一种多层钎焊金刚石工具及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。本发明专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具，该工具的金刚石复合层中具有多层金刚石颗粒，可以延长使用寿命；进一步的，金刚石复合层中包含大量气孔，不仅可以储藏冷却液，容屑排屑，防止烧伤，而且还有利于金刚石的出刃，使金刚石工具持续锋利；而且合金钎料与金刚石的结合牢固，且钎料自身已完全合金化，均匀性好，性能一致性高。此外，本发明专利技术的制作工艺简单，不受金刚石工具尺寸及形状的限制。

Multi layer brazed diamond tool and preparation method thereof

The present invention provides a multilayer diamond tool, comprising a substrate and a composite matrix on the surface of multilayer diamond composite layer; the multilayer diamond composite layer containing diamond particles, skeleton particles and brazing alloy; the diamond particles in the multilayer diamond composite layer in disordered distribution. The present invention provides a multilayer brazed diamond tools, diamond particles with multilayer diamond composite layer of the tool, can prolong the service life; furthermore, the diamond composite layer contains a large number of pores, can not only store the coolant, chip chip, to prevent burns, but also conducive to the diamond, diamond but with the sharp tool; brazing alloy and diamond firmly, and solder itself has been completely alloying, good uniformity, high consistency of performance. In addition, the manufacturing process of the invention is simple, and the diamond tool is not limited by the size and shape of the diamond tools.

【技术实现步骤摘要】
一种多层钎焊金刚石工具及其制备方法
本专利技术属于超硬材料工具制造和硬脆材料加工
，尤其涉及一种多层钎焊金刚石工具及其制备方法。
技术介绍
金刚石工具是指用金刚石的颗粒或粉末作为主要元素的一类工具产品，这类工具类型包括：切、磨、钻、铣以及抛光等等，广义上来说，金刚石研磨膏、滚压锯片、冷镶金刚石拉丝模、冷镶金刚石刀具、钎焊金刚石复合片刀具等，也都属于金刚石工具。金刚石工具按结合剂划分有：树脂、金属和陶瓷结合剂金刚石工具三大类，金属结合剂工艺又可分为烧结、电镀和钎焊等几类；按用途结构划分有磨具--砂轮、滚轮、滚筒、磨边轮、磨盘、碗磨以及软磨片等，锯切工具--圆锯片、排锯、绳锯、筒锯、带锯、链锯和丝锯等，钻探工具--地质冶金钻头、油(气)井钻头、工程薄壁钻头、石材钻头和玻璃钻头等，以及其它工具，如修整工具、刀具或拉丝模等。由于金刚石是目前已知的世界上最硬的物质，属于超硬材料，故制成的工具特别适合加工硬脆材料尤其非金属材料，如石材、墙地砖、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半导体、宝石等；也可以用于加工有色金属、合金、木材，如铜、铝、硬质合金、铸铁、复合耐磨木板等。目前金刚石工具已广泛应用以建筑、建材、石油、地质、冶金、机械、电子、陶瓷、木材、汽车等工业，具有广阔的发展前景。特别是陶瓷、玻璃、蓝宝石等硬脆材料的加工，一般使用金刚石工具，其中金属结合剂金刚石工具的使用最为广泛，其制作方法主要有粉末冶金烧结法，电镀法和钎焊法。粉末冶金烧结法制成的金刚石工具具有多层金刚石结构，寿命较长，但金属粉之间并没有完全形成合金，结合强度较低，并且基本无气孔，容易堵塞烧伤工件，对于一些复杂形状的工具，成型困难，后加工难度大；电镀法制作工艺简单，不易受工具尺寸和形状的影响，但工作层只有单层金刚石，且镀层与金刚石属于包镶结合，结合强度低，寿命较短。而钎焊法制作的金刚石工具中，钎料自身已经完全合金化，强度较高，里面的活性元素与金刚石形成化学键结构，结合强度高，因而得到了业内的广泛重视。但现有钎焊法制造的金刚石工具也只有单层金刚石，寿命比电镀金刚石工具高，比烧结金刚石工具低，而且使用的金刚石粒度也比较大，仅应用在各种粗加工或精度要求不高的领域。因而，如何得到一种具有更好的性能的钎焊金刚石工具，提高其性能和加工精度，已成为业内诸多应用厂商和生产厂商亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种多层钎焊金刚石工具，本专利技术提供的多层钎焊金刚石工具，包含多层金刚石，具有磨削锋利，使用寿命长，制作工艺简单等优点，而且不受尺寸和形状的限制。本专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。优选的，所述多层金刚石复合层中还包含气孔；所述气孔的孔径为35～80μm；所述气孔的孔隙率为10vol％～25vol％。优选的，所述金刚石颗粒的粒径为40～2000目；所述骨架颗粒的粒径为D+(100目～300目)，所述D为金刚石颗粒的粒径；所述合金钎料的熔点为700～1000℃。优选的，所述基体包括易车铁、45#钢和钨钢中的一种或多种；所述骨架颗粒包括硬质材料颗粒；所述合金钎料包括活性钎料。优选的，所述硬质材料颗粒包括高硬度高熔点的硬质材料颗粒；所述硬质材料包括WC、TiC和W中的一种或多种；所述合金钎料包括银基钎料、铜基钎料和镍基钎料中的一种或多种。本专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：1)将金刚石颗粒、骨架颗粒、合金钎料粉末和胶粘剂混合后，得到糊状物；2)将上述步骤得到的糊状物复合在预热后的基体表面，晾置后进行加热固化，得到固化后的坯体；3)将上述步骤得到的固化后的坯体进行真空钎焊后，得到多层钎焊金刚石工具。优选的，所述合金钎料粉末的粒度为300目以细；所述胶粘剂包括合成树脂型胶粘剂；所述骨架颗粒和所述金刚石颗粒的质量比为(0.3～0.8)：1；所述合金钎料粉末和所述金刚石颗粒的质量比为(3～12)：1；所述胶粘剂和所述金刚石颗粒的质量比为5％～10％。优选的，所述步骤1)具体为：将清洗后的金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料粉末进行初次混合，再加入胶粘剂混合后，得到糊状物；所述基体为清洗后的基体。优选的，所述预热的温度为40～50℃；所述加热固化的时间为0.5～2h；所述加热固化的温度为120～140℃；所述真空钎焊的温度为T+(5～20℃)，所述T为合金钎料的熔点温度；所述真空钎焊的时间为2～5h。优选的，所述步骤2)之后还包括修形步骤；所述修形的预留量为5％～10％；所述真空钎焊后，还包括精修形步骤。本专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。与现有技术相比，本专利技术针对现有的钎焊单层金刚石工具，寿命低，金刚石粒度较大，仅应用在各种粗加工或精度要求不高的领域的缺陷，提供了一种多层钎焊金刚石工具，该工具的金刚石复合层中具有多层金刚石颗粒，可以延长使用寿命；进一步的，金刚石复合层还能够包含大量气孔，不仅可以储藏冷却液，容屑排屑，而且还有利于金刚石的出刃，使金刚石工具持续锋利。此外，本专利技术制作工艺简单，不受金刚石粒径的限制。实验结果表明，本专利技术提供的多层钎焊金刚石工具平均使用寿命是单层钎焊金刚石工具的5.52倍，且相比单层钎焊金刚石工具具有更好的加工效果要。附图说明图1为本专利技术提供的多层钎焊金刚石工具的结构示意简图；图2为本实施例1制备的金刚石工具的形状尺寸简图；图3为本实施例2制备的金刚石工具的形状尺寸简图；图4为本实施例3制备的金刚石工具的形状尺寸简图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用工业纯或超硬材料工具制造及硬脆材料加工领域使用的常规纯度。本专利技术提供了一种多层钎焊金刚石工具，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。本专利技术对所述基体没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于制备钎焊金刚石工具的基体即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本专利技术所述基体优选为铁质基体，更优选为高强度高硬度钢，具体包括易车铁、45#钢和钨钢中的一种或多种。本专利技术对所述复合的具体方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本专利技术所述复合的具体方式优选为涂刷、涂抹、喷涂、包覆、半包覆、钎焊、焊接、贴合、辊压、浸润和浸渍中的一种或多种，本专利技术优选为钎焊或焊接。本专利技术对所述基体表面没有特别限制，以本领域技术人员熟知的钎焊金刚石工具的基体表面即可，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层钎焊金刚石工具，其特征在于，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。

