本發(fā)明屬于超硬材料工具制造和硬脆材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層釬焊金剛石工具及其制備方法。

背景技術(shù)：

金剛石工具是指用金剛石的顆粒或粉末作為主要元素的一類工具產(chǎn)品，這類工具類型包括：切、磨、鉆、銑以及拋光等等，廣義上來說，金剛石研磨膏、滾壓鋸片、冷鑲金剛石拉絲模、冷鑲金剛石刀具、釬焊金剛石復(fù)合片刀具等，也都屬于金剛石工具。

金剛石工具按結(jié)合劑劃分有：樹脂、金屬和陶瓷結(jié)合劑金剛石工具三大類，金屬結(jié)合劑工藝又可分為燒結(jié)、電鍍和釬焊等幾類；按用途結(jié)構(gòu)劃分有磨具--砂輪、滾輪、滾筒、磨邊輪、磨盤、碗磨以及軟磨片等，鋸切工具--圓鋸片、排鋸、繩鋸、筒鋸、帶鋸、鏈鋸和絲鋸等，鉆探工具--地質(zhì)冶金鉆頭、油(氣)井鉆頭、工程薄壁鉆頭、石材鉆頭和玻璃鉆頭等，以及其它工具，如修整工具、刀具或拉絲模等。

由于金剛石是目前已知的世界上最硬的物質(zhì)，屬于超硬材料，故制成的工具特別適合加工硬脆材料尤其非金屬材料，如石材、墻地磚、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半導(dǎo)體、寶石等；也可以用于加工有色金屬、合金、木材，如銅、鋁、硬質(zhì)合金、鑄鐵、復(fù)合耐磨木板等。目前金剛石工具已廣泛應(yīng)用以建筑、建材、石油、地質(zhì)、冶金、機械、電子、陶瓷、木材、汽車等工業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。

特別是陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的加工，一般使用金剛石工具，其中金屬結(jié)合劑金剛石工具的使用最為廣泛，其制作方法主要有粉末冶金燒結(jié)法，電鍍法和釬焊法。粉末冶金燒結(jié)法制成的金剛石工具具有多層金剛石結(jié)構(gòu)，壽命較長，但金屬粉之間并沒有完全形成合金，結(jié)合強度較低，并且基本無氣孔，容易堵塞燒傷工件，對于一些復(fù)雜形狀的工具，成型困難，后加工難度大；電鍍法制作工藝簡單，不易受工具尺寸和形狀的影響，但工作層只有單層金剛石，且鍍層與金剛石屬于包鑲結(jié)合，結(jié)合強度低，壽命較短。

而釬焊法制作的金剛石工具中，釬料自身已經(jīng)完全合金化，強度較高，里面的活性元素與金剛石形成化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)，結(jié)合強度高，因而得到了業(yè)內(nèi)的廣泛重視。但現(xiàn)有釬焊法制造的金剛石工具也只有單層金剛石，壽命比電鍍金剛石工具高，比燒結(jié)金剛石工具低，而且使用的金剛石粒度也比較大，僅應(yīng)用在各種粗加工或精度要求不高的領(lǐng)域。

因而，如何得到一種具有更好的性能的釬焊金剛石工具，提高其性能和加工精度，已成為業(yè)內(nèi)諸多應(yīng)用廠商和生產(chǎn)廠商亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種多層釬焊金剛石工具，本發(fā)明提供的多層釬焊金剛石工具，包含多層金剛石，具有磨削鋒利，使用壽命長，制作工藝簡單等優(yōu)點，而且不受尺寸和形狀的限制。

