结剂的挥发温度优选低于550度，且粘结剂在挥发前不与超硬磨料、合金焊料、工具基体以及保护颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，钎焊超硬磨料工具包括工具基体和钎焊在工具基体表面的超硬磨料，其特征在于：制备方法包括如下步骤：步骤1，清理工具基体表面：将工具基体表面进行除锈、除油清理；步骤2，布料：清理完成后，在工具基体表面需要钎焊超硬磨料区域进行排布超硬磨料与合金焊料；排布有超硬磨料与合金焊料的工具基体表面称之为布料区域；步骤3，添加保护涂层:在步骤2中布料区域的顶部添加保护涂层；保护涂层是由粘合剂将保护颗粒均匀粘附在布料区域上形成；粘合剂为粘结剂和稀释剂配比形成的混合物；保护颗粒的粒径为120目~2000目；当温度不超过1040°时，保护颗粒不与超硬磨料、合金焊料、空气、粘结剂以及稀释剂发生化学反应；步骤4，将添加有保护涂层的工具基体送至加热腔，进行钎焊加热，钎焊加热温度不高于1040℃；步骤5，去除保护涂层：钎焊完成后，去除表面保护涂层，即得到超硬磨料钎焊工具。

【技术特征摘要】
1.一种基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，钎焊超硬磨料工具包括工具基体和钎焊在工具基体表面的超硬磨料，其特征在于：制备方法包括如下步骤：步骤1，清理工具基体表面：将工具基体表面进行除锈、除油清理；步骤2，布料：清理完成后，在工具基体表面需要钎焊超硬磨料区域进行排布超硬磨料与合金焊料；排布有超硬磨料与合金焊料的工具基体表面称之为布料区域；步骤3，添加保护涂层:在步骤2中布料区域的顶部添加保护涂层；保护涂层是由粘合剂将保护颗粒均匀粘附在布料区域上形成；粘合剂为粘结剂和稀释剂配比形成的混合物；保护颗粒的粒径为120目~2000目；当温度不超过1040°时，保护颗粒不与超硬磨料、合金焊料、空气、粘结剂以及稀释剂发生化学反应；步骤4，将添加有保护涂层的工具基体送至加热腔，进行钎焊加热，钎焊加热温度不高于1040℃；步骤5，去除保护涂层：钎焊完成后，去除表面保护涂层，即得到超硬磨料钎焊工具。2.根据权利要求1所述的基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，其特征在于：所述步骤3中，保护涂层的添加方式为：先将粘结剂与稀释剂按体积比1:1~1:15将保护颗粒均匀混合，搅拌形成膏状保护颗粒；然后在布料区域表面涂覆一层膏状保护颗粒，形成保护涂层。3.根据权利要求1所述的基于保护涂层的钎焊超硬磨料工具制备方法，其特征在于：所述步骤3中，保护涂层的添加方式为：先将粘结剂与稀释剂按体积比1:1~1:15混合后喷洒在布料区域上，再将保护颗粒均匀布洒；然后再喷洒粘结剂与稀释剂的混合物，接着再将保护颗粒均匀布洒，并重复以上过程，重复次数根据制备的超硬磨料工具粒度大小、焊接区域大小、合金焊料成分进行综合确定。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，周俊，李海源，
申请(专利权)人：江苏索力德机电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32