釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料制造技術

一種釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料，其特征在于：所述銅鋅鈦ＣｕＺｎＴｉ釬料包括下述重量比的原料，其中：銅４５．０～７０．０％、鋅２８．０～４７．０％、鈦０．１～１５．０％；所述銅鋅鈦ＣｕＺｎＴｉ釬料還包括下述重量比的原料中的任意一種或兩種以上組合，其中：錳０～１５．０％、鎳０～１５．０％、硅０～２．０％、鉻０～５．０％、鑭０～０．５％或鈰０～０．５％。本發明專利技術的優點在于：可以使金剛石與基體形成牢固冶金結合，結合強度高；釬料熔點較低，對金剛石熱損傷小，易于釬焊；釬料塑性好，可加工成片、粉等形狀；不含銀等貴重金屬元素，可在氣體保護下釬焊金剛石制品，工藝簡單，成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及焊接材料，特別是一種適用于金剛石與基體實現釬焊結合的釬焊金剛 石工具用銅鋅鈦釬料。
技術介紹
由金剛石制作的超硬材料工具(制品)被廣泛應用于各類金屬材料的磨削加工， 石材、陶瓷、光學玻璃等硬脆材料的加工，以及公路養護、地質采礦、油氣鉆探等眾多工程領 域，市場需求應用量很大。金剛石與一般的金屬、合金之間有很高的界面能，其表面不易被熔化的金屬或合 金所浸潤。目前生產中使用的金剛石工具一般是利用粉末燒結或單層電鍍工藝來制作。這 兩種工藝主要存在問題在于，磨粒只是被機械地包埋、鑲嵌在結合層中，把持力不大，在負 荷較重的加工中容易因把持力不足而導致磨料過早脫落。除把持力不足外，另一方面，在燒 結和電鍍工具中，磨粒的出露高度不大，容屑空間較小，在磨削加工時容易產生磨屑的粘附 堵塞，降低工具的加工性能和使用壽命。由于多層燒結和單層電鍍金剛石工具存在上述缺陷和弊端，使其在高效磨削和高 速/超高速磨削中的應用受到較大限制。為此，近十幾年來人們開始探索釬焊技術用于金 剛石工具制作，其出發點是希望借助釬焊時在金剛石磨料、釬料和基體界面上發生的熔解、 浸潤、擴散、化合等相互作用(即通常所說的化學冶金作用)，從根本上改善基體和釬料合金 對金剛石磨料的把持強度。釬焊金剛石工具其目的在于通過金剛石、釬料合金、基體之間形成冶金結合以在 金剛石自身性能不下降的情況下獲得基體對金剛石牢固的把持力，滿足高速高效加工技術 發展要求，其關鍵技術在于釬料合金及與其相適應的釬焊技術。由于具有非常優越的使用 性能，用釬焊法制作金剛石工具已開始成為研究和應用的熱點技術。采用熔點較低的適合 釬焊金剛石用的合金釬料，研究高效、低成本的釬焊技術，研究釬焊接頭微觀組織結構、界 面反應熱力學和動力學及應用性能是目前研究的主要研究內容，采用的釬料合金主要有鎳 基、銅基、銀基三類。目前鎳基釬料研究較成熟，有NiCrSiB、NiCrP、NiFe合金添加Cr粉等，釬焊工藝采 用真空、氬氣保護、鹽浴、大氣條件下釬焊等。目前，在歐洲、日本等少數國家和地區(包括我 國臺灣地區在內)已經開始小批量試制單層釬焊金剛石工具，工業應用的釬焊金剛石工具 基本上都是用鎳基釬料真空爐中釬焊。鎳基釬料的主要不足有釬料熔點高，易對金剛石造 成損傷；釬料為降低熔點加入B、Si、P等元素，脆性大，需要以非晶態或粉狀使用，同時容易 造成接頭脆性大；為避免對金剛石的損傷，最合適的工藝方法也就是采用真空爐中釬焊，但 工藝成本高。銅基釬料方面，有CuSnTi、CuSnNiTi、CuSnCr、CuSnTiZr合金等，為降低熔 點，合金中加入有大量的錫，但含錫合金脆性很大，不利于金剛石工具使用。中國專利 CN200610104846. 5公開了一種金屬一金剛石釬焊用銅錳基預合金粉末及其制備方法，該方3法采用了加錳的CuMnTi預合金粉釬焊金剛石工具，由于含有較多的錳，難以加工成片或箔 材，不利于推廣應用。銀基釬料方面，主要為有AgCuTi、AgCuV、AgCuZnCr等合金。用銀基釬料釬焊金剛 石的主要問題在于由于含有大量的貴金屬銀，成本高，難于在釬焊金剛石工具行業大規模 應用。
技術實現思路