本發(fā)明提供了一種多層釬焊金剛石工具，包括基體和復(fù)合在基體表面的多層金剛石復(fù)合層；

所述多層金剛石復(fù)合層中包含金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料；

所述金剛石顆粒在所述多層金剛石復(fù)合層中無序分布。

優(yōu)選的，所述多層金剛石復(fù)合層中還包含氣孔；

所述氣孔的孔徑為35～80μm；

所述氣孔的孔隙率為10vol％～25vol％。

優(yōu)選的，所述金剛石顆粒的粒徑為40～2000目；

所述骨架顆粒的粒徑為D+(100目～300目)，所述D為金剛石顆粒的粒徑；

所述合金釬料的熔點為700～1000℃。

優(yōu)選的，所述基體包括易車鐵、45#鋼和鎢鋼中的一種或多種；

所述骨架顆粒包括硬質(zhì)材料顆粒；

所述合金釬料包括活性釬料。

優(yōu)選的，所述硬質(zhì)材料顆粒包括高硬度高熔點的硬質(zhì)材料顆粒；

所述硬質(zhì)材料包括WC、TiC和W中的一種或多種；

所述合金釬料包括銀基釬料、銅基釬料和鎳基釬料中的一種或多種。

本發(fā)明提供了一種多層釬焊金剛石工具的制備方法，包括以下步驟：

1)將金剛石顆粒、骨架顆粒、合金釬料粉末和膠粘劑混合后，得到糊狀物；

2)將上述步驟得到的糊狀物復(fù)合在預(yù)熱后的基體表面，晾置后進行加熱固化，得到固化后的坯體；

3)將上述步驟得到的固化后的坯體進行真空釬焊后，得到多層釬焊金剛石工具。

優(yōu)選的，所述合金釬料粉末的粒度為300目以細；

所述膠粘劑包括合成樹脂型膠粘劑；

所述骨架顆粒和所述金剛石顆粒的質(zhì)量比為(0.3～0.8)：1；

所述合金釬料粉末和所述金剛石顆粒的質(zhì)量比為(3～12)：1；

所述膠粘劑和所述金剛石顆粒的質(zhì)量比為5％～10％。

優(yōu)選的，所述步驟1)具體為：

將清洗后的金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料粉末進行初次混合，再加入膠粘劑混合后，得到糊狀物；

所述基體為清洗后的基體。

優(yōu)選的，所述預(yù)熱的溫度為40～50℃；

所述加熱固化的時間為0.5～2h；所述加熱固化的溫度為120～140℃；

所述真空釬焊的溫度為T+(5～20℃)，所述T為合金釬料的熔點溫度；

所述真空釬焊的時間為2～5h。

優(yōu)選的，所述步驟2)之后還包括修形步驟；

所述修形的預(yù)留量為5％～10％；

所述真空釬焊后，還包括精修形步驟。

本發(fā)明提供了一種多層釬焊金剛石工具，包括基體和復(fù)合在基體表面的多層金剛石復(fù)合層；所述多層金剛石復(fù)合層中包含金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料；所述金剛石顆粒在所述多層金剛石復(fù)合層中無序分布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對現(xiàn)有的釬焊單層金剛石工具，壽命低，金剛石粒度較大，僅應(yīng)用在各種粗加工或精度要求不高的領(lǐng)域的缺陷，提供了一種多層釬焊金剛石工具，該工具的金剛石復(fù)合層中具有多層金剛石顆粒，可以延長使用壽命；進一步的，金剛石復(fù)合層還能夠包含大量氣孔，不僅可以儲藏冷卻液，容屑排屑，而且還有利于金剛石的出刃，使金剛石工具持續(xù)鋒利。此外，本發(fā)明制作工藝簡單，不受金剛石粒徑的限制。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的多層釬焊金剛石工具平均使用壽命是單層釬焊金剛石工具的5.52倍，且相比單層釬焊金剛石工具具有更好的加工效果要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的多層釬焊金剛石工具的結(jié)構(gòu)示意簡圖；

圖2為本實施例1制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖；

圖3為本實施例2制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖；

圖4為本實施例3制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖。

具體實施方式

為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。

本發(fā)明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用工業(yè)純或超硬材料工具制造及硬脆材料加工領(lǐng)域使用的常規(guī)純度。

本發(fā)明提供了一種多層釬焊金剛石工具，包括基體和復(fù)合在基體表面的多層金剛石復(fù)合層；

所述多層金剛石復(fù)合層中包含金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料；

所述金剛石顆粒在所述多層金剛石復(fù)合層中無序分布。

本發(fā)明對所述基體沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備釬焊金剛石工具的基體即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述基體優(yōu)選為鐵質(zhì)基體，更優(yōu)選為高強度高硬度鋼，具體包括易車鐵、45#鋼和鎢鋼中的一種或多種。

本發(fā)明對所述復(fù)合的具體方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的復(fù)合方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述復(fù)合的具體方式優(yōu)選為涂刷、涂抹、噴涂、包覆、半包覆、釬焊、焊接、貼合、輥壓、浸潤和浸漬中的一種或多種，本發(fā)明優(yōu)選為釬焊或焊接。

