钎焊技术在金刚石工具生产中的应用（二）

魔神

    

　　2.钎焊金刚石工具的研究现状

　　目前，用钎焊法制作金刚石(或立方氮化硼)工具已开始成为热点技术，但仅局限于单层工具，对于多层实现“孕镶”尚未见有成果发表。国外的钎焊技术研究始于20世纪80年代后期，但由于工作复杂至今仍停留在实验阶段，其应用也仅局限于单层工具；国内的高温钎焊技术研究起步较晚，与发达国家相比，研究的广度和深度远远不够，因而目前进展十分缓慢，但随着我国加入WTO，研究的步伐必然逐渐加速。

　　(1)国外高温钎焊金刚石工具的研究状况

　　瑞士A K Chattopadhyay等用火焰喷镀法(氧—乙炔焊枪)把钎料合金(72%Ni，14.4%Cr，3.5%Fe，3.5%Si，3.35%B，0.5%O2)镀于工具钢基体上，并将金刚石(不包衣)布排于焊料层面上，然后在1080℃、氩气保护下感应钎焊30秒来实现金刚石与钢基体结合。钎料合金中的Cr作为一种强碳化物元素，在钎焊过程中向金刚石表面富集而实现金刚石的表面金属化。

　　Wiand等在美国专利上介绍的方法是：焊料(Ni-Cr)金属粉加有机粘结剂制成钎焊漆，把包衣金刚石粘在工具钢基体上，然后涂附钎焊漆，再加热到一个适中的温度并保温一定时间以排除挥发物质。在真空炉(真空度1.333×10-2Pa)或干式氢气炉中加热到1100℃左右，保温1小时，钎焊的同时完成金刚石的表面金属化。

　　一些专利中也同样采用Ni-Cr合金钎料实现了钎焊，钎料中还包括Fe、B元素或Si、Mo等。例如，在文献［14］中采用含Si或Si和Ti的Ni-Cr合金钎料在真空炉中实现钎焊，钎焊温度为1126～1176℃；文献［15］采用Cu基含W、Fe、Cr、B、Si等钎料钎焊金刚石砂轮；文献［16］用Ag-Mn-Zr银基钎料来钎焊金刚石工具，从而替代电镀工具。

　　德国的A Trenker等在钎焊过程中分别采用了镍基活性钎料和镍基钎料来实现金刚石与基体的结合。由与电镀工具的对比图可以看出，高温钎焊金刚石工具的性能比电镀金刚石工具优异得多，钎焊工具(使用活性钎料和PDA989、PDA665金刚石)起始磨削性能是电镀工具(镍基钎料和PDA665金刚石)的3.5倍以上，寿命是电镀工具的3倍以上；由于钎焊工具有较大的容屑空间，金刚石磨粒有较大的自由切削面且磨粒间空间较多，使切屑很容易被排除，所以钎焊金刚石工具的磨削性能好。

　　(2)国内高温钎焊金刚石工具的研究状况

　　第四军医大学和西安交通大学在国内外钎焊金刚石研究的基础上，采用真空炉(真空度为0.2Pa)内高温钎焊的方法，以NiCr13P9合金为钎料，配以少量Cr粉，在高温(950℃)加压(4.9MPa)的条件下进行钎焊，从而实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。钎料均匀分布于砂轮表面，金刚石已被牢固钎焊，触摸砂轮表面感觉相当锐利粗糙。钎料在金刚石磨粒间分布均匀，金刚石出刃高度高。其耐用度较电镀砂轮有了明显提高，工作后仅有少量金刚石脱落。