金剛石堆焊焊條制造技術

一種可經濟、方便、迅速地將金剛石顆粒牢固地結合于刀具基體上的金剛石堆焊焊條，由金剛石顆粒、金屬粉末和骨架材料粉末混合均勻后，填充于薄壁金屬管內制成。用于制作鋸片、鉆頭、截齒之類的超硬切削刀具。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種新穎的、用于方便、經濟地生產超硬磨削或切削刀具的金剛石堆焊焊條。本專利技術同時也包括應用這種堆焊焊條所生產的刀具。金剛石由于具有極高的硬度和耐磨性，被廣泛地用作采礦、石材加工、石油和地質勘探等領域的磨削材料，其典型的應用對象包括例如鉆頭、鋸片和截齒。目前，全世界在該領域中金剛石的消耗量正以每年10%的速度遞增。用于這一用途的金剛石多呈細小顆粒狀，它們只有通過適當的方法鑲嵌到合適的基體里，并牢固地粘附于刀體刀桿或刀座上才能作為工具使用。現行的粘固方法大致有以下三種。第一種是利用復合電鍍或復合化學鍍的方法。第二種是將金剛石顆粒與做為粘結劑的Cu、Sn、Ag、Ni等金屬粉末和骨架材料如WC、TiC粉末混合，壓制成形后燒結，做成刀片，再釬焊到刀體上。第三種是將金剛石顆粒與樹脂粉末共混后成形固化。其中，第三種方法僅能用于制做砂輪。前兩種方法雖能部分滿足實用的要求，但是，由于金剛石顆粒表面共價鍵的飽合性，使它與眾多金屬材料的潤濕性和粘結力都很差。而且，第一種方法還存在對刀體材料表面質量要求嚴格、鍍層金屬種類有限、生產效率低、對環境有污染、大型刀具施鍍困難以及鍍層壽命短等缺陷。第二種方法則存在高溫燒結易引發金剛石石墨化、粘接媒體金屬強度低、使用中金剛石顆粒受力易脫落、浪費嚴重以及工序多、成本高等缺陷。針對以上工藝中金剛石顆粒與支持基體結合力差的問題，人們又進一步開發了金剛石表面金屬化工藝，即通過適當的方法將金剛石顆粒用金屬包覆起來，如專利號為3650714和3757879的美國專利所敘述的那樣。然后，再以這種金屬化的金剛石為原料，按照前述工藝進行鑲嵌。如此操作雖能使金剛石與基體的結合強度獲得提高，但對改善上面所述的其它工藝缺陷并無幫助。本專利技術的目的正是在于提供一種用于經濟、方便地將金剛石顆粒牢固而迅速地結合于刀具基體上的金剛石堆焊焊條。本專利技術的任務是以如下方式完成的首先將表面經過金屬化處理的金剛石顆粒置于真空或惰性氣氛，如Ar或N2中進行短時處理，例如處理10-90分鐘，處理溫度為350-1100℃，最好是500-900℃，以使金剛石表面的金屬化層具有更好的結合力與保護性。這里所說的金屬化處理方法是指氣相沉積，化學鍍或粘附燒結，包覆層金屬為Ti、W、Ni、Cu及其合金，可以是單層，也可以是多層，最好是雙層，例如第一層為W，第二層為Ni，其總厚度為2-50微米，最好為5-20微米。這樣處理后的金剛石顆粒與金屬粉末，如Ni、Fe、Co及其合金或不銹鋼粉末，以及WC、TiC、Al2O3粉末等，按金剛石含量為4-30%(重量百分比)的比例混合均勻，填充到金屬管內。金屬管的材料為碳鋼、不銹鋼、合金鋼以及Ni、Co、Cu及其合金，外徑為3-10毫米，壁厚為0.15-1.2毫米。然后，將金屬管兩端封閉，其中一端的封口較長，以便于焊鉗夾持。金屬管外還可以敷以藥皮，其成分是在通用的酸性或堿性藥皮中再加入1-25%的石墨粉、鋁粉及水玻璃，也可以只由石墨粉和水玻璃等混合而成。該成分可避免金剛石在焊接過程中被氧化或發生石墨化。本專利技術的焊條，對各種刀體材料，如碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鋼等均可進行表面堆焊，并且可在交、直流弧焊機上通用。同時，與以往鑲嵌金剛石顆粒的辦法相比，此處由于焊接過程，使金剛石、堆焊層與刀架基體之間呈冶金結合狀態，因此，結合異常牢固，從而使刀具壽命延長。加之使用焊接方法，靈活簡便，可在刀具關鍵部位任意堆焊所需的形狀與厚度，能夠更加有效地利用價格昂貴的金剛石。使用本專利技術的焊條，還可以在工作現場隨時對已磨損的刀具進行修補，而不必拆卸刀體，因此不僅降低了生產成本，而且大大提高了生產效率。本專利技術的焊條，可用于制做油井或礦井掘進用截齒、鉆頭、石材加工用鋸片等。下面通過實施例對本專利技術的內容做進一步的說明。實施例1將表面鍍有W和Ni的型號為JR4、粒度為40/50目的金剛石顆粒，在N2氣氛中750℃下處理約30分鐘。