改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具技术

本发明专利技术属于钎焊金刚石工具制造应用技术领域，具体公开了改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具，所述复合钎料的组分按照体积比为85

【技术实现步骤摘要】
改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具


[0001]本专利技术属于钎焊金刚石工具制造应用
，具体涉及改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具。

技术介绍

[0002]人造金刚石具有超高硬度，耐磨损等出色的物理化学性能，是一种被广泛使用的超硬磨料，在切削和磨削等机械加工领域具有不可替代的作用。钎焊金刚石工具是从金属冶金学入手实现了金刚石与合金钎料的化学冶金连接，通过生成的高强度连接生成物加强了对磨料的把持能力，金刚石的出露高度达到50%
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70% ，因此钎焊金刚石在工程陶瓷材料的加工中展现了重要的应用价值。
[0003]钎焊冷却过程中残余应力的引入是严重制约钎焊金刚石加工性能的重要因素。金刚石粒子Cu基钎料
‑
钢基体三者间在热膨胀系数和杨氏模量的差异是导致残余应力出现的主要原因。过大的残余应力导致金刚石粒子表面和连接界面出现大量微裂纹。钎焊金刚石工具在使用过程中，在冲击载荷的作用下，微裂纹迅速的不断扩展，最终导致金刚石粒子出现过早的穿晶断裂，严重降低了钎焊金刚石工的加工性能和使用寿命。然而低残余应力的焊料在硬度上通常偏低因此，专利技术一种简单有效的方法来降低Cu基合金钎料导致的残余应力和界面微裂纹，同时也兼顾到硬度的提升是十分必要的。
[0004]因此，针对上述所存在的弊端问题，本专利技术提供改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具，解决
技术介绍
中所存在的技术问题，提高钎焊金刚石工具的硬度，降低钎料和金刚石连接处的残余应力和微裂纹，也提高钎焊金刚石接头的界面强度的同时保证了低残余应力。
[0006]技术方案：本专利技术的第一方面提供的改性复合钎料，包括Cu基合金钎料本体、金属Mo粒子和金属Ni粒子，所述复合钎料的组分按照体积比为85
‑
92% 的Cu基合金钎料，5
‑
10%的金属Mo粒子和3
‑
5%的金属Ni粒子。
[0007]本技术方案的，所述Cu基合金钎料本体成分按照质量比为69
‑
73%Cu、18
‑
20%Sn、9
‑
11%Ti，所述金属Mo粒子占Cu基复合钎料的体积百分比为5％
‑
10％，所述金属Ni粒子占Cu基复合钎料的体积百分比为3％
‑
5％。
[0008]本技术方案的，所述Cu基钎料、金属Mo粒子以及金属Ni粒子均为微米级球形粉末；其中Cu基钎料的粒径为45
‑
53
µ
m，金属Mo粒子粒径为10
‑
18
µ
m，金属Mo粒子的纯度≧99%，金属Ni粒子的粒径为10
‑
18
µ
m，金属Ni粒子的纯度≧99%。
[0009]本专利技术的第二方面提供的改性复合钎料的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）、按照体积份数计取85
‑
92% 的铜基合金钎料本体，5
‑
10%的金属Mo粒子和3
‑
5%的金属Ni粒子。
步骤（2）、将金属Mo粒子、金属Ni粒子两种微米级球形粉体进行机械球磨，使其均匀混合。步骤（3）、球磨后的Mo粒子和Ni粒子改性的Cu基复合钎料中滴入适量液体石蜡，制备成膏状复合钎料。
[0010]本技术方案的，所述球磨机转速为400r/min，球料比为8:1，机械球磨时间为40min。
[0011]本专利技术的第三方面提供的改性复合钎料的应用，钎焊金刚石工具，包含有所述的改性复合钎料；其中，所制备的由Mo粒子和Ni粒子改性的Cu基复合钎料在真空电阻加热炉中将人造单晶金刚石钎焊到1045钢上。
[0012]本技术方案的，所述钎焊人造单晶金刚石粒径为420
‑
500
µ
