对目前金刚石磨具钎焊工艺分析

浅议钎焊金刚石磨粒工艺及耐磨性摘要：与原始金刚石相比，钎焊处理后的金刚石静压强度和抗冲击强度都有不同程度的下降，其中真空热处理金刚石下降少，而钎焊金刚石下降程度较大，这说明钎焊过程中会刚石的确受到了热损伤。

关键词：钎焊金刚石磨粒工艺1 金刚石强度分析当环境温度超过金刚石的热稳定性温度时，金刚石的强度明显下降。

单晶金刚石在单纯高温下会发生氧化和石墨化，金刚石强度会受到影响。

在钎焊环境下金刚石所受热损伤要复杂一些，因为钎焊环境下不仅要考虑高温石墨化，还要考虑钎料与金刚石线膨胀系数不同所导致的热应力及钎料在高温下对金刚石的侵蚀作用等，因而金刚石强度所受影响要大一些。

目前金刚石强度测定方法有两种。

一是金刚石受静力作用下的静压强度：二是金刚石受冲击力作用下的抗冲击强度。

通过对原始金刚石、真空热处理金刚石和钎焊后金刚石强度的测定，可以反映出金刚石在不同工艺下受热损伤的程度。

1.1金刚石的静压强度金刚石静压强度的测定有一定的局限性，(1)金刚石单颗粒本身强度值的分散性。

加热后此因素对测量结果的影响更大。

在显微镜下观察加热后的金刚石可明显看出，有些金刚石中有黑点出现，而有的金刚石无明显变化，而且静压强度的测量仅测定40个颗粒，使得其代表性较差，(2)在静压强度测量中，数据处理是先求平均值，高于平均值2倍的测量值予以剔除，这种数据处理也带来了一定的测量误差。

另外，金刚石工具在使用过程中，金刚石所承受的是冲击力和摩擦力，而非静压力，这使得用冲击强度表征金刚石的性能比用静压强度更具优越性。

从测试结果的方差值看，各种工艺下金刚石静压强度数值的分散性没有很大的变化。

1.2金刚石的抗冲击强度高频感应钎焊与真空炉中钎焊金刚石的抗冲击强度结果相近，强度下降程度都很大，这可能跟抗冲击强度试验本身有关，冲击强度的测定对磨粒试样的准备很严格，试验前要保证试样表面的光洁，无杂质。

而钎焊腐蚀后的金刚石表面有可能同时存在石墨和碳化物，其表面与原始金刚石相比要粗糙，这就会造成冲击过程中磨粒试样间的摩擦、粘附，从而导致实验结果数据偏低，另外，高频感应钎焊测温和温控方面还不能做到完全的精确统一，这也给试验结果造成了一定程度的误差。

对目前金刚石磨具钎焊工艺分析摘要：随着我国经济的迅速发展，各种各样的工业材料的应用范围与数量也随之增多，其中以玻璃、陶瓷、石材的使用量最为突出；而作为切割他们的用具——金刚石磨具，也越来越显现出它重要的作用；有调查研究表明：在平板玻璃加工工业这一方面，金刚石磨具的应用呈现稳步增长的趋势。

但与此同时我们也要注意到这样一个事实：金刚石磨具的钎焊工艺与金刚石磨具的使用寿命有着一定的关系。

只有保证了产品的质量，才可以最大程度上的创造出更多的经济效益。

在本文中，我们主要就目前金刚石磨具的钎焊工艺进行研究与分析。

关键词：金刚石磨具；钎焊工艺随着科技的进步，金刚石作为切割材料的一种工具也被广泛使用；随着其合成技术的不断进步发展，金刚石磨具在提高材料的利用率与产量上的优势也逐渐凸显出来，很快便取代了传统的磨具。

在现在看来，在玻璃深加工等各个领域金刚石磨具的应用十分广泛。

1.钎焊工艺钎焊工艺，它主要采用了比母材熔点低的金属材料当做钎料，先将焊件与钎料加热到高于钎料熔点但要低于母材熔化的温度，利用液态的钎料将母材润湿，填充材料之间的接头间隙，与此同时与母材之间形成相互扩散以便最终实现连接各个焊件的一种工艺方法。