本發(fā)明對所述基體表面沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的釬焊金剛石工具的基體表面即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，基于基本的常識，本發(fā)明所述基體的表面優(yōu)選為部分表面，即常規(guī)的釬焊金剛石工具，通常僅是基體的一部分表面復(fù)合有金剛石復(fù)合層，作為工作部分。

本發(fā)明對所述多層金剛石復(fù)合層的定義沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的多層金剛石復(fù)合層的常規(guī)概念即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述多層金剛石復(fù)合層，是相對于單層金剛石復(fù)合層而言，指復(fù)合層中含有多層的金剛石。本發(fā)明所述多層金剛石復(fù)合層即為多層釬焊金剛石工具的磨削層。在本發(fā)明中，所述金剛石顆粒在所述多層金剛石復(fù)合層中呈無序分布狀態(tài)或無序排列狀態(tài)。

本發(fā)明所述多層金剛石復(fù)合層中包含金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料。

本發(fā)明對所述金剛石沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備釬焊金剛石工具的金剛石即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述金剛石優(yōu)選為高強度金剛石；所述金剛石的粒徑優(yōu)選為40～2000目，更優(yōu)選為100～1800目，更優(yōu)選為300～1500目，更優(yōu)選為500～1200目，最優(yōu)選為800～1000目。

本發(fā)明對所述骨架顆粒的沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備金剛石工具的骨架顆粒即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的性能，所述骨架顆粒優(yōu)選包括硬質(zhì)材料顆粒，更優(yōu)選為高強度高熔點的硬質(zhì)材料顆粒，所述硬質(zhì)材料具體優(yōu)選包括WC、TiC和W中的一種或多種，更優(yōu)選為WC、TiC或W一種或兩種。

本發(fā)明對所述骨架顆粒的硬度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)骨架顆粒的硬度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述的骨架顆粒的硬度優(yōu)選高于合金釬料的硬度。

本發(fā)明對所述骨架顆粒的熔點沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)骨架顆粒的熔點即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述的骨架顆粒的熔點優(yōu)選高于合金釬料的熔點，至少100℃及以上，更優(yōu)選為120℃及以上，更優(yōu)選為150℃及以上。

本發(fā)明對所述骨架顆粒的其他性能參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)骨架顆粒的性能參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的性能，所述骨架顆粒的粒徑優(yōu)選為D+(100目～300目)，所述D為金剛石顆粒的粒徑，即骨架顆粒的粒徑優(yōu)選比金剛石顆粒的粒徑細100～300目，更優(yōu)選為130～280目，最優(yōu)選為150～250目。

本發(fā)明對所述合金釬料的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備釬焊金剛石工具的合金釬料即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的性能，所述合金釬料優(yōu)選包括活性釬料，更優(yōu)選為低溫高強度合金釬料，具體優(yōu)選包括銀基釬料、銅基釬料和鎳基釬料中的一種或多種，最優(yōu)選為銀基活性釬料、銅基活性釬料或鎳基活性釬料。

本發(fā)明對所述合金釬料的其他性能參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的合金釬料常規(guī)參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的性能，所述合金釬料的熔點優(yōu)選為700～1000℃，更優(yōu)選為750～950℃，最優(yōu)選為800～900℃。

特別的，本發(fā)明所述多層金剛石復(fù)合層中還包含氣孔。

本發(fā)明對所述氣孔的孔徑?jīng)]有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的加工性能，所述氣孔的孔徑優(yōu)選為35～80μm，更優(yōu)選為45～70μm，最優(yōu)選為55～60μm。

本發(fā)明對所述氣孔的孔隙率有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的加工性能，所述氣孔的孔隙率優(yōu)選為10vol％～25vol％，更優(yōu)選為12vol％～23vol％，最優(yōu)選為15vol％～20vol％。

參見圖1，圖1為本發(fā)明提供的多層釬焊金剛石工具的結(jié)構(gòu)示意簡圖。其中，1為金剛石，2為骨架顆粒，3為氣孔，4為合金釬料，5為基體。

本發(fā)明上述步驟提供的多層釬焊金剛石工具，該工具的磨削層(金剛石復(fù)合層)中含有多層金剛石顆粒結(jié)構(gòu)和大量微小氣孔，多層金剛石結(jié)構(gòu)可以延長金剛石工具的使用壽命，微小氣孔不僅可以儲藏冷卻液，容屑排屑，防止燒傷，而且容易讓金剛石出刃，使金剛石工具持續(xù)鋒利；而且合金釬料與金剛石的結(jié)合牢固，且釬料自身已完全合金化，均勻性好，性能一致性較高。

