專利名稱：一種新型鎳基釬料釬焊單層金剛石砂輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于單層超硬磨料工具制作領域，主要是針對單層釬焊金剛石工具的制造技術。
背景技術：
目前，金屬基金剛石工具主要有燒結和電鍍兩種。燒結金剛石工具通過金屬粉末和金剛石磨料混合、壓制、燒結制成，金剛石磨料與胎體材料界面處幾乎無化學冶金結合，磨料的把持力較弱；電鍍金剛石工具只是依靠鍍層機械包埋鑲嵌金剛石磨料顆粒，金剛石和鍍層界面上幾乎沒有結合強度。這兩種金剛石工具在重負荷工作時，由于對金剛石磨料的把持力不足常造成金剛石過早脫落，金剛石磨料的有效利用率低，工具壽命較短。近幾年，國內外采用釬焊法制作單層金剛石工具，在釬料中加入活性元素(如Cr、T1、V、W)，改善了釬料對金剛石磨料顆粒的潤濕性，金剛石磨料顆粒、釬料、基體之間形成化學冶金結合，因此高溫釬焊單層金剛石工具具有結合強度高，利于環(huán)境保護，磨料出露高，磨料有效利用率高，壽命長等優(yōu)異特性，有著廣泛的應用。N1-Cr-B-Si系釬料具有硬度高、耐磨性好等特點，是當前超硬材料制品行業(yè)釬焊金剛石工具應用最廣泛的釬料。釬焊溫度一般在1050°C左右，且N1-Cr合金中的Ni是一種促進金剛石石墨化的元素，具有較高的強度和硬度，因此易導致金剛石石墨化、熱應力較大，最終導致金剛石較大的熱損傷。另外，該類工具在切割和磨削花崗巖、石材、陶瓷等硬脆材料時，N1-Cr基釬料磨損較慢，使得工具發(fā)生鈍化，即自銳性差，影響工作效率。另外，基體在1050°C的加熱常會導致基體有較大的變形。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對背景技術中的不足，提供一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法。為了解決上述問題采用以下技術方案:一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，包括以下步驟:(I)采用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，并對基體除油除銹；(2)準備N1-Cr釬料，并向N1-Cr釬料中加入Al粉，將N1-Cr釬料與Al粉的混合物機械攪拌均勻組成釬料合金；(3)按金剛石砂輪的基體、釬料合金、金剛石磨粒的順序制作工具成型毛坯；
(4)采用真空快速加熱的方式，加熱到Al粉熔化，由于熔融Al、Ni之間的反應，釋放大量的熱，使N1-Cr釬料熔化并與金剛石磨粒發(fā)生界面反應，制成單層金剛石砂輪。所述的N1-Cr釬料為N1-Cr-B-Si或N1-Cr-P釬料合金。N1-Cr釬料中添加10 15 (wt) % Al粉，Al粉的粒徑為150-300目。金剛石粒度為30 80目。所述的釬焊溫度為70(T90(TC，升溫速度大于60°C /min，保溫時間為l_15min，真空度高于lXl(T2Pa。 本發(fā)明的原理及優(yōu)點如下:向釬料合金中加入微細Al粉，由于Al粉自身較軟，可以緩解釬焊后殘余應力，減少金剛石開裂，有利于降低金剛石的熱損傷。微細Al粉與N1-Cr基釬料都是粉末顆粒，能很好的混合均勻。同時釬焊后釬料合金部分的硬度和強度有一定下降，能夠使得金剛石磨粒適時出露，具有較好的自銳性。釬料合金中的Al可以和N1-Cr基釬料中的Ni在Al的熔點附近發(fā)生化學反應，形成Ni3Al、NiAl等金屬間化合物，Ni和Al發(fā)生強烈的放熱反應使釬料溫度升高，促進N1-Cr釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應，形成碳化物，從而提高釬料對金剛石的把持力。因為該熱僅分布在釬料中，基體的溫度不高，因此可以降低基體的變形。通過向N1-Cr基釬料中加入微細Al粉，可以降低釬焊溫度，確保釬料對金剛石磨粒把持力不變的情況下，減少對金剛石的熱損傷，降低基體的變形，從而使金剛石磨料工具的性能得到充分發(fā)揮。
具體實施方式
實施例1:一種單層釬焊金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。N1-Cr基釬料選用N1-Cr-B-Si合金，其中17 (wt)%Cr,(wt)3.5% B，4.0 (wt) % Si，I (wt) % C，余量為Ni。向N1-Cr基釬料中添加的微細Al粉的質量占釬料合金總質量的10%，組成復合釬料。將釬料合金機械攪拌30分鐘混合均勻，然后按照砂輪基體/釬料合金/金剛石磨粒順序制備砂輪毛坯，磨粒的直徑為24(T280 u m,砂輪基體為45鋼。將砂輪毛坯放入真空爐，升溫速度為65°C /min，真空度5 8X 10_3Pa，在880°C保溫10分鐘工藝下進行真空釬焊，使釬料合金與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制備單層釬焊金剛石砂輪。
結果表明，該砂輪具有金剛石磨粒熱損傷小、基體變形小的特點。
實施例2:—種單層釬焊金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。N1-Cr基釬料選用N1-Cr-P合金，其中Cr 15 (wt)%,P 9.5(wt) %，余量為Ni。向N1-Cr基釬料中添加的微細Al粉的質量占釬料合金總質量的12%。將釬料合金機械攪拌30分鐘混合均勻，然后按照砂輪基體/釬料合金/金剛石磨粒順序制備砂輪毛坯，砂輪基體為40Cr鋼。將砂輪毛坯放入保護真空爐，升溫速度為65°C /min,真空度5 8X 10_3Pa，在760°C保溫15分鐘工藝下進行真空釬焊，使釬料合金與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制備單層釬焊金剛石砂輪。
