钎焊金刚石技术概述
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析摘要：随着我国经济的迅速发展，各种各样的工业材料的应用范围与数量也随之增多，其中以玻璃、陶瓷、石材的使用量最为突出；而作为切割他们的用具——金刚石磨具，也越来越显现出它重要的作用；有调查研究表明：在平板玻璃加工工业这一方面，金刚石磨具的应用呈现稳步增长的趋势。
但与此同时我们也要注意到这样一个事实：金刚石磨具的钎焊工艺与金刚石磨具的使用寿命有着一定的关系。
只有保证了产品的质量，才可以最大程度上的创造出更多的经济效益。
在本文中，我们主要就目前金刚石磨具的钎焊工艺进行研究与分析。
关键词：金刚石磨具；钎焊工艺随着科技的进步，金刚石作为切割材料的一种工具也被广泛使用；随着其合成技术的不断进步发展，金刚石磨具在提高材料的利用率与产量上的优势也逐渐凸显出来，很快便取代了传统的磨具。
在现在看来，在玻璃深加工等各个领域金刚石磨具的应用十分广泛。
1.钎焊工艺钎焊工艺，它主要采用了比母材熔点低的金属材料当做钎料，先将焊件与钎料加热到高于钎料熔点但要低于母材熔化的温度，利用液态的钎料将母材润湿，填充材料之间的接头间隙，与此同时与母材之间形成相互扩散以便最终实现连接各个焊件的一种工艺方法。
但在进行这项工艺之前一定要确保各个工件都进行了严格的清洗与加工：确保工件表面的油污与氧化膜已经去除掉，为钎焊的顺利进行打下基础。
同时还要注意接口装配间的间隙，一般在0.01～0.1毫米之间为最佳。
2.金刚石磨具的钎焊工艺分析金刚石作为一种特殊的材料，以其突出的高硬度、最好的导热性、良好的耐磨性赢得长期关注，同时也是加工各类坚硬材料不可缺少的工具。
金刚石特殊的晶体结构与其他材料有着明显的差别，将其做成磨具对其他物体进行切割是现在应用最广的一种。
用钎焊技术将金刚石与其他材料进行完美的结合，不仅再次增强了其强度，还可以大大提高其使用寿命。
根据金刚石自身的物理性质，因其界面上的结合强度高，所以只需要很薄的结合剂就可以将磨粒很好的保持住，并且裸露度可高达70%～80%。
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析金刚石磨具是一种高硬度、高强度的耐磨材料，具有优异的耐磨性、高热稳定性和化学稳定性，并且可以耐受极高的压力。
这使得金刚石磨具的应用范围非常广泛，如在磨削、修整、切割、打磨等领域都得到了广泛的应用。
金刚石磨具作为一种高精密度机械零部件，制作工艺对其品质和性能影响非常显著。
本文将对目前金刚石磨具钎焊工艺进行分析。
一、金刚石磨具钎焊概述金刚石磨具的加工采用的主要是钻头钻孔加工以及钎焊技术的应用。
传统的金刚石磨具的制作方法即是采用焊接技术，将金刚石和金属基体通过焊接的方法连接在一起。
在目前的金刚石磨具钎焊过程中，常用的金属基体包括钨、钼、钛、铜、铝等。
而金刚石多采用人造金刚石和天然金刚石。
钎焊工艺流程如下：1. 材料准备：金刚石、金属基体、钎料、流动剂。
2. 加热：将金属基体加热到钎料的熔点，使其熔化。
3. 布料：在金属基体上涂布流动剂，并将金刚石放置在其上。
4. 钎接：将熔化的钎料浸入流动剂中，形成钎接液，液体通过表面张力作用将金属基体和金刚石牢牢钎接在一起。
5. 冷却：冷却工件，使其形成坚固的结合。
二、不同金属基体对钎焊影响分析钎焊金刚石磨具时，不同金属基体的选择对钎接质量和加工性能都有很大的影响。
常见的金属基体有铜、铁、钨和钼。
1. 铜基体：铜基体钎焊早期应用非常广泛，其密度小，导热性好，热膨胀系数小，因此容易焊接，并且金刚石与铜的密合性很好，但其软度较高，难以满足高精度和高要求的应用。
2. 铁基体：铁基体钎焊容易，但其承受高负荷时容易发生变形，且铁基体可能难以与金刚石粘合，需要采用表面处理技术。
3. 钨基体：钨基体的加工精度和硬度非常高，其粘合能力较好，但密度大、抗腐蚀能力较差。
4. 钼基体：钼基体钎接效果最好，其具有高硬度、高强度、稳定性好、高耐腐蚀性和高温特性优点。
钼基体的金刚石磨具在应用中得到了广泛认可。
三、钎焊工艺常见问题及解决思路1. 粘接层脱落问题：在钎接过程中，粘接层的质量对工作效果有着决定性影响。
金刚石工件的钎焊
金刚石工件的钎焊金刚石是目前世界上发现并在工业上能大量使用的最硬的材料。
它除了具有超硬特性外，有独特的力学、光学、声学、热学及电学性质，很难找到一种想金刚石这样集多种优异性能于一身的材料。
它既是一种重要的超硬材料，同时也是一种具有特殊用途的新型功能材料。
金刚石晶体结构中，碳原子拥有四价状态，即sp3杂化状态。