本發(fā)明還提供了一種多層釬焊金剛石工具的制備方法，包括以下步驟：

1)將金剛石顆粒、骨架顆粒、合金釬料粉末和膠粘劑混合后，得到糊狀物；

2)將上述步驟得到的糊狀物復(fù)合在預(yù)熱后的基體表面，晾置后進行加熱固化，得到固化后的坯體；

3)將上述步驟得到的固化后的坯體進行真空釬焊后，得到多層釬焊金剛石工具。

本發(fā)明制備方法中所述材料的選擇和優(yōu)選范圍，與前述多層釬焊金剛石工具的材料的選擇和優(yōu)選范圍一致，在此不再一一贅述。

本發(fā)明首先將金剛石顆粒、骨架顆粒、合金釬料粉末和膠粘劑混合后，得到糊狀物。

本發(fā)明對所述骨架顆粒的加入量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的骨架顆粒的加入量即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述骨架顆粒和所述金剛石顆粒的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.3～0.8)：1，更優(yōu)選為(0.4～0.7)：1，最優(yōu)選為(0.5～0.6)：1。

本發(fā)明對所述合金釬料粉末的加入量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的合金釬料的加入量即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述合金釬料粉末和所述金剛石顆粒的質(zhì)量比優(yōu)選為(3～12)：1，更優(yōu)選為(4～11)：1，更優(yōu)選為(5～10)：1，最優(yōu)選為(6～9)：1。

本發(fā)明對所述合金釬料粉末的粒度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的合金釬料粉末的常規(guī)粒度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述合金釬料粉末粒度優(yōu)選為300目以細，即粒度上小于等于300目，更優(yōu)選為400目以細，更優(yōu)選為500目以細。

本發(fā)明對所述膠粘劑的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常用膠粘劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步提高金剛石工具的性能，所述膠粘劑優(yōu)選包括合成樹脂型膠粘劑，更優(yōu)選為溶液型合成樹脂型膠粘劑，更優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸酯和聚醚型異氰酸酯型膠粘劑中的一種或多種，更優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸酯或聚醚型異氰酸酯型膠粘劑。

本發(fā)明對所述膠粘劑的加入量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的膠粘劑的加入量即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述膠粘劑的質(zhì)量優(yōu)選占所述合金釬料粉末質(zhì)量的5％～10％，更優(yōu)選為6％～9％，最優(yōu)選為7％～8％。

本發(fā)明對所述混合的條件和方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合的條件和方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合優(yōu)選為攪拌混合；所述混合的時間優(yōu)選為上述原料成糊狀或膏狀即可。

本發(fā)明為提高制備步驟的可操作性和完整性，所述步驟1)具體優(yōu)選為：

將清洗后的金剛石顆粒、骨架顆粒和合金釬料粉末進行初次混合，再加入膠粘劑混合后，得到糊狀物。

本發(fā)明對所述清洗后的金剛石顆粒的清洗步驟沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的清洗步驟即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為防止金剛石表面的油污或雜質(zhì)影響合金釬料與金剛石的結(jié)合界面，導(dǎo)致合金釬料對金剛石的把持能力降低，所述清洗步驟具體優(yōu)選為：

將金剛石用王水和超聲波清洗干凈，烘干待用。

在本發(fā)明中，將金剛石、骨架顆粒、合金釬料按一定比例均勻混合后，放入適量膠粘劑，充分攪拌，以出現(xiàn)糊狀或膏狀即可；混好的糊狀物要盡快使用，避免放置時間過長，膠黏劑固化后，粘接能力下降。

本發(fā)明然后將上述步驟得到的糊狀物復(fù)合在預(yù)熱后的基體表面，晾置后進行加熱固化，得到固化后的坯體。

本發(fā)明對所述復(fù)合的具體方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的復(fù)合方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述復(fù)合的具體方式優(yōu)選為涂刷、涂抹、噴涂、包覆、半包覆、貼合、輥壓、浸潤和浸漬中的一種或多種，本發(fā)明優(yōu)選為涂刷或涂抹。

