一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，包括以下步驟：利用機械加工的方法制備金剛石砂輪的基體，除油除銹；采用Cu粉、Sn粉、TiH2粉和WC粉的混合物做為釬焊金剛石砂輪的釬料，機械攪拌均勻；將金剛石砂輪的基體、釬料和金剛石磨粒按順序布置制作工具成型毛坯；將工具成型毛坯放入真空爐，采用釬焊工藝，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐。本發(fā)明以TiH2為Ti源在一定程度上可以降低原料成本，同時避免被氧化污染；向Cu粉，Sn粉，TiH2粉的混合粉末中加入超細WC粉，可以增強釬料的耐磨性、耐熱性，可以減少金剛石的石墨化，從而降低金剛石的熱損傷，以使金剛石磨料工具的性能得到充分發(fā)揮。
【專利說明】一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領(lǐng)域，具體涉及一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釬焊單層金剛石砂輪實現(xiàn)了金剛石、結(jié)合劑(釬料)和金屬基體界面上強有力的化學(xué)冶金結(jié)合，使金剛石出露高度達到2/3粒徑，且在工作時不脫落。因而釬焊砂輪鋒利，容屑空間大，不易堵塞，磨料的利用更加充分。在與電鍍砂輪相同條件下，磨削力、功率消耗和磨削溫度更低。
[0003]釬焊金剛石的釬料主要有以Ag-Cu-Ti合金為主的銀基釬料和以N1-Cr合金為主的鎳基釬料。Ag-Cu-Ti釬料熔點低,但釬料中含有Ag等貴金屬,成本較高；N1-Cr合金由于熔點高，且含有觸媒元素N1、Fe等，釬焊過程中容易對金剛石造成熱損傷，致使這些釬料的廣泛應(yīng)用受到了一定的限制。目前以Cu-Sn-Ti合金為主的銅基釬料由于性能與Ag-Cu-Ti系釬料相近，成本遠低于Ag-Cu-Ti系釬料而備受關(guān)注。
[0004]Cu-Sn-Ti合金熔點低，對金剛石熱損傷較小，但高溫綜合性能較差，在加工磨削過程中易磨損，導(dǎo)致金剛石顆粒脫落，而且Ti的活性大，不僅在熔化狀態(tài)下，即使在固相態(tài)，也極易被水分、空氣、油脂及氧化物等污染，吸收氧、氮、碳等，并引起氣孔、裂紋。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對Ti的活性大，易氧化使焊接接頭塑性和韌性下降的問題，提供了以TiH`2替代Ti，進行Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，包括以下步驟:
(1)利用機械加工的方法制備金剛石砂輪的基體，除油除銹；
(2)采用Cu粉、Sn粉、TiH2粉和WC粉的混合物做為釬焊金剛石砂輪的釬料，機械攪拌均勻，所述Cu粉、Sn粉、TiH2粉和WC粉的重量份比為:50~55:20~30:10~20:5~15，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m, WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ；
(3)將金剛石砂輪的基體、釬料和金剛石磨粒按順序布置制作工具成型毛坯；
(4)將工具成型毛坯放入真空爐，采用釬焊工藝，在加熱溫度為92(T102(TC的條件下，保溫5~10min，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制成新型單層釬焊金剛石工具。
[0007]所述步驟(2)中的機械攪拌時間為2(T30min。
[0008]所述步驟(4)中的釬焊工藝為真空釬焊工藝。
[0009]所述步驟(3)中金剛石磨粒的粒徑為150-240 μ m
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以TiH2為Ti源在一定程度上可以降低原料成本，同時避免被氧化污染；向Cu粉，Sn粉，TiH2粉的混合粉末中加入超細WC粉，可以增強釬料的耐磨性；同時Cu粉，Sn粉，TiH2粉，WC粉都是粉末顆粒，能很好的混合均勻。[0010]由于TiH2在高真空和一定溫度下脫氫可得到活性的Ti元素，Ti元素向金剛石表面擴散形成相應(yīng)的碳化物，實現(xiàn)金剛石與釬料之間的化學(xué)冶金結(jié)合，確保了釬料對金剛石的把持力；而且氫氣脫離過程中，會在最終合成物上形成氣孔，不僅使工具的修整修銳能力得到改善，更擴大了工具的容屑空間；wc是典型的硬質(zhì)合金，耐熱性好，熱至1000°C仍保持較高的硬度和耐磨性，因此加入一定量的WC能提高胎體的硬度和耐磨性、耐熱性，可以減少金剛石的石墨化，從而降低金剛石的熱損傷，以使金剛石磨料工具的性能得到充分發(fā)揮。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為金剛石砂輪釬焊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:以TiH2做為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用Q235鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，選用50份Cu粉，25份Sn粉，15份TiH2粉和10份WC粉作為釬料，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m，WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ；將釬料機械攪拌25min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，金剛石粒徑為200-240 μ m,磨粒均勻分布，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2 ;將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X10_3Pa，在990°C，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制成新型單層釬焊金剛石工具。
[0013]實施例2
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:以TiH2做為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用Q235鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，選用55份Cu粉，20份Sn粉，10份TiH2粉和15份WC粉作為釬料，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m，WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ；將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，金剛石粒徑為200-240 μ m,磨粒均勻分布，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2 ;將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X10_3Pa，在920°C，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制成新型單層釬焊金剛石工具。
[0014]實施例3
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:以TiH2做為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用Q235鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，選用50份Cu粉，30份Sn粉，15份TiH2粉和5份WC粉作為釬料，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m，WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ；將釬料機械攪拌20min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，金剛石粒徑為200-240 μ m,磨粒均勻分布，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2 ;將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X10_3Pa，在1020°C，保溫5min工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制成新型單層釬焊金剛石工具。
[0015]實施例4
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:以TiH2做為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用Q235鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，選用52份Cu粉，20份Sn粉，20份TiH2粉和8份WC粉作為釬料，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m，WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ；將釬料機械攪拌25min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，金剛石粒徑為200-240 μ m,磨粒均勻分布，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2 ;將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X10_3Pa，在100(TC，保溫Smin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制成新型單層釬焊金剛石工具。
[0016]實施例5