金刚石结构的基本特点是每个碳原子与四个邻近的碳原子共用四对价电子，形成4个共价键与周围的原子连接，形成一个四面体。
其键长均0.154mm，它们的方向性很强，分别指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶角。
金刚石晶体是由许多四面体叠加而成。
共价键是饱和键，具有很强的方向性，因使金刚石具有很大的强度。
由于在结晶晶格中碳原子形成的正四面结构在空间的排列有两种形势，从而存在着立方晶系和六方晶系两种金刚石结构。
在金刚石的各种性能中，硬度、耐磨耗性和刚度性能最具特色。
金刚石是迄今地球上最硬的天然物质，在莫氏硬度，金刚石的莫氏硬度为10。
莫氏硬度1~9级之间几乎为等间隔的，而9~10级之间不符合这一等差排列梯度。
碳化硅（Sic）和刚玉（Al2O3）的莫氏硬度为9，碳化钨（WC）为9.5。
金刚石的硬度是刚玉硬度的5倍，石英的12倍，碳化钨的4.7倍，碳化硅的4倍，碳化硼的3.7倍，立方氮化硼的2倍。
需要注意的是，金刚石的硬度呈各向异性，不同晶面和不同方向上的硬度不同。
金刚石的体积弹性模量为5.42×105MPa，比公认体积弹性模量非常大的钨还要大。
虽然金刚石的抗压能力很强，而抗拉强度则不高（硬脆性）。
金刚石的磨耗量因摩擦方法不同而有很大变化，用于钻头的人造金刚石烧结体的磨耗比一般在1：3×104 ~ 1：8×10之间；用作拉丝模的磨耗比在1：105 ~ 1：3×105之间。
由于碳原子稳定特性，以及金刚石是强共价键结合，因而金刚石在常温下的化学性质非常稳定，耐磨碱及其他化学药物的腐蚀。
钎焊技术在金刚石工具中的应用
钎焊技术在金刚石工具中的应用? 钎焊技术在金刚石工具中的应用钎焊技术在金刚石工具中的应用摘要：简要介绍了金刚石工具、工具分类及其制造过程中用到的钎焊技术，分析了金刚石颗粒与基体的连接原理与形式，就金刚石工具行业国内外发展状况评述了钎焊技术的相应发展，阐述了预合金粉末的扩散钎焊现象及有益作用，探讨了钎焊材料、钎焊工艺和钎焊设备的协同规律，提出了金刚石工具行业钎焊技术的发展方向，为国内金刚石工具和焊接行业发展研究提供参考。
关键词：金刚石金刚石工具钎焊材料钎焊技术 1 金刚石工具及其分类金刚石是集多种优异性能于一身的功能材料，它是迄今为止所发现的硬度最高的天然材料，它独特的光学、热学、力学特性又强化了它在功能材料中的地位。
金刚石分为天然金刚石和人造金刚石两大类，其中人造金刚石又有单晶和聚晶之分，这三类金刚石均可用于制造金刚石工具。
近几年，全球人造金刚石产量已达到150亿克拉，中国的人造金刚石产量稳居世界第一。
中国的金刚石工具后发先至，近二十年得到了飞速发展，不仅产量居世界第一，而且发展了品种齐全的新型工具。
金刚石工具的应用领域非常广泛，主要用于石材加工、陶瓷改型、地质钻探、石油钻井和矿业开采行业，在建筑、建材、机械加工、光学玻璃和珠宝加工及电子电器行业也有重要地位[1]。
现代制造业对金刚石工具的需求越来越多，高端装备制造更是越来越依赖金刚石刀具的发展，高速、超速、高精、超精切磨，尤其是硬脆和高硬材料的加工已经离不开金刚石工具[2]。
根据用途，可将金刚石工具分为锯切工具、磨抛工具、刀具、钻探工具、拉丝模等。
金刚石锯切工具按照形状分为金刚石圆锯片、金刚石排锯、金刚石绳锯、金刚石线锯、金刚石内孔锯等[3]。
金刚石圆锯片是目前石材、建筑行业使用最普遍的锯切工具，广泛应用于花岗岩、大理石、陶瓷、混凝土等制品的切割。
在绿色制造大潮中，金刚石圆锯片向多片组合锯方向发展，组合锯与排锯是典型；排锯是将几十根金刚石锯条并排安装在锯机的框架上，切割效率比通常使用的加砂大锯高数倍，切出的板料截面光滑平整，可显著减少磨抛工作量。
金刚石复合片钎焊技术
金刚石复合片钎焊技术针对金刚石复合片钎焊存在的问题，我们通过添加强化元素研制了一系列适宜不同应用对象的银基钎料，并对其熔点、润湿性和强度等钎焊性能进行了研究。
同时，我们探讨了钎焊工艺对钎焊接头强度的影响。
结果表明，在PCD不同的工作条件下，应采用合理的钎焊工艺并选取适宜的钎料。
聚晶金刚石PCD是一种由金刚石微粉与粘结剂在高温高压条件下烧结而成的复合晶体材料。
由于PCD材料具有高硬度、高耐磨性、高弹性模量等显著优点，因此已成为高档机械加工刀具、地质及石油钻头、石材加工工具、混凝土工具等高耐磨工具的首选材料。
但是，PCD的焊接工艺性差，钎焊是目前最常用的焊接方法。
PCD的钎焊主要依靠润湿其中的金属粉或硬质合金基体实现。
由于PCD中金刚石允许的加热温度受限制(一般不允许超过760-800℃)，所以钎料必须选用银基钎料。
