本發(fā)明涉及釬焊料的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

金剛石的高硬度和優(yōu)良物理機械性能使得金剛石工具成為加工各種堅硬材料不可缺少的有效工具。胎體金屬基對金剛石的粘結(jié)性(胎體的包鑲能力)是影響金剛石工具使用壽命和性能的主要因素之一。

由于金剛石與一般金屬和合金之間具有很高的界面能，致使金剛石顆粒不能為一般低熔點合金所浸潤，粘結(jié)性極差。在傳統(tǒng)的金屬基燒結(jié)金剛石工具制造技術(shù)中，金剛石顆粒僅靠胎體冷縮后產(chǎn)生的機械夾持力鑲嵌于胎體金屬基中，而沒有形成牢固的化學(xué)鍵結(jié)或冶金結(jié)合，胎體與金剛石界面結(jié)合不牢，導(dǎo)致金剛石顆粒在工作中易與胎體金屬基分離，存在金剛石大量脫落問題，大大降低了金剛石工具的壽命及性能水平。大部分孕鑲式工具中金剛石的利用率較低，大量昂貴的金剛石在工作中脫落流失于廢屑之中。

在金剛石表面增加金屬涂層，可有效改善金剛石的脫落，目前應(yīng)用最普遍的金屬涂層是在金剛石表面微蒸發(fā)鍍鈦。由于鈦鍍層太薄，不能抵擋燒結(jié)過程中胎體石墨化元素對金剛石的侵蝕，鈦鍍層與胎體金屬結(jié)合強度不高，金剛石脫落的現(xiàn)象仍然較嚴重。

目前，用釬焊法制作金剛石(或立方氮化硼)工具已開始成為熱點技術(shù)，釬焊料是指由銅錫鈦等金屬燒結(jié)而成的合金，它是粉狀或片狀；使用的時候把釬焊料放到胎體金屬上，再把金剛石放到釬焊料上，再進行加熱燒結(jié)，金剛石就結(jié)到胎體金屬上了。例如，中國專利cn201610763289中公開了一種活性釬料合金，該活性釬料合金含有以下質(zhì)量百分比的組分：銅45.0％～70.0％、鋅3.0％～47.0％、錫0.5％～40.0％、鈦0.1％～15.0％。

釬焊料對金剛石表面潤濕性很好，與金剛石界面結(jié)合強度高，把釬焊料做成涂層，應(yīng)該能很好地解決金剛石脫落的問題，但是如何把釬焊料做成涂層，目前還沒有很好的辦法。因此，本發(fā)明人對此做進一步研究，研發(fā)出一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層及其制備方法，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層及其制備方法，與金剛石界面結(jié)合強度高，包覆釬焊料涂層的金剛石與其他粘接料燒結(jié)具有更好的結(jié)合力。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層，包括鈦粉層、錫鍍層和附著在金剛石上的銅鍍層，錫鍍層位于銅鍍層和鈦粉層之間。

進一步，所述的釬焊涂層，各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅60～80％，錫10～25％，鈦5～15％。

進一步，所述的釬焊涂層，各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅60％，錫25％，鈦15％。

進一步，所述的釬焊涂層，各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅80％，錫15％，鈦5％。

進一步，所述的釬焊涂層，各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅75％，錫17.5％，鈦7.5％。

一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、金剛石表面化學(xué)鍍銅：把金剛石放入化學(xué)鍍銅溶液中，60℃-70℃鍍施5min-45min，得到銅鍍層，銅鍍層增重用時間控制，用量為45-50目金剛石5g/150-750ml鍍銅溶液；

步驟二、金剛石表面再滾鍍錫：把鍍好銅的金剛石洗凈，放入電鍍錫或化學(xué)鍍錫溶液中，60℃-70℃滾鍍50min-180min，得到錫鍍層，錫鍍層增重用時間和電流控制；