【技术特征摘要】
1.一种多层钎焊金刚石工具，其特征在于，包括基体和复合在基体表面的多层金刚石复合层；所述多层金刚石复合层中包含金刚石颗粒、骨架颗粒和合金钎料；所述金刚石颗粒在所述多层金刚石复合层中无序分布。2.根据权利要求1所述的多层钎焊金刚石工具，其特征在于，所述多层金刚石复合层中还包含气孔；所述气孔的孔径为35～80μm；所述气孔的孔隙率为10vol％～25vol％。3.根据权利要求1所述的多层钎焊金刚石工具，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒径为40～2000目；所述骨架颗粒的粒径为D+(100目～300目)，所述D为金刚石颗粒的粒径；所述合金钎料的熔点为700～1000℃。4.根据权利要求1所述的多层钎焊金刚石工具，其特征在于，所述基体包括易车铁、45#钢和钨钢中的一种或多种；所述骨架颗粒包括硬质材料颗粒；所述合金钎料包括活性钎料。5.根据权利要求4所述的多层钎焊金刚石工具，其特征在于，所述硬质材料颗粒包括高硬度高熔点的硬质材料颗粒；所述硬质材料包括WC、TiC和W中的一种或多种；所述合金钎料包括银基钎料、铜基钎料和镍基钎料中的一种或多种。6.一种多层钎焊金刚石工具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将金刚石颗粒、骨架颗粒、合金钎料粉末和胶粘剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周群飞，饶桥兵，廖广春，
申请(专利权)人：蓝思科技长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43