钎焊超硬磨料工具烧结工艺制造技术

本发明专利技术提供了钎焊超硬磨料工具烧结工艺，所述烧结工艺包括以下步骤：S1：添加结合剂，在钎焊超硬磨料的原料混料时加入微晶玻璃结合剂，S2：烧结成型，通过烧结设备分升温、保温以及冷却三个阶段对钎焊超硬磨料体做烧结处理。本发明专利技术通过在钎焊超硬磨料的原料混料时加入微晶玻璃结合剂，使得烧结后的钎焊超硬磨料工具具有良好的密度以及孔隙度，加入微晶玻璃结合剂烧结的钎焊超硬磨料工具布氏硬度以及抗压强度更加优越，烧结过程中保温得到的钎焊超硬磨料工具各项指标均优于现有技术，进一步的提高钎焊超硬磨料工具的整体性能，延长钎焊超硬磨料工具的使用寿命。硬磨料工具的使用寿命。硬磨料工具的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
钎焊超硬磨料工具烧结工艺


[0001]本专利技术涉及工具烧结
，尤其涉及钎焊超硬磨料工具烧结工艺。

技术介绍

[0002]传统的以金刚石工具为代表的超硬磨料工具可以分为电镀工具与烧结工具两大类，它们各有所长，但是由于金刚石表面存在较高的表面能，难与一般金属浸润，因此出现了钎焊超硬工具，钎焊超硬工具是利用焊料熔化的方式将超硬磨料与工件基体焊接在一起制作而成；
[0003]钎焊工具在金属材料、硬脆材料等领域的切割、磨削已得到了越来越多的应用，并在许多领域替代了传统的电镀工具，在公路养护、地质钻探、矿山开采、公共安全等领域得到了越来越多的应用，市场需求逐渐增多。
[0004]现有技术存在以下不足：现有钎焊超硬磨料工具在烧结前通常会加入结合剂以加强磨料颗粒之间连接关系，从而提高钎焊超硬磨料工具的性能，然后现有技术中，添加的结合剂无预处理，加入后虽然提升了钎焊超硬磨料工具的部分性能，但导致钎焊超硬磨料工具的脆性大，硬度低，抗压性能差，从而缩短钎焊超硬磨料工具的使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供了钎焊超硬磨料工具烧结工艺。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：钎焊超硬磨料工具烧结工艺，所述烧结工艺包括以下步骤：
[0007]S1：添加结合剂
[0008]在钎焊超硬磨料的原料混料时加入微晶玻璃结合剂，混料转速设置为800r/min，混合后将原料冷压成型得到钎焊超硬磨料体。
[0009]S2：烧结成型
[0010]通过烧结设备分升温、保温以及冷却三个阶段对钎焊超硬磨料体做烧结处理，烧结后得到钎焊超硬磨料工具。
[0011]优选的，A、升温：升温阶段包括低温阶段、分解氧化阶段以及高温阶段；
[0012](1)低温阶段(200℃以下)为排除干燥后的残余水份；
[0013]优选的，低温阶段主要是排除干燥后的残余水份，钎焊超硬磨料在该阶段升温为一综合的热传质过程，钎焊超硬磨料坯体受热后，表面水分蒸发，在钎焊超硬磨料内外形成水份的浓度差，使钎焊超硬磨料内部水分向表面扩散，逐步将钎焊超硬磨料中水份排除，随着水份的排除，钎焊超硬磨料体积发生少量的收缩，当钎焊超硬磨料温度高于120℃时，其中的水分发生强烈汽化，产生较大蒸汽压，钎焊超硬磨料坯体容易开裂，这一阶段应保持适当升温速率；
[0014](2)分解氧化阶段(200
‑
700℃)包括临时粘接剂的碳化燃尽及石英的晶型转变；
[0015]优选的，钎焊超硬磨料坯体中作为临时粘结剂的糊精等有机物质，在150℃时开始
分解成碳，在400℃～600℃氧化燃烬，碳和有机物的燃烬通过扩散的方式完成，通过排除水分的统一通道，热量和氧分子扩散进坯体，而一氧化碳及二氧化碳必须扩散出来，防止未完全氧化的碳素沉积在坯体中形成渗碳，此温度范围内结合剂中的石英会发生晶型转变，并伴有少量的体积膨胀，使坯体密度下降，并会产生应力，但此阶段，坯体的具有较高的气孔率，可以部分抵消应力对试样的不利影响；
[0016](3)高温阶段(700℃以上)对Na2O、CaO以及B2O3等易熔材料及多组分材料所构成的低共熔物系首先熔融，产生液相，随着温度的升高，液相量逐渐增多，在液相表面张力的作用下，磨料颗粒及结合剂颗粒相互靠近，坯体发生收缩，气孔逐渐减少。
[0017]优选的，B、保温：保温阶段包括烧结保温和晶化保温；
[0018](1)烧结保温，在烧结温度下保温，使炉内各部位及钎焊超硬磨料内外的温度趋于一致，并继续高温阶段的物理化学反应，玻璃相熔融均化，生成的新结晶相及残余的未熔化的颗粒，得到进一步扩散和反应，结合剂中残留气体尽可能排除掉，固液相之间共熔趋于平衡，内部的结构达到均一；