然而，常规银基钎料的耐热温度较低、对金刚石和碳化物的润湿性差，因此PCD工具在使用过程中的脱焊成为主要失效形式之一。
因此，选用高性能的钎料并选择合理的工艺是提高PCD钎焊质量的关键。
针对PCD的钎焊特点，我们需要满足以下条件：熔化温度不高于800℃，流铺性适宜钎料耐高温400℃以上，适宜通用的感应钎焊或火焰钎焊，对PCD合金钢和硬质合金的润湿性好。
因此，我们对常用的银铜锌钎料进行了分析和选择，并在含银量50-65的银基钎料基础上添加强化元素，以改善钎料性能。
我们通过分析Co、Ni、Mn等元素在钎料中的作用，确定Co、Ni、Mn作为主要添加元素，提高钎料接头强度。
同时，Si、Sn、In、B、Ti、Re等作为微量添加元素，改善流动性、增加润湿性和降低钎料的熔化温度。
根据以上分析，我们共研制了六种综合性能较好的合金。
钎缝强度主要取决于以下三个因素：被连接材料的组织和状态、钎料和钎剂、钎焊过程。
因此，在制定钎焊工艺时，我们需要考虑被连接材料的焊前处理。
结合面设计是非常重要的，PCD片的形状是由使用要求确定的，基体的槽型对钎焊强度和焊接内应力影响很大。
金刚石磨料 烧结 钎焊 电镀工艺
金刚石磨料烧结钎焊电镀工艺金刚石磨料是一种非常硬的材料，具有优异的磨削性能和高耐磨性。
金刚石磨料广泛应用于机械加工、电子、航空航天等行业，逐渐成为各行各业中不可或缺的材料。
金刚石磨料的生产过程分为烧结、钎焊和电镀三个步骤。
下面我们将详细介绍这三个工艺。
首先是烧结工艺。
烧结是将金刚石颗粒与金属粉末混合后，在高温高压条件下进行热处理，使金刚石颗粒与金属粉末形成牢固的结合。
烧结工艺包括原料的混合、成型和热处理三个步骤。
在原料的混合阶段，金刚石颗粒和金属粉末按一定比例混合，并加入一定的粘结剂，形成均匀的混合物。
混合物经过预压处理后，进入成型阶段。
成型可采用压制法或注射法，将混合物压制成所需形状的坯体。
然后将坯体放入高温高压的烧结炉中进行热处理。
在高温高压条件下，金属粉末熔化，与金刚石颗粒形成结合，最终形成坚固的金刚石材料。
接下来是钎焊工艺。
钎焊是将烧结得到的金刚石工具与金属或合金基体进行连接。
钎焊工艺包括金属基体的清洗、钎焊剂的涂布、加热和冷却四个步骤。
钎焊前，需要对金属基体进行清洗，以去除表面污物和氧化物。
然后在金属基体上涂布钎焊剂，钎焊剂能够降低钎焊温度，并提高钎焊强度。
将烧结得到的金刚石工具放置在金属基体上，然后加热到钎焊温度，使钎焊剂熔化并与金属基体及金刚石工具形成连接。
最后，冷却金刚石工具，使其与金属基体牢固连接在一起。
最后是电镀工艺。
电镀是将金刚石颗粒和金属沉积于基体表面，以提高金刚石工具的耐磨性。
电镀工艺包括基体的准备、电解液的配制、电镀过程和后处理四个步骤。
电镀前，需要对基体进行准备，包括清洗和表面处理，以保证电镀层的质量。
然后准备电解液，通常采用金属盐类和一定添加剂配制而成。
将准备好的基体放入电解槽中，与阳极连接。
将金刚石颗粒加入电解槽，经过一段时间的电镀，金刚石颗粒沉积在基体表面形成金刚石电镀层。
最后，对金刚石电镀层进行后处理，例如抛光和清洗，以提高表面质量。
综上所述，金刚石磨料的生产过程主要包括烧结、钎焊和电镀三个工艺。
钎焊金刚石有序排布技术原理
钎焊金刚石有序排布技术原理咱们今天来讲一个超级有趣的东西，叫钎焊金刚石有序排布技术。
这名字听起来是不是有点复杂？别担心，听我慢慢说就懂啦。
想象一下，我们有很多小小的金刚石，金刚石可厉害啦，它是世界上最硬的东西之一呢。
就像超级英雄一样，能在很多困难的工作里发挥大作用。
但是这些金刚石要是乱七八糟地放在一起，它们的力量就不能很好地发挥出来。
这时候呀，钎焊金刚石有序排布技术就像一个很聪明的小魔法师。
这个技术呢，就是要把金刚石按照一定的顺序排列起来。
就好比我们小朋友排队做早操，每个小朋友都有自己的位置，这样队伍看起来就整整齐齐的。
金刚石有序排列后也是这样，它们能更好地合作。
我给你们举个例子呀。
比如说我们要切割一块很硬的石头。
如果金刚石是乱乱的，可能有的地方切得动，有的地方就切不动，就像一群小蚂蚁没有组织地搬东西，有的往左拉，有的往右拉，东西就很难被搬动。
可是要是用了钎焊金刚石有序排布技术，金刚石就像训练有素的小士兵，排着整齐的队伍去切割石头。
这个队伍里的金刚石一个挨着一个，按照最合适的顺序工作，那切割石头就变得轻松多了。
那这个技术是怎么把金刚石有序排列的呢？其实就像是在搭积木。
我们要把每一个金刚石都放在它该放的地方。
这个过程中呢，就需要一种特殊的东西，就像胶水一样，把金刚石粘在合适的位置上。