步驟三、鈦粉燒結(jié)：把鍍好的金剛石洗凈，烘干，再和300目鈦粉混勻，用量比為：3g金剛石/10g鈦粉，放入真空爐中，抽真空1-30pa，720-860℃保溫60-300min，在錫鍍層熔化時，鈦粉也熔入或粘接形成鈦粉層。由于鈦粉包圍，金剛石之間不會粘連，冷卻后，篩分金剛石與鈦粉，就得到了包覆cu-sn-ti釬焊料涂層的金剛石。

進一步，步驟一還包括預(yù)處理金剛石：把金剛石浸入10％naoh溶液中煮沸5min，用水洗凈；再放入濃hno3中煮沸30min，用水洗至中性，再將金剛石浸泡在20g/lsncl2與30ml/l36％hcl混合溶液中，超聲震蕩30min，用水洗凈，再在2g/l70℃agno3溶液中浸泡，攪拌30min，洗凈，再放入40g/lnah2po2·h2o浸泡15min，水洗3次。

進一步，在步驟一中化學(xué)鍍銅溶液配方如下：cuso4·5h2o10-30g/l，酒石酸鉀鈉nakc4h4o6·4h2o10-30g/l，na2edta10-30g/l，naoh10-30g/l，甲醛ch2o8-20ml/l。

進一步，在步驟二中，電鍍錫溶液配方如下：k2sno3·3h2o160-230g/l，ch3cook0-15g/l，koh10-30g/l，溶液溫度：60～90℃，電鍍錫溶液的電流密度為3-15a/dm²，電壓為4-6v。

進一步，在步驟二中，化學(xué)鍍錫配方如下：氯化亞錫90～120g/l，酒石酸鉀鈉150～200g/l，氫氧化鈉100～150g/l，次亞磷酸鈉90～200g/l，溫度為75～90℃，時間為30～120min。

采用上述方案后，由于本發(fā)明使用電鍍的方法，先在金剛石表面鍍上銅層和錫層，再把鍍好的金剛石與鈦粉混合燒結(jié)，就得到了cu-sn-ti的金剛石釬焊料涂層?？箯潖姸葴y試表明：用釬焊料涂層金剛石燒結(jié)的標準塊比用鍍鈦金剛石燒結(jié)的標準塊強度大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明和粘接料混合燒結(jié)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

標號說明

金剛石1銅鍍層2錫鍍層3

鈦粉層4銅錫鈦釬焊料合金涂層5

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。本發(fā)明所揭示的是一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層及其制備方法，如圖1所示，為本發(fā)明的較佳實施例，包括鈦粉層4、錫鍍層3和附著在金剛石1的銅鍍層2，錫鍍層3位于銅鍍層2和鈦粉層4之間，其中各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅60～80％，錫10～25％，鈦5～15％。

實施例1

一種cu-sn-ti的金剛石釬焊涂層，其中各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅60％，錫25％，鈦15％。其制備方法如下：

預(yù)處理金剛石：把金剛石浸入10％naoh溶液中煮沸5min，用水洗凈；再放入濃hno3中煮沸30min，用水洗至中性，再將金剛石浸泡在20g/lsncl2與30ml/l36％hcl混合溶液中，超聲震蕩30min，用水洗凈，再在2g/l70℃agno3溶液中浸泡，攪拌30min，洗凈，再放入40g/lnah2po2·h2o浸泡15min，水洗3次。

金剛石表面化學(xué)鍍銅：把預(yù)處理后金剛石放入化學(xué)鍍銅溶液中，60℃-70℃鍍施5min-45min，得到銅鍍層，銅鍍層增重用時間控制，用量為45-50目金剛石5g/150-750ml鍍銅溶液?；瘜W(xué)鍍銅溶液配方如下：cuso4·5h2o30g/l，酒石酸鉀鈉nakc4h4o6·4h2o10g/l，na2edta30g/l，naoh10g/l，甲醛ch2o8ml/l。