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用Q235鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，釬料選用Cu粉55份，Sn粉20份，TiH2粉15份，超細WC粉10份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；其表面放置金剛石磨粒30顆/cm2，金剛石粒徑為200-240 μ m,磨粒均勻分布，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.15g/cm2。將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X l(T3Pa,在1000°C,保溫5min工藝下進行真空釬焊,使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0017]實施例6 一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，選用45鋼作為砂輪基體，并利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對加工后的砂輪基體除油除銹，釬料選用Cu粉52份，Sn粉25份，TiH2粉15份，超細WC粉8份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；金剛石粒徑為180-220 μ m,其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X 10_3Pa，在980°C，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0018]實施例7
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石工具的基體，對Q235鋼基體除油除銹，釬料選用Cu粉50份，Sn粉25份，TiH2粉14份，超細WC粉11份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；金剛石粒徑為180^220 μ m,其表面放置金剛石磨粒25顆/cm2，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.12g/cm2，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8父10-午&，在9501:，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石 磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。[0019]實施例8
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石工具的基體，對Q235鋼基體除油除銹，釬料選用Cu粉55份，Sn粉25份，TiH2粉15份，超細WC粉5份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯，金剛石粒徑為150^180 μ m,其表面放置金剛石磨粒30顆/cm2，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.lg/cm2，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8 X 10?,在980°C，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0020]實施例9
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對Q235鋼基體除油除銹，釬料選用Cu粉50份，Sn粉20份，TiH2粉15份，超細WC粉15份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，金剛石粒徑為180~210 μ m,其表面放置金剛石磨粒30顆/cm2，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.lg/cm2，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8父10_^1，在98()1:，保溫61^11工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0021]實施例10
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，利用機械加工的方法制備金剛石工具的基體，對45鋼基體除油除銹，釬料選用Cu粉50份，Sn粉20份，TiH2粉15份，WC粉10份，將釬料機械攪拌30min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯，金剛石按釬焊面積放置25顆/cm2，金剛石粒徑為150-?80μπι，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.15g/cm2,將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8 X 10?,在980°C，保溫IOmin工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0022]實施例11
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:選用TiH2為活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，利用機械加工制造45鋼砂輪的基體，對砂輪基體除油除銹，釬料選用Cu粉50份，Sn粉20份，TiH2粉10份，超細WC粉10份，金剛石按釬焊面積放置30顆/cm2，金剛石粒徑為150-?80μπι，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.15g/cm2，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8X 10_3Pa,在1000°C,保溫3min工藝下進行真空釬焊,使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng),隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0023]實施例12
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:TiH2中的Ti為活性元素，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，采用機械加工45鋼做為砂輪基體，對砂輪基體除油除銹，釬料選用Cu粉55份，Sn粉25份，TiH2粉15份，WC粉5份，將釬料機械攪拌20min混合均勻，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯；金剛石粒徑為150-180 μ m,金剛石按釬焊面積放置30顆/cm2，釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.15g/cm2，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8 X 10?,在980°C，保溫8min工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
[0024]實施例13 一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法:TiH2做活性Ti源，采用Cu-Sn-TiH2釬焊金剛石工具的制作方法，基體選用45鋼，利用機械加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對砂輪基體除油除銹，釬料選用Cu粉50份、Sn粉30份、TiH2粉10份、超細WC粉10份，將釬料機械攪拌25min混合均勻，金剛石按釬焊面積放置20顆/cm2,其粒徑為150-?80 μ m,釬料按工具待釬焊面積進行放置，其量為0.15g/cm2，然后按照工具基體/釬料/金剛石磨粒順序制備工具毛坯，將工具毛坯放入真空爐，真空度5~8 X 10?,在920°C，保溫8min工藝下進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐，制備新型單層釬焊金剛石工具。
【權(quán)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)利用機械加工的方法制備金剛石砂輪的基體，除油除銹； (2)采用Cu粉、Sn粉、TiH2粉和WC粉的混合物做為釬焊金剛石砂輪的釬料，機械攪拌均勻，所述Cu粉、Sn粉、TiH2粉和WC粉的重量份比為:50~55:20~30:10~20:5~15，其中Cu粉、Sn粉和TiH2粉顆粒粒徑為80~200 μ m, WC粉顆粒粒徑為5~50 μ m ； (3)將金剛石砂輪的基體、釬料和金剛石磨粒按順序布置制作工具成型毛坯； (4)將工具成型毛坯放入真空爐，采用釬焊工藝，在加熱溫度為92(T102(TC的條件下，保溫5~10 min，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐。
2.根據(jù)權(quán)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:所述步驟(2)中的機械攪拌時間為2(T30min。
3.根據(jù)權(quán)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:所述步驟(4)中的釬焊工藝為真空釬焊工藝。
4.根據(jù)權(quán)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:所述步驟(3)中金剛 石磨粒的粒徑為150-240μπι。
【文檔編號】B24D3/00GK103817610SQ201410005561
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】盧金斌, 趙彬, 張旺璽, 劉磊, 賀亞勛, 樊平 申請人:中原工學(xué)院