这个“胶水”就是钎焊材料啦。
再给你们讲个小故事。
有一个工匠叔叔，他要打磨一块特别精致的玉石。
他一开始用普通的工具，怎么都不能把玉石打磨出他想要的形状，因为那些金刚石工具都是乱乱的。
后来呀，他知道了钎焊金刚石有序排布技术。
他就换了新的工具，这个新工具里的金刚石是有序排列的。
工匠叔叔再去打磨玉石的时候，就像是拿着一把神奇的魔法剑，很轻松地就把玉石打磨得美美的。
这个钎焊金刚石有序排布技术让金刚石变得更有力量，能在更多的地方发挥作用。
不管是切割坚硬的金属，还是打磨漂亮的宝石，只要有了这种有序排列的金刚石，工作就会变得又快又好。
金刚石钎焊工艺的方法
金刚石钎焊工艺的方法1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊金刚石钎焊这门绝活！可能你听到“钎焊”就觉得高深莫测，其实啊，钎焊就像是一种“热恋”，要把不同的材料紧紧地黏在一起。
金刚石这种“硬货”可不是随随便便就能焊上的，得有点技巧。
接下来，我就带你走进这个神奇的世界，让我们一起探索钎焊的奥秘吧！2. 什么是金刚石钎焊2.1 定义说白了，金刚石钎焊就是用金刚石来进行焊接的过程。
金刚石，听着就觉得牛逼吧？它可是地球上最坚硬的材料之一，用它来做刀具、钻头，那简直就是一刀下去，分分钟解决问题！而钎焊则是通过加热金属材料，使得它们在不熔化的情况下，通过填充材料连接在一起。
2.2 应用这种工艺可广泛应用于各种领域，比如说工业制造、建筑施工、甚至是珠宝加工，简直是无处不在。
想想看，如果你是个建筑工人，能用金刚石钎焊技术来打造坚固耐用的工具，那可真是赚到了，放心大胆地去干活，根本不怕坏掉！对了，听说钎焊技术还可以大大提高工具的使用寿命，简直是划算得不行。
3. 金刚石钎焊的步骤3.1 准备工作好了，咱们来说说具体的步骤吧。
首先，得做好准备工作。
就像是打仗前的准备，不能马虎。
你需要将金刚石和焊接的基材清理干净，别让灰尘和油污破坏了这场“盛宴”。
然后，选择适合的钎料，这是至关重要的一步，钎料的选择就像是挑选合作伙伴，得相互匹配。
3.2 加热与焊接接下来，就是加热了。
加热的方法可以有很多，比如说电弧焊、激光焊，甚至是感应焊。
温度得把握好，太高了就把金刚石烤焦，太低了又焊不牢，就像煮面条，水温不够，总是煮不熟。
等到金属材料达到合适的温度后，赶紧把钎料放进去，它们就会融化，然后流入连接的缝隙中。
嘿，瞬间就像小朋友们用沙子堆城堡一样，把两者紧紧粘合在一起。
4. 后期处理4.1 冷却焊接完成后，可别急着高兴，冷却也是个大事儿。
要慢慢来，让焊接部位自然冷却，这样可以避免热应力导致的裂纹，保持连接的强度。
就像是刚泡好的茶，得放一放，慢慢凉下来才好喝。
金刚石钎焊(上)
２１ ０ ０年 ４月
趋
硬
材 料 工 程
ＶＯ ． ２ １Ｚ
Ａｐｒ ２ ０ ． ０１
ＳＵ ＰＥＲＨ Ａ ＲＤ Ａ ＴＥＲ Ｉ Ｌ Ｍ Ａ ＥＮ ＧＩ ＥＥＲＩ Ｎ ＮＧ
金 刚 石 钎 焊（ ① 上）
Ｍ ｉｈ ｃ ａ ｇ， ａ ｓ Ｃ． ｕ ｇ ｃ ａ ｌｓ ｎ Ｊ
虽然钎 焊的化 学连接很 牢 固 ， 但其钎 焊 层通常很 薄， 因此金 刚石可能 自基体与 附着钎 焊 层一 同碎裂脱
落（ ３ 。 图 ）
囝 ３ 在 金 刚 石 磨 料急 剧 切 割 作 用 下钎 焊 层 自基 体碎 裂 脱 落
图 ４ 各 种 不 同 钎 焊 金 刚 石 “ 石 阵 ” 列 金 刚 石 工 具 钻 排
中 图 分 类 号 ： Ｑｌ４ Ｔ ６
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ３ １３ （０ ０ ０ －０ ４ —０ １７ — ４３２１）２ ０ ５ ５
１ 工 具 胎 体 中 的金 刚石 的 粘 结
金 刚石 是 已知 最硬 的材 料 ， 它也 是最 具惰 性 的 但 物 质 。由于 其活性 较 低 ， 刚 石磨 料可 顺利 高效 切 割 金 其 他各种 材 料 。 是 ， 但 众所 周 知 ， 刚石 也难 于 固着 在 金
小， 结果 ， 刚石 磨料 常 常 脱 落 而 在 工具 表 面 形 成洞 金
穴。
图 １ 电 镀 镍 在 每 颗 金 刚 石 周 围 形 成 凹形 形 貌
① 收 稿 日期 ：０ Ｏ Ｏ — ２ ２１— １ ５
４５
从 １７ ９ ５年 开始 ， 料工 业 推 出单 层 钎 焊 金 刚石 磨 工具 ， 钎焊 可在界 面形成碳 化物 的化 学连接 （ ） 使 图２ ， 金刚 石和金 属形成 无缝 隙连接 。 由于 此强力 接合 ， 金
金刚石的钎焊工艺
!