金剛石表面再滾鍍錫：把鍍好銅的金剛石洗凈，放入電鍍錫溶液中，60℃-70℃滾鍍50min-180min，得到錫鍍層，錫鍍層增重用時間和電流控制；電鍍錫溶液配方如下：k2sno3·3h2o160g/l，ch3cook15g/l，koh10g/l，電鍍錫溶液的電流密度為3-15a/dm²，電壓為4-6v。

鈦粉燒結(jié)：把鍍好的金剛石洗凈，烘干，再和300目鈦粉混勻，用量比為：3g金剛石/10g鈦粉。放入真空爐中，抽真空1-30pa，720-860℃保溫60-300min，鍍層熔化時鈦粉也熔入鍍層。由于鈦粉包圍，金剛石之間不會粘連，冷卻后，篩分金剛石與鈦粉，就得到了包覆cu-sn-ti釬焊料涂層的金剛石。

如圖2所示，使用時，將包覆cu-sn-ti釬焊料涂層的金剛石和粘接料混合燒結(jié)，燒結(jié)后釬焊料涂層就完全形成合金層，即銅錫鈦釬焊料合金涂層5。

抗彎強度測試表明：用釬焊料涂層金剛石燒結(jié)的標準塊抗彎強度為1254.2mpa，比用鍍鈦金剛石燒結(jié)的標準塊強度1173.0mpa大。

實施例2

實施例2與實施例1采用一樣的制備方法，與實施例1不同在于，金剛石釬焊涂層，其中各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅80％，錫15％，鈦5％。

化學(xué)電鍍銅溶液的配方如下：cuso4·5h2o10g/l，酒石酸鉀鈉nakc4h4o6·4h2o30g/l，na2edta10g/l，naoh30g/l，甲醛ch2o20ml/l。

化學(xué)電鍍錫溶液配方如下：k2sno3·3h2o230g/l，koh30g/l，電鍍錫溶液的電流密度為3-15a/dm²，電壓為4-6v。

用該釬焊料涂層金剛石燒結(jié)的標準塊抗彎強度為1211.6mpa。

實施例3

實施例3與實施例1采用一樣的制備方法，與實施例1不同在于，金剛石釬焊涂層，其中各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅75％，錫10％，鈦15％。

化學(xué)電鍍銅溶液的配方如下：cuso4·5h2o15g/l，酒石酸鉀鈉nakc4h4o6·4h2o30g/l，na2edta15g/l，naoh25g/l，甲醛ch2o20ml/l。

化學(xué)鍍錫配方如下：氯化亞錫120g/l，酒石酸鉀鈉150g/l，氫氧化鈉150g/l，次亞磷酸鈉90g/l，溫度為90℃，時間為30～120min。

用該釬焊料涂層金剛石燒結(jié)的標準塊抗彎強度為1234.0mpa。

實施例4

實施例4與實施例3采用一樣的制備方法，與實施例3不同在于，金剛石釬焊涂層，其中各組分按照質(zhì)量百分比如下：銅75％，錫17.5％，鈦7.5％。

化學(xué)鍍錫配方如下：氯化亞錫90g/l，酒石酸鉀鈉200g/l，氫氧化鈉150g/l，次亞磷酸鈉200g/l，溫度為75℃，時間為30～120min。

用該釬焊料涂層金剛石燒結(jié)的標準塊抗彎強度為1266.4mpa。

綜上所述，本發(fā)明直接在金剛石表面做cu-sn-ti釬焊料涂層，在金剛石表面做一層釬焊料，在使用的時候，如圖2所示，把有釬焊料涂層的金剛石和粘接料混合，熱壓燒結(jié)成塊，做成鋸片上用的刀頭。本發(fā)明的金剛石界面結(jié)合強度高，包覆釬焊料涂層的金剛石與其他粘接料燒結(jié)具有更好的結(jié)合力，能很好地解決金剛石脫落的問題。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故但凡依本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍之內(nèi)。