其表面金屬化的方法是先用流化床CVD法鍍覆一層約2μm厚的W，再用化學鍍方法沉積一層約10μm厚的Ni。將經過上述處理的金剛石顆粒按10%(重量百分比)的含量加入由2∶1的不銹鋼粉末與WC粉末組成的混合物中，充分混合均勻，填入直徑為5mm、壁厚為0.3mm、長約250mm的不銹鋼管中，封閉兩端，其中，一端封口較長，約70mm。然后，在管外敷以加有約5%石墨粉的普通酸性藥皮，制成本專利技術所說的金剛石堆焊焊條。用這種焊條堆焊在常規的700mm碳鋼鋸片的鋸齒部位，制成切割大理石用的金剛石鋸片。與以往的釬焊金剛石陶瓷刀片鋸片相比，其使用性能完全相同，但制造工藝大為簡化，且壽命提高約20%。實施例2使用由實施例1所述之方法生產的金剛石焊條，修復已被磨損的大理石鋸片。在工作現場不必拆卸鋸片，僅用鋼絲刷簡單清理鋸齒部位后，即可立即堆焊金剛石焊條，在短時間內完成整個鋸片的修復工作。修復后的鋸片同新鋸片相比，具有相同的使用性能和壽命，但修復成本和由停產所造成的損失大為降低，經濟效益顯著。權利要求1.一種金剛石堆焊焊條，其特征在于，它由金剛石顆粒、金屬粉末和骨架材料粉末混合均勻后，填充于薄壁金屬管內制成，所述金剛石顆粒表面鍍覆有一層或多層選自Ti、W、Ni、Cu及其合金之類的金屬，所述金屬粉末從包括Ni、Fe、Co及其合金和不銹鋼這一類金屬中選用，所述骨架材料粉末從WC、TiC、Al2O3之類的化合物中選用，所述金屬管選自碳鋼、不銹鋼、合金鋼以及Ni、Co、Cu及其合金之類的金屬。2.根據權利要求1所述的金剛石堆焊焊條，其特征在于，其中所述的金剛石顆粒表面鍍覆兩層金屬，第一層為W，第二層為Ni，總厚度為2-50微米。3.根據權利要求1和2所述的金剛石堆焊焊條，其特征在于，其中所述的金剛石顆粒在真空或惰性氣氛如Ar或N2中，350-1100℃溫度范圍內，處理10-90分鐘。4.根據權利要求1所述的金剛石堆焊焊條，其特征在于，其中所述的金剛石顆粒含量為4-30%(重量百分比)。5.根據權利要求1所述的金剛石堆焊焊條，其特征在于，其中所述的金屬管外徑為3-10毫米，壁厚為0.15-1.2毫米。6.一種由權利要求1至5中任一項所述的金剛石堆焊焊條生產的刀具，其特征在于，通過在刀具工作表面堆焊所述的焊條，將金剛石顆粒牢固結合于刀身。7.根據權利要求6所述的刀具，其特征在于，刀具為鋸片、鉆頭、截齒之類的磨削或切削刀具。全文摘要一種可經濟、方便、迅速地將金剛石顆粒牢固地結合于刀具基體上的金剛石堆焊焊條，由金剛石顆粒、金屬粉末和骨架材料粉末混合均勻后，填充于薄壁金屬管內制成。用于制作鋸片、鉆頭、截齒之類的超硬切削刀具。文檔編號B23K35/22GK1096725SQ9310713公開日1994年12月28日 申請日期1993年6月22日 優先權日1993年6月22日專利技術者李惠琪, 李惠東, 張桂玲, 張今虹, 彭西林 申請人:李惠東, 李惠琪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金剛石堆焊焊條，其特征在于，它由金剛石顆粒、金屬粉末和骨架材料粉末混合均勻后，填充于薄壁金屬管內制成，所述金剛石顆粒表面鍍覆有一層或多層選自Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ及其合金之類的金屬，所述金屬粉末從包括Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ及其合金和不銹鋼這一類金屬中選用，所述骨架材料粉末從ＷＣ、ＴｉＣ、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］之類的化合物中選用，所述金屬管選自碳鋼、不銹鋼、合金鋼以及Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及其合金之類的金屬。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李惠琪，李惠東，張桂玲，張今虹，彭西林，
申請(專利權)人：李惠東，李惠琪，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]