本發(fā)明對所述預(yù)熱的具體溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的預(yù)熱溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述預(yù)熱的溫度優(yōu)選為40～50℃，更優(yōu)選為42～48℃，最優(yōu)選為44～46℃。

本發(fā)明對所述晾置的具體時間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的晾置時間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述晾置的時間優(yōu)選為15～30min，更優(yōu)選為18～27min，最優(yōu)選為20～25min。

本發(fā)明對所述加熱固化的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的加熱固化的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述加熱固化的溫度優(yōu)選為120～140℃，更優(yōu)選為122～137℃，最優(yōu)選為125～135℃。

本發(fā)明對所述加熱固化的時間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的加熱固化的時間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述加熱固化的時間優(yōu)選為0.5～2h，更優(yōu)選為0.8～1.7h，優(yōu)選為1～1.5h。

本發(fā)明所述基體優(yōu)選為清洗后的基體。本發(fā)明對所述清洗后的基體的清洗步驟沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的清洗步驟即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述清洗步驟具體優(yōu)選為：

將基體用丙酮或其他有機清洗劑清洗干凈，要求基體表面無雜質(zhì)、油污、銹跡等，然后放入干燥箱，再將基體溫度預(yù)熱到40～50℃，得到預(yù)熱后的基體。

本發(fā)明為提高制備步驟的可操作性和完整性，所述步驟2)具體優(yōu)選為：

將以上混合物用毛刷或排筆均勻涂抹在預(yù)熱后的基體上，直到略微大于所需求的尺寸形狀為止，得到金剛石工具樣品。要求少量多層涂抹，保證里面無氣孔等缺陷，

將涂抹好的金剛石工具樣品先在空氣中晾置一段時間，然后放入干燥爐加熱固化，得到固化后的坯體。優(yōu)選控制加熱速度和固化溫度，防止加熱速度過快或固化溫度過高引起裂紋，固化溫度在120～140℃。

本發(fā)明最后將上述步驟得到的固化后的坯體進行真空釬焊后，得到多層釬焊金剛石工具。

本發(fā)明對所述真空釬焊的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的釬焊溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述真空釬焊的溫度優(yōu)選根據(jù)合金釬料的熔點溫度進行選擇和調(diào)整，具體優(yōu)選為合金釬料的熔點溫度+(5～20℃)，即高于合金釬料的熔點溫度(5～20℃)，更優(yōu)選為(7～18℃)，更優(yōu)選為(9～16℃)，最優(yōu)選為(10～15℃)。

本發(fā)明對所述真空釬焊的時間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的釬焊時間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述真空釬焊的時間優(yōu)選為2～5h，更優(yōu)選為2.5～4.5h，最優(yōu)選為3～4h。

本發(fā)明對所述真空釬焊的真空度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的真空釬焊的真空度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述真空釬焊的壓力優(yōu)選小于等于5*10^-3Pa。

本發(fā)明對所述真空釬焊的設(shè)備沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的真空釬焊的設(shè)備即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述真空釬焊的設(shè)備優(yōu)選為真空釬焊爐。

本發(fā)明為提高制備步驟的可操作性和完整性，所述步驟2)之后還包括修形步驟。

本發(fā)明對所述修形步驟的具體過程和參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的修形過程和參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述修形的預(yù)留量優(yōu)選為5％～10％，更優(yōu)選為6％～9％，最優(yōu)選為7％～8％。

本發(fā)明為提高制備步驟的可操作性和完整性，所述真空釬焊后，還包括精修形步驟。

本發(fā)明對所述精修形步驟的具體過程和參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類工藝中常規(guī)的精修形過程和參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整。

具體的，本發(fā)明所述多層釬焊金剛石工具的制備方法可以優(yōu)選為以下步驟：

(1)將金剛石用王水和超聲波清洗干凈，烘干待用；以防止金剛石表面的油污或雜質(zhì)影響合金釬料與金剛石的結(jié)合界面，導(dǎo)致合金釬料對金剛石的把持能力降低；

(2)將基體用丙酮或其他有機清洗劑清洗干凈，要求基體表面無雜質(zhì)、油污、銹跡等，然后放入干燥箱，將基體溫度預(yù)熱到40～50℃。

(3)將金剛石、骨架顆粒、合金釬料按比例均勻混合后，放入適量膠黏劑，充分攪拌，以出現(xiàn)糊狀或膏狀即可；混好的糊狀物要盡快使用，避免放置時間過長，膠黏劑固化后，粘接能力下降。