金刚石钎焊时的钎料 在金刚石刀具的钎焊过程中有许多困难! 针对钎料制备
料 # 并且其熔点较低 # 不仅可以使应力得到释放 # 并且使 <% 溶 于其中 # 提高接头强度 ! 目 前 # 在 国 内 ;’8948<% 合 金 的 成 分 一 般 为 # $;’%DAHAL #
过程中存在的钎料制备过程复杂" 成形困难等问题# 开发了 制 备 过 程 简 单 " 钎 焊 效 果 好 的 涂 层 钎 料 1%89: 和 1%8(% 钎 料 "
目前" 金刚石钎焊润湿性的研究工作主要集中于加入活 性元素的 -:@49 钎料 $ 国内众多研究单位对钎料与金刚石的润 湿性作了大量研究 $ 文献 +#, 利用扫描电镜技术及 A 射线结构分 析 " 研 究 了 -:@49@78 钎 料 在 金 刚 石 上 的 润 湿 状 况 $ 经 过 能 谱 仪和电子探针对垂直于界面的方向进行定点成分分析" 可以 观 察 到 -: " 49 " 78 " 4 各 元 素 都 有 明 显 的 浓 度 梯 度 $ 经 过 A 射 线 结 构 分 析 " 表 明 界 面 上 有 784 生 成 " 从 而 降 低 了 金 刚 石 与 钎 料之间的表面张力 " 提高了金刚石表面的润湿性 $ 文 献 +!, 用 石 墨 代 替 金 刚 石 " 研 究 了 -:@49@78 钎 料 与 石 墨 的润湿性 $ 大量试验显示 78 与石墨中的 4 形成的 784 断口呈韧窝 状 " 证明了金刚石与 784 之间的结合强度和 784 内部的结合强度 相差不大 $ 文 献 +", 研 究 了 铜 合 金 对 金 刚 石 颗 粒 和 钢 基 体 的 润 湿 性 以 及润湿角 & ! 钎 焊 后 的 结 合 强 度 ! 钎 缝 硬 度 之 间 的 关 系 " 发 现 铜合 金 钎 料 中 " 如 果 45 含 量 提 高 " 钎 料 对 金 刚 石 的 润 湿 角 & 将 会减小" 这主要是由于在钎料与金刚石的界面上发生化学冶 金反应 " 生成了 45 的碳化物层 $
激光钎焊金刚石 残余应力
激光钎焊金刚石残余应力
激光钎焊是一种高能量密度的钎焊方法，可以用于金刚石的连接和修复。
在激光钎焊过程中，激光束被聚焦在金刚石接合处，通过局部加热使金刚石表面溶化，并与焊料相互融合，形成连接。
然而，激光钎焊金刚石可能会引起一定的残余应力。
主要原因包括以下几个方面：
1. 温度梯度引起的热应力：激光钎焊过程中，金刚石表面被高能量的激光束加热，形成高温区域，而其周围则呈现低温或室温状态。
这种温度梯度会导致金刚石表面的热膨胀不均匀，从而引起热应力。
2. 相变引起的体积变化：金刚石的熔点较高，激光加热时局部区域会出现液态金刚石，然后迅速冷却凝固成固态金刚石。
这种相变过程会引起金刚石结构的体积变化，从而产生残余应力。
3. 焊缝形成引起的收缩应力：激光钎焊过程中，焊接材料与金刚石表面相互融合形成焊缝，而焊缝的形成会产生焊接材料的收缩。
这种收缩会导致金刚石接合处产生残余应力。
残余应力对金刚石的性能和稳定性有一定影响。
若残余应力过大，可能导致金刚石出现开裂、断裂等问题。
因此，在激光钎焊金刚石过程中，需要进行合理的控制和管理，以降低残余应力的产生，从而提高金刚石的质量和使用寿命。
金刚石钎焊(下)
金刚石钎焊(下)Michacl sang;James C.Sung【摘要】金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属(烧结或电镀)胎体中.由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出.此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制.而且,金属胎体和工作对象(被切割岩石)相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加.金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂.因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高.当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物.这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降.此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应.当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚.这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率.