本專利技術的目的正是針對上述現有技術的狀況和存在的不足之處而專門研制一種 釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料。本專利技術的釬料可以使金剛石與基體形成牢固冶金結合，結 合強度高；釬料熔點較低，對金剛石熱損傷小，易于釬焊；釬料塑性好，可加工成片、粉等形 狀；不含銀等貴重金屬元素，可在氣體保護下釬焊金剛石制品，工藝簡單，成本低。本專利技術的目的可通過下述技術措施來實現本專利技術的釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料包括下述重量比的原料，其中銅 45. 0 70· 0%、鋅 28. 0 47· 0%、鈦 0. Γ15. 0%。本專利技術中所述銅鋅鈦CuZnTi釬料還包括下述重量比的原料中的任意一種或兩種 以上組合，以獲得與金剛石工具性能相適應的合金成分，其中錳(Γ15. 0%、鎳(Γ15. 0%、硅 0 2. 0%、鉻(Γ5. 0%、鑭(TO. 5% 或鈰(TO. 5%ο本專利技術中所述銅的重量比為56. 89Γ60. 5%的、所述鋅的重量比為38. 09Γ41. 77%， 所述鈦的重量比為0. 5^2. 0%。本專利技術中所述硅的重量比為0. 5%，所述鑭的重量比為0. 03%，所述鈰的重量比為 0. 03%。本專利技術是基于下述各元素的特性原理而選擇作為釬料的制備原料的。a、鋅可以降低銅合金的熔點，鋅與銅可形成強度和塑性良好的固溶體，但合金鋅 含量超過一定值后，組織中會形成β、Y等脆性相；b、鈦活性元素，可與碳和鋅形成化合物，形成牢固連接； C、錳可以提高高溫強度、改善潤濕性，又能降低熔點；d、鎳可以提高釬料的強度和潤濕性，但會使釬料熔點升高；e、硅可以降低釬料熔點，防止鋅、錳的蒸發，提高潤濕；f、鉻碳化物形成元素，可提高潤濕，形成牢固結合；g、鑭或鈰微量的鑭或鈰可以凈化晶界，細化晶粒，改善釬料的潤濕性。本專利技術的釬料合金的制備方法可以經過真空氣保護熔煉成鑄錠，再經擠壓軋制成 片材；可以經過真空氣保護熔煉，再氣霧化成粉狀；也可先將部分成分按配比制成合金，部 分以金屬粉形式與已制成的合金配合使用。本專利技術的有益效果如下在銅中添加鋅，可以降低熔點，同時合金具有良好的強度和韌性，成本也低；添加較高 含量的活性元素鈦、鉻、硅，可以依靠活性元素對金剛石的潤濕和形成一定數量的碳化物， 使金剛石、釬料、基體間形成牢固冶金結合；添加錳、鎳、鑭或鈰，提高合金綜合性能，以獲得 與金剛石工具性能要求相匹配的釬料。具體實施例方式本專利技術以下將結合實施例作進一步描述 實施例1本實施例的銅鋅鈦CuZnTi釬料是由重量比為60. 5%的銅、38. 0%的鋅、1. 5%的鈦原料 經過真空氣保護熔煉成鑄錠，再經擠壓軋制成的片材。實施例2本實施例的銅鋅鈦CuZnTi釬料是由重量比為56. 8%的銅、38. 0%的鋅、4. 2%的猛、1. 0% 的鈦原料經過真空氣保護熔煉成鑄錠，再經擠壓軋制成的片材；也可經過真空氣保護熔煉， 再氣霧化成粉狀。實施例3本實施例的銅鋅鈦CuZnTi釬料是由重量比為56. 8%的銅、41. 77%的鋅、9. 5%的鎳、 1. 2%的鈦、0. 03%的鈰原料經過真空氣保護熔煉成鑄錠，再經擠壓軋制成的片材。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料，其特征在于：所述銅鋅鈦ＣｕＺｎＴｉ釬料包括下述重量比的原料，其中：銅４５．０～７０．０％、鋅２８．０～４７．０％、鈦０．１～１５．０％。

【技術特征摘要】
一種釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料，其特征在于所述銅鋅鈦CuZnTi釬料包括下述重量比的原料，其中銅45.0~70.0%、鋅28.0~47.0%、鈦0.1~15.0%。2.根據權利要求1所述的釬焊金剛石工具用銅鋅鈦釬料，其特征在于所述銅鋅鈦 CuZnTi釬料還包括下述重量比的原料中的任意一種或兩種以上組合，其中猛(Γ15. 0%、鎳 0 15. 0%、硅(Γ2. 0%、鉻(Γ5. 0%...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于新泉，喬培新，龍偉民，裴夤崟，馬力，鐘素娟，潘建軍，鄒偉，
申請(專利權)人：鄭州機械研究所，
類型：發明
國別省市：41[中國|河南]