但在进行这项工艺之前一定要确保各个工件都进行了严格的清洗与加工：确保工件表面的油污与氧化膜已经去除掉，为钎焊的顺利进行打下基础。

同时还要注意接口装配间的间隙，一般在0.01～0.1毫米之间为最佳。

2.金刚石磨具的钎焊工艺分析金刚石作为一种特殊的材料，以其突出的高硬度、最好的导热性、良好的耐磨性赢得长期关注，同时也是加工各类坚硬材料不可缺少的工具。

金刚石特殊的晶体结构与其他材料有着明显的差别，将其做成磨具对其他物体进行切割是现在应用最广的一种。

用钎焊技术将金刚石与其他材料进行完美的结合，不仅再次增强了其强度，还可以大大提高其使用寿命。

根据金刚石自身的物理性质，因其界面上的结合强度高，所以只需要很薄的结合剂就可以将磨粒很好的保持住，并且裸露度可高达70%～80%。

金刚石工件的钎焊金刚石是目前世界上发现并在工业上能大量使用的最硬的材料。

它除了具有超硬特性外，有独特的力学、光学、声学、热学及电学性质，很难找到一种想金刚石这样集多种优异性能于一身的材料。

它既是一种重要的超硬材料，同时也是一种具有特殊用途的新型功能材料。

金刚石晶体结构中，碳原子拥有四价状态，即sp3杂化状态。

金刚石结构的基本特点是每个碳原子与四个邻近的碳原子共用四对价电子，形成4个共价键与周围的原子连接，形成一个四面体。

其键长均0.154mm，它们的方向性很强，分别指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶角。

金刚石晶体是由许多四面体叠加而成。

共价键是饱和键，具有很强的方向性，因使金刚石具有很大的强度。

由于在结晶晶格中碳原子形成的正四面结构在空间的排列有两种形势，从而存在着立方晶系和六方晶系两种金刚石结构。

在金刚石的各种性能中，硬度、耐磨耗性和刚度性能最具特色。

金刚石是迄今地球上最硬的天然物质，在莫氏硬度，金刚石的莫氏硬度为10。

莫氏硬度1~9级之间几乎为等间隔的，而9~10级之间不符合这一等差排列梯度。

碳化硅（Sic）和刚玉（Al2O3）的莫氏硬度为9，碳化钨（WC）为9.5。

金刚石的硬度是刚玉硬度的5倍，石英的12倍，碳化钨的4.7倍，碳化硅的4倍，碳化硼的3.7倍，立方氮化硼的2倍。

需要注意的是，金刚石的硬度呈各向异性，不同晶面和不同方向上的硬度不同。

金刚石的体积弹性模量为5.42×105MPa，比公认体积弹性模量非常大的钨还要大。

虽然金刚石的抗压能力很强，而抗拉强度则不高（硬脆性）。

金刚石的磨耗量因摩擦方法不同而有很大变化，用于钻头的人造金刚石烧结体的磨耗比一般在1：3×104 ~ 1：8×10之间；用作拉丝模的磨耗比在1：105 ~ 1：3×105之间。

由于碳原子稳定特性，以及金刚石是强共价键结合，因而金刚石在常温下的化学性质非常稳定，耐磨碱及其他化学药物的腐蚀。

金刚石钎焊工艺的研究进展曹河周1发布时间：2021-09-22T09:15:59.646Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：曹河周1 庞文龙1 臧金浩2 胡军恒1 郝洪伟1[导读] 现阶段，在金刚石钎焊过程中，主要使用的钎料有三种，镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基，这三种钎料的熔融温度、耐磨性和抗压强度依次降低曹河周1 庞文龙1 臧金浩2 胡军恒1 郝洪伟11.河南黄河旋风股份有限公司河南长葛 4615002.郑州大学河南郑州 445000摘要：现阶段，在金刚石钎焊过程中，主要使用的钎料有三种，镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基，这三种钎料的熔融温度、耐磨性和抗压强度依次降低。