一种金刚石矩阵有序排列设计(grid)是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度.因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度.这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低.【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2010(022)003【总页数】5页(P43-47)【关键词】金刚石钎焊;金刚石修整器;抛光垫修整器;金刚石粘结;金刚石分布;化学机械平坦化【作者】Michacl sang;James C.Sung【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TQ1641 工具胎体中的金刚石的粘结金刚石是已知最硬的材料,但它也是最具惰性的物质。
由于其活性较低,金刚石磨料可顺利高效切割其他各种材料。
但是,众所周知,金刚石也难于固着在工具胎体中,所以,金刚石从胎体中脱落曾是工具寿命受到制约与限制的最主要的原因。
用于粘结金刚石磨料的三种类型的材料中,树脂结合剂太弱,不能牢固把持住金刚石;陶瓷结合剂太脆,不能承受冲击。
钎焊金刚石工具技术
钎焊金刚石工具技术摘要：钎焊金刚石工具,金刚石出刃可以是金刚石高度的2/3 ,所以钎焊金刚石工具磨削效率高,且有利于冲刷磨屑,表面磨粒不易因堵塞而失去磨削能力。
与单层电镀金刚石工具相比，钎焊单层金刚石工具由于金刚石出刃高，容屑空间大，金刚石与基体之间的结合强度高而成为近年来超硬材料工具的热门研究领域。
本文分别从钎料选择、钎焊设备、钎焊工艺和金刚石有序排布四个方面来论述钎焊金刚石工具技术，并对该技术的前景进行了展望。
关键词：金刚石钎焊技术；钎料；钎焊专用设备；钎焊工艺；金刚石有序排布1.概述电镀金刚石工具中, 金刚石仅能用镍金属作机械包镶, 故易于脱落, 且金刚石无序排列, 凸出低、容屑空间小; 在孕镶烧结金刚石工具中, 金刚石无序排列, 出刃自锐问题难于解决, 金刚石与粉料也很难实现冶金结合。
这两种工艺都不能充分有效地利用金刚石的锯切性能。
而钎焊金刚石工具有上述两种金刚石工具无可比拟的优越性,所以近10年来金刚石钎焊工艺引起了人们的重视(见图1)。
图1.钎焊金刚石工具与电镀金刚石工具界面结合情况对比钎焊金刚石工具采用金刚石表面金属化技术,以活性钎料或镍基钎料焊接金刚石, 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, 这大大提高了金刚石的把持力，另外,金刚石可凸出2ö3,且不易脱落,又创造了切割锋利, 排屑好的有利条件,再加上金刚石在工具表面合理规则均布, 充分利用了金刚石的切割作用, 既能节省金刚石用量, 降低工具成本, 又提高切割效率。
可以说, 这一技术正好适应了我国国民经济发展的大力节约能源资源, 加快建设资源节约型、环境友好型社会的要求。
鉴于金刚石钎焊工具的极大优越性与良好的发展前景, 引起了国内高校、科研院所及企业的极大关注与参与, 并且正积极地开展研发工作, 根据钎料种类、钎料中活性元素加入方式、钎焊方式的不同，国内外对钎焊金刚石工具的研究成果见见表1。
铜基钎料真空钎焊金刚石
Abstract The high2strength bonding between diamond grit and steel matrices was realized by using a Cu2based alloy under controlled brazing conditions. The interface between the Cu2based alloy and diamond grit was analyzed by using scanning electronic m icroscopes and X—ray diffraction. The formation mechanism of carbide layers was discussed. Testing results show that the Ti element in the alloy is accumulated onto diamond surface and reacts w ith C element the surface to form all TiC layer. A s a result, metallurgical bonding is p roduced between the alloy and the diamond grit. Keywords diamond grit; brazing; metallurgical bonding
(2)铜基钎料钎焊后与钢基体的实现高强度结 合。
(3) B5 的最佳钎焊工艺是 880 ℃～900 ℃, 10 m in～15 m in即可达到工艺要求 。