(4)將以上混合物用毛刷或排筆均勻涂抹在預(yù)熱后的基體上，直到略微大于所需求的尺寸形狀為止，要求少量多層涂抹，保證里面無氣孔等缺陷。

(5)將涂抹好的金剛石工具樣品先在空氣中晾置一段時間，然后放入干燥爐加熱固化，控制加熱速度和固化溫度，防止加熱速度過快或固化溫度過高引起裂紋，通常固化溫度在120～140℃。

(6)將固化好的金剛石工具坯體用車床、磨床、以及仿形電鍍砂輪進行修形，使其符合需求的尺寸和形狀，并預(yù)留5％～10％的余量，因后續(xù)釬焊后，金剛石工具的磨削層體積會有一定收縮，收縮比大約在5％～10％。

(7)將修形好的金剛石工具坯體放入真空釬焊爐，按照溫度曲線進行釬焊，釬焊溫度根據(jù)釬料的熔點進行確定，一般比釬料熔點高5～20℃，溫度太高，容易流料變形，溫度太低，釬料對金剛石的潤濕包裹不充分，導(dǎo)致釬料對金剛石的結(jié)合強度降低。真空度不低于5*10^-3Pa，否則釬焊溫度太高時，金剛石容易氧化腐蝕，使金剛石工具的耐磨性降低。

(8)待釬焊爐自然冷卻后，取出金剛石工具坯體，用帕萊克或其他檢測設(shè)備測量金剛石工具的尺寸和形狀精度是否符合要求，若不符合，則用電火花機或精密磨床進行修整，直到所需的尺寸和形狀精度，最后即為本發(fā)明所述的釬焊多層金剛石工具。

本發(fā)明上述步驟提供了一種多層釬焊金剛石工具及其制備方法，該多層釬焊金剛石工具由基體、以及焊接在基體上的磨削層組成，其中磨削層包含多層無序分布的金剛石、骨架顆粒、合金釬料以及大量微小氣孔等。該多層釬焊金剛石工具的制造方法是將金剛石、骨架顆粒、合金釬料按照比例均勻混合后，再加入適量的膠黏劑均勻混合制成糊狀物，然后將該糊狀物均勻涂抹在基體上，經(jīng)充分固化后，使用機械加工的辦法對其進行修形，使其符合所需的尺寸和形狀，將修形好的金剛石工具坯體置入真空釬焊爐，按照一定的釬焊工藝進行焊接，釬焊后的金剛石工具經(jīng)過整形加工達到所需尺寸和形狀，即可獲得所述的多層釬焊金剛石工具，本發(fā)明制作工藝簡單，生產(chǎn)效率高，幾乎不受金剛石工具尺寸和形狀的影響，適合批量生產(chǎn)。

本發(fā)明采用活性釬料，如銀基、銅基、鎳基等作為釬焊劑，使用高硬度高熔點的硬質(zhì)顆粒作為骨架結(jié)構(gòu)，活性釬料熔化后，逐漸包裹金剛石和硬質(zhì)顆粒，在毛細管力的作用下，向金剛石和骨架顆粒的空隙中滲透。骨架顆粒不僅起支撐作用，還可以阻礙內(nèi)部的金剛石往表層移動，從而使金剛石的分布均勻，膠黏劑在高溫揮發(fā)和/或燃燒排放后，留下的空隙也被熔化的釬料包裹，形成大量微小氣孔，多層金剛石可以延長使用壽命，微小氣孔不僅可以儲藏冷卻液，容屑排屑，而且有利于金剛石的出刃，使金剛石工具持續(xù)鋒利；而且合金釬料與金剛石的結(jié)合牢固，且釬料自身已完全合金化，均勻性好，性能一致性高，有效的解決了現(xiàn)有的硬脆材料加工領(lǐng)域，粉末冶金燒結(jié)金剛石工具磨削不鋒利，制作時受工具形狀和尺寸的限制，以及電鍍金剛石工具壽命短等問題。

實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的多層釬焊金剛石工具平均加工效率比電鍍金剛石工具高7.3％，比燒結(jié)金剛石工具高42.1％，平均使用壽命是電鍍金剛石工具的11.6倍，是燒結(jié)金剛石工具的2.25倍，而且加工效果好，無崩邊、噪音、燒傷和斷刀等不良現(xiàn)象。