研究人员对这三种钎料在钎焊中的作用进行分析与研究。

文章主要介绍了国内外在镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基钎焊工艺的研究现状，并重点介绍了现有的金刚石钎焊存在的问题和发展趋势。

关键词：金刚石；钎料；钎焊工艺【Abstract】At present，there are three kinds of brazing materials，Ni-Cr base，Cu-Sn base and Ag -Cu base.The melting temperature，wear resistance and compressive strength of these three brazing materials decrease in turn.The function of these three kinds of filler metals in brazing was analyzed and studied by the researchers.In this paper，the research status of Ni-Cr base，Cu-Sn-Ti base and Ag Cu-Ti base brazing at home and abroad is introduced，and the existing problems and development trend of diamond brazing are emphasized.Key words：diamond；Solder；Soldering process1 引言目前，作为一种实用工具，金刚石已经广泛应用于工程项目中，如陶瓷、硬质合金刀具等难生产和加工原材料的高效精密加工全过程。

钎焊金刚石磨具加工石材的磨损和工艺参数优化石材异性制品中存在尤为突出的两个问题:加工成本高,加工效率低。

而在石材制品的加工过程中金刚石刀具是决定加工成本和效率的关键。

本课题首先选定Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Mn作为钎料的主要组成元素焊料配方,共配制了6种合金,经过综合比较合金的熔化温度、抗剪强度和钎焊工艺性,最后选定3种合金作为钎焊单晶金刚石磨粒的钎料。

其中对Ag-Cu-Ti钎料以合金箔和AgCu共晶合金箔与Ti箔共同使用两种形式进行了焊接试验,在焊接试验中建立了二次感应钎焊新的工艺方法。

在数字显微系统下观察钎焊后工具的微观形貌,分析钎焊时间对钎焊质量的影响。

Ag-Cu-Ti合金箔钎料的溶化温度为890℃,钎焊温度为940℃,选择比钎料溶化温度高50℃的温度作为钎焊温度可使焊接界面达到较高的结合强度。

在940℃的钎焊温度下,真空钎焊无镀膜金刚石磨粒与45钢基体,用Ag-Cu-Ti合金箔钎料的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔复合钎料的焊接强度高。

在研究了金刚石的钎焊工艺和刀具磨损规律的基础之上,为了提高石材的加工效率并减少刀具磨损量,利用钎焊金刚石刀具加工花岗岩和大理石两种石材来进行对比试验研究。

在实验过程中,工艺参数选取切削速度、进给速度和切削深度三个因素,每个因素又选择三个水平,利用正交实验设计方法进行实验研究。

综合考虑大理石和花岗岩加工过程的切削力和切削效率的变化趋势,利用趋势图和极差分析,得出了莱阳绿大理石加工时切削力最佳的工艺参数组合为切削速度为15mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为3.0mm。

而巴西黑花岗岩的最佳工艺参数组合为切削速度17mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为2.0mm。

通过对实验结果进行方差分析,研究工艺参数对切削力和切削效率影响的显著性。

得出进给速度对切削效率和切削力有较大的影响,而切削深度有显著的影响。

通过回归分析,建立了切削力的数学模型。

钎焊技术在金刚石工具中的应用? 钎焊技术在金刚石工具中的应用钎焊技术在金刚石工具中的应用摘要：简要介绍了金刚石工具、工具分类及其制造过程中用到的钎焊技术，分析了金刚石颗粒与基体的连接原理与形式，就金刚石工具行业国内外发展状况评述了钎焊技术的相应发展，阐述了预合金粉末的扩散钎焊现象及有益作用，探讨了钎焊材料、钎焊工艺和钎焊设备的协同规律，提出了金刚石工具行业钎焊技术的发展方向，为国内金刚石工具和焊接行业发展研究提供参考。

关键词：金刚石金刚石工具钎焊材料钎焊技术 1 金刚石工具及其分类金刚石是集多种优异性能于一身的功能材料，它是迄今为止所发现的硬度最高的天然材料，它独特的光学、热学、力学特性又强化了它在功能材料中的地位。