高频钎焊金刚石复合片的工艺要求
高频钎焊金刚石复合片的工艺要点一、概述：（一）钎焊高频焊是钎焊的一种加热方法，钎焊是利用熔点比焊件金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的工件联接起来的一种焊接方法。
钎焊时钎料熔化为液态而母材保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿，毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（溶解、扩散或产生金属间化合物），冷却凝固形成牢固的接头，从而将母材连接在一起。
（二）聚晶金刚石复合片聚晶金刚石复合片是在硬质合金基片上，于5万大气压和1500℃高温下，烧结一层聚品金刚石所构成的复合体。
聚晶金刚石复合片可以充分利用聚品金刚石层的高硬度、高耐磨性能，而由复合片的硬质合金基体承受切削岩石时的冲击载荷，防止聚晶金刚石破碎。
（三）钎剂的作用1、去除钢体、复合片和钎料表面的氧化物，为液态钎料在钢体、复体片基体上的铺展和钎料向复合片渗透创造必要条件。
2、液态钎剂薄层覆盖钢体、复合片和钎料表面，避免它们的二次氧化，阻止金刚石层碳化。
3、起界面活性作用，改善钎料对钎焊面的润湿，促进钎料流动，填充间隙，形成光滑致密的钎缝。
（四）高频钎焊PDC复合片的特点1、PDC复合片基体是碳化钨类硬度合金，PDC的钎焊实际上是钎焊硬度合金。
2、高频钎焊是在大气条件下的钎焊， PDC的金刚石层在大气条件下耐热温度低，钎焊温度应该控制在700℃以下。
3、受钎焊温度的限制，PDC的钎焊润湿性为不如硬度合金。
（硬度合金钎焊温度在880℃以上）4、PDC钎焊最直接的钎焊问题是脱焊。
5、导致脱焊的关键因素是钎缝强不够、钎焊工艺不当。
6、钎焊前硬度合金钎焊面未经磨光，硬度合金钎焊面上的氧化层会妨碍钎料的湿润作用，影响钎缝强度。
7、在所有钎焊工艺参数中，钎料选用、钎焊温度和保温时间是最重要的。
其次加热速度和冷却速度也对焊缝有较大的影响。
8、钎焊温度应适当高于钎料溶化温度25～50℃。
钎焊温度过高，会使钎料产生氧化和气孔；钎焊温度过低，会使钎缝未焊透或夹渣；9、足够的保温时间是钎料与基体相互扩散，形成牢固接合所必需的，但保温时间过长则易产生夹渣、气孔。
金刚石磨料 烧结 钎焊 电镀工艺
金刚石磨料烧结钎焊电镀工艺金刚石磨料、烧结、钎焊、电镀是现代工业中常用的工艺技术，它们在多个领域发挥着重要作用。
本文将从人类视角出发，以生动的方式描述这些工艺的过程和应用。
一、金刚石磨料金刚石磨料是一种采用金刚石颗粒作为磨料的磨削工艺。
金刚石具有极高的硬度和耐磨性，使其成为理想的磨料材料。
在金刚石磨料的制备过程中，首先需要将金刚石颗粒与粘结剂混合，形成磨料糊状物。
然后，将磨料糊涂抹在合适的基材上，并经过干燥和硬化的处理，最终制成金刚石磨料。
金刚石磨料广泛应用于工业加工中，例如对金属、陶瓷、玻璃等材料的磨削和抛光。
其高硬度和耐磨性使得金刚石磨料能够快速、高效地去除材料表面的不平整和污染物，使其表面变得光滑。
这在制造精密零件和装饰材料时尤为重要。
二、烧结烧结是一种将粉末材料通过高温加热处理使其颗粒结合的工艺。
在烧结工艺中，首先将粉末材料放置在特定的模具中，然后通过加热使其颗粒间发生烧结反应，形成致密的固体材料。
烧结工艺广泛应用于金属和陶瓷的制造中。
通过烧结，可以使粉末材料的颗粒间结合更紧密，提高材料的密度和强度。
同时，烧结还可以使材料的孔隙率降低，提高其耐高温和耐磨性能。
因此，在汽车制造、航空航天、电子器件等领域中，烧结工艺都发挥着重要作用。
三、钎焊钎焊是一种利用金属焊料在工件表面加热至一定温度下，使焊料熔化并与工件表面形成牢固连接的工艺。
在钎焊工艺中，焊料首先被加热并熔化，然后涂抹在工件接合处，通过冷却后形成可靠的焊接连接。
钎焊广泛应用于各个领域的制造中，例如汽车、航空航天、电子器件等。
相比于传统的焊接工艺，钎焊可以在较低的温度下进行，避免了材料的变形和退火。
此外，钎焊还可以实现不同金属材料的连接，提高了产品的多样性和可靠性。
四、电镀电镀是一种利用电化学方法在金属或其他导电材料表面沉积一层金属薄膜的工艺。
在电镀过程中，首先将工件浸入含有所需金属离子的电解液中，并通过外加电流的作用使金属离子还原为金属原子，从而在工件表面形成金属薄膜。
金刚石刀具的焊接技术
前端的金刚石如何与后部的金属柄焊接，其焊接材料又是哪种材料本篇文章来源于“中国金属加工在线”转载请以链接形式注明出处网址：/zhidao/q/q32.htm楼层: 1金刚石与后部金属柄的焊接通常是用火焰钎焊焊接的,其焊接材料采用铜基钎料,牌号可用HL105(型号BCu58ZnMn),钎剂可用硼砂或硼砂与硼酸的混合物．也许还有个事项得说明一下，就是最普遍的方法是采用气焊的方法．回答者：beizhangnx - 操作员1级- 提交时间:2008-4-24 10:25:00--------------------------------------------------------------------------------楼层: 2保护气体钎焊金刚石所用钎料为银铜钛合金，合金银、铜、钛的成份比例分别为68.8%、26.7%和4.5%。