[0019](2)晶化保温，阶段晶核从玻璃相中大量生成，并进一步长大成晶粒。
[0020]优选的，C、冷却：冷却阶段包括急冷阶段、退火阶段以及低温冷却阶段；
[0021](1)在急冷阶段中微晶玻璃结合剂为塑性状态，此时结合剂为粘性流体，快速冷却时不会产生对钎焊超硬磨料有破坏作用的应力，故应以较快的速率冷却；
[0022](2)在退火阶段中结合剂由塑性状态转为脆性状态，冷却速度过快会使钎焊超硬磨料承受不住因温度差所产生的热应力而出现裂纹，在此阶段即使钎焊超硬磨料表面冷却均匀，但与内部仍存在温差，内部冷却比表面慢，会在钎焊超硬磨料产生张应力；
[0023](3)低温冷却阶段，该阶段需控制冷却速度及均与的温度场，以避免产生残余应力，与退火阶段相比，冷却速度可以适当加快，冷却后得到钎焊超硬磨料。
[0024]优选的，因为磨料颗粒之间由结合剂作为桥梁而相互连接，因此钎焊超硬磨料工具成型前添加的结合剂需要满足以下要求：
[0025](1)结合剂耐火度及烧成温度要低，现有的钎焊超硬磨料工具在1000℃左右开始氧化，为避免钎焊超硬磨料工具在烧成过程中氧化，结合剂的耐火度为800
‑
900℃；
[0026](2)结合剂具有一定的强度，钎焊超硬磨料的强度主要是由高强度的结合剂保证；
[0027](3)结合剂在高温状态下对钎焊超硬磨料的润湿性要好，结合剂在高温时对钎焊超硬磨料的润湿性好坏，直接影响着结合剂与钎焊超硬磨料结合状况的好坏，也直接影响着结合剂对钎焊超硬磨料的把持强度；
[0028](4)结合剂的胀系数要与钎焊超硬磨料的热膨胀系数相匹配，减小温度变化所引起的热应力，钎焊超硬磨料的热膨胀系数为3.5x10
‑6/℃，所以钎焊超硬磨料所用的结合剂的热膨胀系数要与3.5x10
‑6/℃相近；
[0029]优选的，根据上述四点要求，我们选出树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂以及微晶玻璃结合剂四种方案作为钎焊超硬磨料的结合剂；
[0030]优选的，其中，树脂结合剂使用树脂粉热压硬化的方法制造，其优点是弹性好，强度高，有抛光性能，钎焊超硬磨料自锐性好，且能在高速下工作，并能做成复杂形状的钎焊超硬磨料，磨削粗糙度低，缺点是耐热性差，热作用下把持磨粒性能差，钎焊超硬磨料磨削温度低，且钎焊超硬磨料在受热之后磨粒容易脱落；
[0031]优选的，金属结合剂特点是刚性好，把持磨粒性好，钎焊超硬磨料具有强度高，耐磨性好，形状保持性好等优点，缺点是自锐性差，并且由于气孔率低，在磨削过程中产生的磨屑难以及时排出，因而会在工件与钎焊超硬磨料之间产生大量因磨屑不能及时排出而积累的热，导致钎焊超硬磨料变形和工作表面烧伤；
[0032]优选的，陶瓷结合剂强度高，并且与钎焊超硬磨料之间形成化学键结合，所以把持磨粒性能好，同时陶瓷结合剂具有较好的耐热性，并且是刚性，在磨削过程中本身不会因受热或受力而产生形状变化，但陶瓷结合剂的缺点是脆性大，弹性差，会导致钎焊超硬磨料使用过程中容易断裂；
[0033]优选的，微晶玻璃结合剂晶化过程中的晶相是从玻璃相或者是已产生相分离的区域，通过成核以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钎焊超硬磨料工具烧结工艺，其特征在于：所述烧结工艺包括以下步骤：S1：添加结合剂在钎焊超硬磨料的原料混料时加入微晶玻璃结合剂，混合后将原料冷压成型得到钎焊超硬磨料体；S2：烧结成型通过烧结设备分升温、保温以及冷却三个阶段对钎焊超硬磨料体做烧结处理，烧结后得到钎焊超硬磨料工具。2.根据权利要求1所述的钎焊超硬磨料工具烧结工艺，其特征在于：所述升温阶段包括低温阶段、分解氧化阶段以及高温阶段。3.根据权利要求2所述的钎焊超硬磨料工具烧结工艺，其特征在于：所述低温阶段(200℃以下)为排除干燥后的残余水份；分解氧化阶段(200
‑
700℃)包括临时粘接剂的碳化燃尽及石英的晶型转变；高温阶段(700℃以上)对Na2O、CaO以及B2O3等易熔材料及多组分材料所构成的低共熔物系熔融产生液相。4.根据权利要求3所述的钎焊超硬磨料工具烧结工艺，其特征在于：所述保温阶段包括烧结保温和晶化保温。5.根据权利要求4所述的钎焊超硬磨料工具烧结工艺，其特征在于：烧结保温使炉内各部位及钎焊超硬磨料内外的温度趋于一致；晶化保温使阶段晶核从玻璃相中大量生成，并进一步长大成晶粒。6.根据权利要求1所述的钎焊超...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，张剑，
申请(专利权)人：南京惠诚工具制造有限公司，
类型：发明
国别省市：