钎焊金刚石工具性能影响因素研究

钎焊金刚石工具性能影响因素研究

王丽卿，吴占海，郭佳

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳110850）

1引言

钎焊金刚石工具采用金刚石表面金属化技术，以活

性钎料或镍料焊接金刚石，通过强碳化物形成元素或合

金，使金刚石与工具胎体实现冶金化学结合，提高了金刚

石的把持力；另外，与电镀金刚石工具凸出1/3相比，钎

焊金刚石工具可凸出2/3，不易脱落，切削锋利，排屑较

好，充分利用了金刚石作为工具材料的优异性能，既能节

省金刚石材料用量，降低工具成本，又提高切削效率［1，2］。

因此，研究影响钎焊金刚石工具性能因素非常必要。

2不同钎焊料对工具性能影响

金刚石工具的焊接强度主要取决于钎焊料合金对金

刚石与金属基体的结合性能和钎焊工艺。根据元素与金

刚石的结合原理，研究了组成钎焊料的低熔点连接元素

（Ag、Cu、Zn、Sn）、强碳化物形成元素（Ti、Cr、W）和高强度

连接元素（Ni、Co、Mn、Si、B）在金刚石钎焊中的作用，进而

配制适合焊接不同钎焊条件的金刚石颗粒的钎料合金［9］。

钎料合金的不同配置与配比，对钎焊金刚石工具的

性能有着很大的影响，对几种不同类型的钎焊料进行研究，如表1。

表1表明：金刚石焊料的选择对工具的性能有很大影响，针对具体金刚石工具应用条件状况，对于焊料的选择是不同的，对焊料的整体应用选择的原则为［1，2］：①钎料对金刚石应有良好的润湿性，较低的润湿角；②钎料与金刚石形成有效的冶金化学结合，具有良好的把持力；③钎料有很好的爬升能力，使金刚石有足够的凸出高度和良好的容屑能力；④钎料有良好的铺展性；⑤钎料有较低的熔点，以降低钎焊温度，防止金刚石石墨化或氧化；⑥钎料有较低的成本，进而降低钎焊工具成本。

3钎焊气氛对其性能影响

金刚石钎焊的温度较高，在空气中，能使金刚石工具石墨化与氧化，影响金刚石工具的使用性能。因此，通常在真空焊接或Ar气保护状态下钎焊金刚石工具［13，15］。

南京航空航天大学陈燕等研究了钎焊气氛对金刚

摘要：钎焊金刚石工具的性能直接影响被加工工件的加工质量及工具寿命。通过对钎焊金刚石不同钎料、钎焊气氛、钎焊金刚石界面结构与微观形貌的研究，得出不同钎料和钎焊气氛对钎焊金刚石工具的作用实质为产生了不同的钎焊金刚石界面结构与微观形貌。钎焊金刚石界面结构与微观形貌是影响金刚石工具性能直接原因。

关键词：钎焊金刚石工具；钎焊料；钎焊气氛；界面结构；微观形貌

中图分类号：T G454文献标识码：A文章编号：1002－2333（2010）07－0042－04

Study on Impact on the Performance Factors of Brazed Diamond Tools

WANG Li-qing,WU Zhan-hai,GUO Jia

（AVIC Shenyang Aircraft Corporation,Shenyang110850,China）

Abstract：The performance of brazed diamond tools is directly affect the quality of machining workpiece and the tool life.It is researched by this paper that the different diamond brazing materials,different brazing atmosphere,different brazing diamond interface structure and morphology.Studies have shown that different brazing materials and different atmosphere on the role of brazing diamond tools in real terms to generate a different brazing diamond interface structure and micro-morphology.It is directly reason that brazed diamond interface structure and micro-morphology to affect the performance of diamond tool.

Key words：brazed diamond tools;materials for vacuum brazin;brazing atmosphere;interface structure;micro-morphology

表1几种不同钎焊料的优缺点

类型

Ni-Cr合金钎料［3，10］

Ag-Cu-Cr

合金钎料［3，11］

Ag-Cu-Ti

合金钎料［12，13］

CuMn基含Ti预合金

钎料［14］

优点

Ni具有优良的耐腐蚀性和耐

氧化性；Cr与金刚石中的C

反应生成Cr7C3，此钎焊料结

合强度高，可以获得较高的

把持力。

钎料中的Cr与金刚石中C

生成CrC，与钢基体形成

（Fe x Cr y）C，具有较好的把持

力与结合强度。

金刚石表面生成TiC，钎料能

与金刚石实现高强度连接，

钎焊温度较低，对金刚石无

热损伤。

预合金胎体中的Ti原子与金

刚石表层的C原子反应生成

TiC，提高金刚石的把持力。

缺点

800℃时易产生石墨化

转变，而钎焊温度高达

1080℃,造成金刚石热

损伤。

钎焊温度低于800℃，

相反会使金刚石石墨

化和氧化；温度过低造

成能源浪费。

Ag-Cu-Ti钎料制备表

明：限于薄带状使用；Ag

含量较高，成本大。

控制TiC层不能太厚且

不能连续分布于金刚石

表面，否则会产生裂纹，

使金刚石颗粒脱落。