采用预合金技术实现金刚石的钎焊连接（二）

HEATS

　　2活性元素对金刚石的扩散钎焊

6 Z7 b4 ^$ x4 Y0 V7 g

　　由于胎体的软化、弱化作用，单纯的机械把持作用不能避免金刚石的早期脱落，寻求金刚石与胎体材料的冶金结合途径一直是金刚石工具行业追求的目标。

% X2 `! k5 p; ~% q$ g! V. Z

　　采用金刚石表面镀覆活性元素是一种可行的技术方案。活性元素指的是强碳化物形成元素和过渡族元素，这些元素能与金刚石发生界面反应生成化合物，使得金刚石表面覆盖一层易于与胎体金属结合的金属，这层金属可以很好的与胎体金属钎焊在一起。

) t: F5 }1 g" C$ Y; T, ]! I

　　常用的活性元素有钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)等元素；钼(Mo)、钒(V)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)等虽然也可以发生碳化作用，但因价格高而不被应用；另外一些元素钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、硅(Si)、铝(Al)在特定条件也可以形成碳化物，能形成的碳化物分别为：Co2C、Ni3C、Mn3C、SiC、Al4C3等。

1 R) }2 L3 ^) X3 M6 K. i4 M- |( S8 w

　　目前，行业应用中以镀钛、镀镍最为普遍。

1 T `3 v6 }; j8 m) o 5 W0 n" V( j. |& M

　　表面镀覆活性元素可以部分解决冶金结合问题，但不能解决胎体本身烧结中的低熔点金属挥发、富集，高熔点金属分离问题，根据钎焊原理提出的粉状形式的预合金粉末结合剂从两个方面解决这一难题。

9 \9 @$ D; [! i% q3 e: R8 ]

　　3粉状钎料形式的预合金粉末

　　对于不同基的结合剂，其添加成分也不相同。在胎体成分中常选用高熔点的金属如钨、碳化钨等以调节胎体的硬度和耐磨性，同时选用对金刚石有很好化学浸润性的金属如钴、镍、锰、钛、铬、钒等金属作为金刚石的粘结材料，但是对金刚石有润湿性的金属的润湿温度太高，不符合金刚石工具热压烧结的工艺条件，将这类金属与铜熔合形成低熔点铜基合金是理想的技术途径。预合金粉末技术就是基于这种原理。

　　根据实验结果分析得到以下结论：Cr、Ti、V的二元铜合金对金刚石的润湿和扩散连接性与合金含量、扩散气氛、扩散时间和作用温度密切相关。

3 Q, T/ M0 J1 C ) Y5 q! c$ i/ y9 B

　　当铜铬合金中的铬含量大于0.01at.%时，开始对金刚石有浸润现象。当合金中Cr含量为0.5at.%时润湿角接近450。当Cu-Cr合金中的Cr含量在0.1at.%时，粘结强度最高。

% c( Q2 R# y8 N C% s

　　当铜钛合金中的钛含量在5at.%以下几乎对金刚石没有任何作用，只有当Ti含量大于5at.%时，润湿角才有明显下降，当Ti含量达10at.%时，接触角可降低到200以下。

' ~3 g$ m# Y5 |3 C3 m' E# x/ r

　　当铜钒合金中V含量达到0.01at.%时，合金对金刚石的粘结强度出现峰值高达65kg/mm2，再提高V含量，粘结强度下降，当V含量增加到10at.%时，粘结强度下降至15kg/mm2。

2 m! C% ]2 l0 j* d9 t

　　综上所述，Cr、Ti、V元素在铜合金中的浓度对粘结强度影响有共同之处，即在某一浓度，粘结强度出现峰值。

　　4预合金粉末的应用特点

* R% v( g& x. ~8 e# h1 g- r! r$ D& h / @& o! M/ d9 Q7 u

　　采用预合金粉末作为金刚石工具胎体的粘结剂主要有以下优点。

% m* ]: i: X3 C4 n

　　使用预合金粉末作为金刚石工具胎体的粘结剂，易于调整胎体性能，使之更适宜于加工对象，同时由于预合金是预先熔炼成合金，然后才制成粉末的，所以每颗粉末中都包含了组成合金的各种金属元素，这就比机械混合多种单一金属粉末要均匀得多。

e# A7 K p$ m2 v- E- Y4 N0 d S+ @3 X6 \7 I- {9 B" f# Q