论文部分内容阅读
目前,钎焊金刚石工具已被广泛应用于硬脆材料加工领域。金刚石钎焊材料成为专家学者及企业的研究热点。在保证钎料钎焊强度的前提下,降低钎料熔点、减少成本、提高金刚石工具切割效率和寿命是钎料的研究重点。本文以降低钎料熔点和钎焊温度、提高界面结合能力为出发点,研究新的钎料合金粉末。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等技术手段,对焊后金刚石结合界面情况进行观察分析。通过切割试验,观察分析钎料的使用性能及金刚石颗粒的切割磨损状态。在钎料和金刚石成键原理及结构对应原理的基础上,分析钎料组成元素的作用原理,研究新的镍基和铜基钎料。镍基钎料以Cr、B、Si、Fe和Cu作为添加元素,通过分析Cu含量的变化对钎料熔点、钎焊性能的影响,得到理想的钎料成分。镍基新钎料的成分为NiCu20Cr6.5B3.5Si5Fe8,其熔化温度范围为905~970℃。同样通过分析Ti含量的变化对钎料熔点、钎焊性能的影响,确定铜基新钎料的成分为CuSn8Ti20,其液相线温度为867℃。镍基和铜基钎料粉末的制取采用真空炉熔炼高纯氮气雾化工艺方法。制取的钎料通过SEM观察、氧氮分析和熔点测试,表明用真空熔炼高纯氮气雾化的钎料合金粉末形状、粒度、含氧量符合钎焊金刚石要求,成分准确,加入的合金元素无烧损。采用电阻丝加热氩气保护钎焊方法进行了金刚石颗粒钎焊试验,得到了较好的钎焊工艺参数。NiCu20Cr6.5B3.5Si5Fe8钎料钎焊工艺参数为:升温速率30~35℃/min,钎焊温度1020℃,保温时间15min,冷却速率30℃/min,氩气流量15L/min。CuSn8Ti20钎料钎焊工艺参数为:升温速率25~30℃/min,钎焊温度950℃,保温时间10min,冷却速率30℃/min,氩气流量25L/min。通过钎料与金刚石结合表面形貌的SEM和EDS分析发现,金刚石表面部分发生石墨化转变,其C元素有向钎料层扩散现象,但对钎焊强度影响不大。金刚石结合界面发生明显的化学冶金反应,Cr、Fe、Si等强碳化物形成元素向金刚石界面富集,在界面形成碳化物,而Ti在金刚石表面形成一定方向性的针状化合物。用新型钎料NiCu20Cr6.5B3.5Si5Fe8钎焊的金刚石绳锯切割花岗岩试验表明其出刃速度快,效率高。金刚石绳锯切割寿命为8-10m2/m,延长约2m2/m。