實施例3:—種單層 釬焊金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。N1-Cr基釬料選用N1-Cr-B-Si合金，其中Cr 17 (wt)%, B3.5 (wt) %，Si 4.0 (wt) %，C I (wt) %，Fe 5.0 (wt)%，余量為 Ni。向 N1-Cr 基釬料中添加的微細Al粉的質量占釬料合金總質量的12%。將釬料合金機械攪拌20分鐘混合均勻，然后按照砂輪基體/釬料合金/金剛石磨粒順序制備砂輪毛坯，砂輪基體為45鋼。將砂輪毛坯放入真空爐，真空度5 8X10_3Pa，升溫速度為70°C /min，在780°C保溫10分鐘工藝下進行真空釬焊，使釬料合金與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制備單層釬焊金剛石砂輪。
實施例4:一種單層釬焊金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。N1-Cr基釬料選用N1-Cr-B-Si合金，其中17(wt)% Cr，3.5(wt)% B, 4.0 (wt)% Si, I (wt)% C，余量為Ni。向N1-Cr基釬料中添加的微細Al粉的質量占釬料合金總質量的10%。將釬料合金機械攪拌20分鐘混合均勻，然后按照砂輪基體/釬料合金/金剛石磨粒順序制備砂輪毛坯，砂輪基體為45鋼。將砂輪毛坯放入真空爐，升溫速度為65°C /min，真空度I 2 X 10_2Pa，在700°C，保溫5分鐘工藝下進行真空釬焊，使釬料合金與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制備單層釬焊金剛石砂輪。
實施例5:—種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，包括以下步驟:(I)采用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，并對基體除油除銹；(2)準備N1-Cr釬料，并向N1-Cr釬料中添加15 (wt)% Al粉，Al粉的粒徑為150-300目，將N1-Cr釬料與Al粉的混合物機械攪拌均勻組成釬料合金；(3)按金剛石砂輪的基體、釬料合金、剛石磨粒的順序制作工具成型毛坯，金剛石粒度為3(T80目；(4)采用真空加熱的方式，加熱到Al粉熔化，由于熔融Al、Ni之間的反應，釋放大量的熱，使N1-Cr釬料熔化并與金剛石磨粒發(fā)生界面反應，制成單層金剛石砂輪。焊溫度 為75(T800°C，保溫時間為l_15min，真空度高于lX10_2Pa。
權利要求
1.一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于包括以下步驟:(1)采用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，并對基體除油除銹；(2)準備N1-Cr釬料，并向N1-Cr釬料中加入Al粉，將N1-Cr釬料與Al粉的混合物機械攪拌均勻組成釬料合金；(3)按金剛石砂輪的基體、釬料合金、剛石磨粒的順序制作工具成型毛坯；(4)采用真空加熱的方式，加熱到Al粉熔化，由于熔融Al、Ni之間的反應,釋放大量的熱,使N1-Cr釬料熔化并與金剛石磨粒發(fā)生界面反應，制成單層金剛石砂輪。
2.根據權利要求1所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于:所述的N1-Cr釬料為N1-Cr-B-Si或N1-Cr-P釬料合金。
3.根據權利要求1或2所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于=N1-Cr釬料中添加10 15 (wt) % Al粉，Al粉的粒徑為150-300目。
4.根據權 利要求1所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于:金剛石粒度為30 80目。
5.根據權利要求1所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于:所述的釬焊溫度為70(T900°C，升溫速度大于60°C /min，保溫時間為l_15min，真空度高于I X 10_2Pa。
全文摘要
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，包括以下步驟(1)采用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，并對基體除油除銹；(2)準備Ni-Cr釬料，并向Ni-Cr釬料中加入Al粉，將Ni-Cr釬料與Al粉的混合物機械攪拌均勻組成釬料合金；(3)按金剛石砂輪的基體、釬料合金、金剛石磨粒的順序制作工具成型毛坯；(4)采用真空快速加熱的方式，加熱到Al粉熔化，由于熔融Al、Ni之間的反應，釋放大量的熱，使Ni-Cr釬料熔化并與金剛石磨粒發(fā)生界面反應，制成單層金剛石砂輪。本發(fā)明通過向Ni-Cr基釬料中加入微細Al粉，可以降低釬焊溫度，確保釬料對金剛石磨粒把持力不變的情況下，減少對金剛石的熱損傷，降低基體的變形，從而使金剛石磨料工具的性能得到充分發(fā)揮。
文檔編號B22F7/08GK103231064SQ20131015492
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者盧金斌, 趙彬, 張旺璽, 穆云超, 劉磊, 丁天然 申請人:中原工學院