為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種多層釬焊金剛石工具及其制備方法進行了詳細描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制，本發(fā)明的保護范圍也不限于下述的實施例。

實施例1

參見圖2，圖2為本實施例2制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖。

如圖2所示，其制作步驟如下：

1、選用45#鋼作為金剛石工具的基體材質(zhì)，用機械加工的方法加工成所需的基體結(jié)構(gòu)，其中，基體與工作層的結(jié)合處盡可能加工粗糙一些，以增大結(jié)合強度，并對加工好的基體用丙酮清洗干凈，然后放入干燥箱預(yù)熱到40～50℃。

2、選用銅基釬料粉末作為金剛石工具的焊劑，銅基釬料的成分為Gu-Sn-Ti，熔點在890℃左右。

3、選用金剛石粒度170/200，用王水和超聲波清洗干凈，并烘干。

4、選用WC粉作為骨架結(jié)構(gòu)，其粒度為300目。

(5)先將釬料、WC、金剛石按重量比3:1:1混合均勻，然后加入釬料和金剛石總重的5～8％的有機粘接劑，充分攪拌至糊狀、色澤均勻即可。

(6)用排筆或毛刷盡快將以上糊狀物均勻涂抹在預(yù)熱后的基體上，要求少量多層涂抹，直到略微大于所需求的尺寸形狀為止。

(7)將涂抹好的坯體放在室溫下晾置20min，然后放入干燥爐進行固化，固化時間以涂抹的厚度為準，涂抹厚度越厚，則固化時間越長，直到完全固化為止。

(8)將完全固化后的金剛石工具毛坯用機械加工的方法修外形，使其達到需求的尺寸和形狀精度，并預(yù)留8％余量。

(9)將加工完的金剛石工具毛坯放入真空釬焊爐，釬焊溫度900℃，待釬焊爐自然冷卻后，取出金剛石工具坯體，用帕萊克或其他檢測設(shè)備測量金剛石工具的尺寸和形狀精度是否符合要求，若不符合，則用電火花機或精密磨床進行修整，直到所需的尺寸和形狀精度，最后得到釬焊多層金剛石工具。

對本發(fā)明實施例和對比例制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷，進行性能對比試驗。

參見表1，表1為實施例1～3和對比例1～9制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷的試驗數(shù)據(jù)。

實施例2

參見圖3，圖3為本實施例2制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖。

如圖3所示，其制作步驟如下：

(1)選用易削鐵作為金剛石工具的基體材質(zhì)，用機械加工的方法加工成所需的基體結(jié)構(gòu)，其中，基體與工作層的結(jié)合處盡可能加工粗糙一些，以增大結(jié)合強度，并對加工好的基體用丙酮清洗干凈。

(2)選用鎳基釬料粉末作為金剛石工具的焊劑，鎳基釬料的成分為NiCrBSi，釬料熔點在960℃左右，粒度不低于300#。

(3)選用金剛石粒度170/200，用王水和超聲波清洗干凈，烘干待用。

(4)選用WC粉作為骨架結(jié)構(gòu)，其粒度為300目。

(5)先將釬料、WC粉、金剛石按重量比4:1:1混合均勻，然后加入釬料和金剛石總重的5～8％的膠黏劑，充分攪拌至糊狀、色澤均勻即可。

(6)用排筆或毛刷盡快將以上糊狀物均勻涂抹在基體上，要求少量多層涂抹，直到略微大于所需求的尺寸形狀為止，然后在空氣中晾置25min。

(7)將金剛石工具毛坯放入干燥爐，設(shè)置溫度120℃，固化時間以涂抹的厚度為準，涂抹厚度越厚，則固化時間越長，直到完全固化為止。

(8)將完全固化后的金剛石工具毛坯用機械加工的方法修外形，使其達到需求的尺寸和形狀精度，并預(yù)留9％的余量。

(9)將加工完的金剛石工具毛坯放入真空釬焊爐，釬焊溫度900℃，待釬焊爐自然冷卻后，取出金剛石工具坯體，用帕萊克或其他檢測設(shè)備測量金剛石工具的尺寸和形狀精度是否符合要求，若不符合，則用電火花機或精密磨床進行修整，直到所需的尺寸和形狀精度，最后得到釬焊多層金剛石工具。