金刚石分为天然金刚石和人造金刚石两大类，其中人造金刚石又有单晶和聚晶之分，这三类金刚石均可用于制造金刚石工具。

近几年，全球人造金刚石产量已达到150亿克拉，中国的人造金刚石产量稳居世界第一。

中国的金刚石工具后发先至，近二十年得到了飞速发展，不仅产量居世界第一，而且发展了品种齐全的新型工具。

金刚石工具的应用领域非常广泛，主要用于石材加工、陶瓷改型、地质钻探、石油钻井和矿业开采行业，在建筑、建材、机械加工、光学玻璃和珠宝加工及电子电器行业也有重要地位[1]。

现代制造业对金刚石工具的需求越来越多，高端装备制造更是越来越依赖金刚石刀具的发展，高速、超速、高精、超精切磨，尤其是硬脆和高硬材料的加工已经离不开金刚石工具[2]。

根据用途，可将金刚石工具分为锯切工具、磨抛工具、刀具、钻探工具、拉丝模等。

金刚石锯切工具按照形状分为金刚石圆锯片、金刚石排锯、金刚石绳锯、金刚石线锯、金刚石内孔锯等[3]。

金刚石圆锯片是目前石材、建筑行业使用最普遍的锯切工具，广泛应用于花岗岩、大理石、陶瓷、混凝土等制品的切割。

在绿色制造大潮中，金刚石圆锯片向多片组合锯方向发展，组合锯与排锯是典型；排锯是将几十根金刚石锯条并排安装在锯机的框架上，切割效率比通常使用的加砂大锯高数倍，切出的板料截面光滑平整，可显著减少磨抛工作量。

金刚石磨料烧结钎焊电镀工艺金刚石磨料是一种非常硬的材料，具有优异的磨削性能和高耐磨性。

金刚石磨料广泛应用于机械加工、电子、航空航天等行业，逐渐成为各行各业中不可或缺的材料。

金刚石磨料的生产过程分为烧结、钎焊和电镀三个步骤。

下面我们将详细介绍这三个工艺。

首先是烧结工艺。

烧结是将金刚石颗粒与金属粉末混合后，在高温高压条件下进行热处理，使金刚石颗粒与金属粉末形成牢固的结合。

烧结工艺包括原料的混合、成型和热处理三个步骤。

在原料的混合阶段，金刚石颗粒和金属粉末按一定比例混合，并加入一定的粘结剂，形成均匀的混合物。

混合物经过预压处理后，进入成型阶段。

成型可采用压制法或注射法，将混合物压制成所需形状的坯体。

然后将坯体放入高温高压的烧结炉中进行热处理。

在高温高压条件下，金属粉末熔化，与金刚石颗粒形成结合，最终形成坚固的金刚石材料。

接下来是钎焊工艺。

钎焊是将烧结得到的金刚石工具与金属或合金基体进行连接。

钎焊工艺包括金属基体的清洗、钎焊剂的涂布、加热和冷却四个步骤。

钎焊前，需要对金属基体进行清洗，以去除表面污物和氧化物。

然后在金属基体上涂布钎焊剂，钎焊剂能够降低钎焊温度，并提高钎焊强度。

将烧结得到的金刚石工具放置在金属基体上，然后加热到钎焊温度，使钎焊剂熔化并与金属基体及金刚石工具形成连接。

最后，冷却金刚石工具，使其与金属基体牢固连接在一起。

最后是电镀工艺。

电镀是将金刚石颗粒和金属沉积于基体表面，以提高金刚石工具的耐磨性。

电镀工艺包括基体的准备、电解液的配制、电镀过程和后处理四个步骤。

电镀前，需要对基体进行准备，包括清洗和表面处理，以保证电镀层的质量。

然后准备电解液，通常采用金属盐类和一定添加剂配制而成。

将准备好的基体放入电解槽中，与阳极连接。

将金刚石颗粒加入电解槽，经过一段时间的电镀，金刚石颗粒沉积在基体表面形成金刚石电镀层。

最后，对金刚石电镀层进行后处理，例如抛光和清洗，以提高表面质量。

综上所述，金刚石磨料的生产过程主要包括烧结、钎焊和电镀三个工艺。