m，Mo粒子和Ni 粒子掺杂的Cu基复合钎料涂敷在1045钢基体上的厚度为650
µ
m。
[0013]本技术方案的，所述真空电阻加热炉内最高钎焊温度：930℃，保温时间：15min，炉内真空度：1
´
10
‑4Pa。
[0014]本技术方案的，所述真空电阻加热炉内升温速率为8℃/min，降温为随炉自然冷却至200度，再充加惰性气体氩气使得快速冷却至室温。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的改性复合钎料及其制备方法和应用其的钎焊金刚石工具的有益效果在于：1、本专利技术的掺杂相为微米级球形金属Mo粒子和Ni粒子，经过机械球磨后形成的Mo粒子和Ni粒子掺杂Cu基复合钎料可以有效提高钎焊金刚石接头的界面强度；微米级金属Mo粒子均匀分布在复合钎料中，Mo粒子在复合钎料的冷却凝固过程中起到了硬质形核点的作用，细化了Cu复合钎料的金相组织。同时，未融化的金属Mo粒子还对Cu基复合钎料起到了弥散强化作用，提高了Cu基复合钎料的耐磨损性能。
[0016]2、微米级金属Mo粒子的热膨胀系数低和杨氏模量适中的特点，有效的中和了金刚石与Cu基合金钎料、1045钢基体间在这两方面的巨大差异，成功缓解了钎焊界面处的残余应力，残余应力的减小极大的降低了微裂纹的出现，大大提高了钎焊金刚石接头的界面连接强度。
[0017]3、本专利技术掺杂相Ni粒子占Cu复合钎料的体积百分比为3％～5％。Ni粒子体积占比低于3%时，对钎焊金刚石工具的硬度提升程度不明显。Ni粒子体积占比高于5%时，尽管钎焊金刚石工具硬度提升明显，但Cu基复合钎料的熔点升高，严重影响了复合钎料的融化效果。申请人通过钎焊金刚石工具的实验验证，当Ni粒子占比为3
‑
5%时，Cu复合钎料既保持了良好的润湿性，又明显提升了硬度，从而加长了金刚石工具的使用寿命。
[0018]4、本专利技术掺杂相Mo粒子占Ni复合钎料的体积百分比为5％～10％。Mo粒子体积占比低于4%时，钎焊金刚石接头内部残余应力的缓解程度不明显。Mo粒子体积占比高于7%时，尽管钎焊金刚石接头内部残余应力缓解程度明显，但Ni基复合钎料的流淌性明显降低，严重影响了复合钎料对金刚石的润湿性，钎焊效果不理想。申请人通过钎焊金刚石工具的实验验证，当Mo粒子占比为6%时，Ni复合钎料既保持了良好的润湿性，又明显缓解了钎焊金刚石内部的残余应力，钎焊界面和金刚石周围的微裂纹的大大减小。
[0019]5、本专利技术通过机械球磨可以直接将Cu基合金钎料本体和掺杂Mo粒子和Ni粒子，制备成混合均匀的复合钎料，操作简单高效，生产成本低。滴入适量液体石蜡制成的膏状复合钎料涂抹方便，易于保存，不易失效，因此本专利技术在钎焊金刚石工具领域具有广阔的应用前
景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改性复合钎料，其特征在于：包括Cu基合金钎料本体、金属Mo粒子和金属Ni粒子，所述复合钎料的组分按照体积比为85
‑
92% 的Cu基合金钎料，5
‑
10%的金属Mo粒子和3
‑
5%的金属Ni粒子。2.根据权利要求1所述的改性复合钎料，其特征在于：所述Cu基合金钎料本体成分按照质量比为69
‑
73%Cu、18
‑
20%Sn、9
‑
11%Ti，所述金属Mo粒子占Cu基复合钎料的体积百分比为5％
‑
10％，所述金属Ni粒子占Cu基复合钎料的体积百分比为3％
‑
5％。3.根据权利要求1或2所述的改性复合钎料，其特征在于：所述Cu基钎料、金属Mo粒子以及金属Ni粒子均为微米级球形粉末；其中Cu基钎料的粒径为45
‑
53
µ
m，金属Mo粒子粒径为10
‑
18
µ
m，金属Mo粒子的纯度≧99%，金属Ni粒子的粒径为10
‑
18
µ
m，金属Ni粒子的纯度≧99%。4.改性复合钎料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）、按照体积份数计取85
‑
92% 的铜基合金钎料本体，5
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈致理，林诚，王溯，周颢，
申请(专利权)人：南京固华机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：