對本發(fā)明實施例和對比例制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷，進行性能對比試驗。

參見表1，表1為實施例1～3和對比例1～9制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷的試驗數(shù)據(jù)。

實施例3

參見圖4，圖4為本實施例3制備的金剛石工具的形狀尺寸簡圖。

如圖4所示，其制作步驟如下：

(1)選用鎢鋼作為金剛石工具的基體材質(zhì)，用機械加工的方法加工成所需的基體結(jié)構(gòu)，其中，基體與工作層的結(jié)合處盡可能加工粗糙一些，以增大結(jié)合強度，并把加工好的基體用丙酮清洗干凈，然后放入干燥箱預(yù)熱到40～50℃。

(2)選用銀基釬料粉末作為金剛石工具的焊劑，銀基釬料的主要成分為Ag-Cu-Ti，釬料熔點在760℃左右，粒度不低于300#。

(3)選用金剛石粒度170/200，用王水和超聲波清洗干凈。

(4)選用WC粉作為骨架結(jié)構(gòu)，其粒度為300目。

(5)先將釬料、WC粉、金剛石按重量比4:1:1混合均勻，然后加入釬料和金剛石總重的8％的膠黏劑，充分攪拌至糊狀、色澤均勻即可。

(6)用排筆或毛刷盡快將以上糊狀物均勻涂抹在基體上，要求少量多層涂抹，直到略微大于所需求的尺寸形狀為止。

(7)將金剛石工具毛坯放入干燥爐，設(shè)置固化溫度130℃，固化時間以涂抹的厚度為準，涂抹厚度越厚，則固化時間越長，直到完全固化為止。

(8)將完全固化后的金剛石工具毛坯用機械加工的方法修外形，使其達到需求的尺寸和形狀精度，并預(yù)留7％的余量。

(9)將加工完的金剛石工具毛坯放入真空釬焊爐，釬焊溫度900℃，待釬焊爐自然冷卻后，取出金剛石工具坯體，用帕萊克或其他檢測設(shè)備測量金剛石工具的尺寸和形狀精度是否符合要求，若不符合，則用電火花機或精密磨床進行修整，直到所需的尺寸和形狀精度，最后得到釬焊多層金剛石工具。

對本發(fā)明實施例和對比例制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷，進行性能對比試驗。

參見表1，表1為實施例1～3和對比例1～9制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷的試驗數(shù)據(jù)。

對比例1

本對比例中金剛石工具為電鍍法制作，工具尺寸形狀與實施例1相同。

對比例2

本對比例中金剛石工具為粉末冶金燒結(jié)法制作，工具尺寸形狀與實施例1相同。

對比例3

本對比例中金剛石工具為傳統(tǒng)釬焊法制作，為單層金剛石結(jié)構(gòu)，工具尺寸形狀與實施例1相同。

對比例4

本對比例中金剛石工具為電鍍法制作，工具尺寸形狀與實施例2相同。

對比例5

本對比例中金剛石工具為粉末冶金燒結(jié)法制作，工具尺寸形狀與實施例2相同。

對比例6

本對比例中金剛石工具為傳統(tǒng)釬焊法制作，為單層金剛石結(jié)構(gòu)，工具尺寸形狀與實施例2相同。

對比例7

本對比例中金剛石工具為電鍍法制作，為單層金剛石結(jié)構(gòu)，工具尺寸形狀與實施例3相同。

對比例8

本對比例中金剛石工具為粉末冶金燒結(jié)法制作，為多層金剛石結(jié)構(gòu)，工具尺寸形狀與實施例3相同。

對比例9

本對比例中金剛石工具為傳統(tǒng)釬焊法制作，為單層金剛石結(jié)構(gòu)，工具尺寸形狀與實施例3相同。

將實施例1～3和對比例1～9制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷，進行性能對比試驗。

參見表1，表1為實施例1～3和對比例1～9制作的金剛石工具在相同的加工條件下加工氧化鋯陶瓷的試驗數(shù)據(jù)。

表1

從表1可以看出，本發(fā)明制作的多層釬焊金剛石工具所展現(xiàn)的鋒利性、磨削效果和使用壽命都優(yōu)于粉末冶金燒結(jié)法、電鍍法和單層釬焊法制作的金剛石工具。

以上對本發(fā)明提供的一種多層釬焊金剛石工具及其制備方法進行了詳細的介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護的范圍通過權(quán)利要求來限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實施例。如果這些其他實施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無實質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。