保护气体为氩(95%)与氢(5%)的混合气体。
焊接在如图3所示的半开放式腔体进行。
钎焊工艺过程如下：(1)充分清除金刚石和金属基体表面上的氧化物；(2)在保护气氛加热基体及钎料，直至钎料熔化并均匀散布于基体的指定位置，然后冷却；(3)在基体的正确部位放置需焊接的金刚石，充入保护气体后重新加热至钎料熔化温度，再缓慢冷却至室温。
采用钎焊法装卡金刚石刀头具有以下优点：焊接强度高，焊接面的剪切强度可达340MPa，可将重量仅为0.02克拉的金刚石刀头牢固地焊接在刀杆上；可在钎焊后对金刚石刀头再进行精磨，以保证刀具几何角度的加工精度；可使刀具前刀面高于刀杆，从而保证切屑排出顺畅，使切削过程及工件表面质量更加稳定可靠；可大幅度提高金刚石刀具的系统刚性。
本篇文章来源于“中国金属加工在线”转载请以链接形式注明出处网址：/zhidao/q/q32.htm硬质合金的焊接工艺现状与展望作者：佚名文章来源：网上搜集点击数：359 更新时间：2008-1-5 19:21:50硬质合金是一种以难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC等)为基体，以过渡族金属(Co，Fe，Ni)为粘结相，通过粉末冶金方法制备的金属陶瓷工具材料，它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及化学性质较为稳定等优点，广泛应用于切削工具、耐磨零件、采矿与筑路工程机械等领域【1】。
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金刚石钎焊技术
特点：
具有共价键结构的金刚石与一般的金属之间有很高的界面能，难以焊接，而一般的机械镶嵌、物理吸附没有足够把持力。
自 20 世纪 90 年代初以来，国外及我国台湾地区先后研究采用高温钎焊工艺开发新一代金刚石工具，利用活性金属元素（如 Ti 、 Cr 、 Mo 、W等）在金属钎料与超硬磨粒界面处形成化学冶金结合，大大提高了结合剂对金刚石磨粒的把持强度，使砂轮使用寿命显著提高。
难点：
但钎焊金刚石工具仍存在金刚石易石墨化、金刚石钎焊界面脆性金属间化合物影响钎焊强度、钎焊接头残余应力集中等钎焊质量问题。
同时，由于高效精密制造技术的发展，对金刚石磨粒钎焊技术又提出了钎料能够根据磨粒磨损状态智能地控制金刚石脱落、钎料与金刚石之间磨损率匹配、提高钎焊接头散热性能和增大容屑空间等新要求。
评价方法：
主要从金刚石钎焊微观形貌特征、钎焊金刚石刀具摩擦磨损性能、金刚石钎焊强度、金刚石钎焊接头残余应力等方面来评判金刚石钎焊质量。
1.微观形貌特征：金刚石表面形貌和钎料形貌，以及金刚石、钎料和基体三者之间的界面
化合物形貌等。
其中，金刚石表面形貌可以反映出其热损伤或石墨化程度，钎料形貌可以反应出钎料对金刚石的润湿铺展程度，金刚石、钎料和基体三者之间的界面化合物形貌可以反应出三者之间的化学冶金反应状态。
2.摩擦磨损性能：在磨粒磨削加工过程中，磨粒承受来自工件的冲击作用和接触产生的
热载荷。
倘若钎焊接头强度不足把持住高负荷加工状态的磨粒，磨粒将产生非正常脱离。
根据此原理，开展金刚石磨粒摩擦磨损试验，其结果可以用来评判钎焊性能。
3.强度：钎焊强度是高性能钎焊接头的重要直接评判标准，根据受力方向分为抗拉伸强
度和抗剪切强度 , 抗拉伸强度虽然能直接反映材料界面上结合键的强弱，但抗剪切强度更符合磨粒磨削加工过程中受力状态。
4.残余应力：残余应力是影响金刚石钎焊接头性能的重要因素，残余应力过大将导致钎焊
接头萌生裂纹，导致磨粒在加工过程中产生不正常脱落或磨损。
影响因素：
钎料粉末、镀覆金刚石类型、钎焊工艺参数（包括钎焊温度、保温时间、钎焊气氛等）
钎料：
（1）熔点：熔点不能高于金刚石石墨化温度，也不能过低，若熔点太低，则在磨削过程中，可能因为较高的磨削温度导致钎料软化，造成磨粒过早脱落。
目前， Ni-Cr 钎料应用最广泛，但其钎焊温度较高（ 900℃以上），金刚石有石墨化的倾向，影响钎焊金刚石的强度和工具寿命。
（常用钎料为镍基合金→钎焊温度太高使金刚石石墨化→通入磷蒸汽降低镍基合金熔点→含磷的钎焊把持力不够→用镀Ti、Cr金刚石改善结合强度）
（2）润湿性：钎料对金刚石具有良好的浸润、扩散作用。
较好的浸润、扩散作用可以保证钎料与金刚石磨粒之间形成牢固的化学冶金结合，提高钎焊强度。
张凤林等通过在钎料合金中添加Cr 、Ti 金属粉，改善了钎料合金对金刚石的润湿性能。
（3）稳定性：钎料应具有稳定、均匀的成分，以减少钎焊过程中的偏析现象和易挥发元素的损耗。
（4）强度：钎料具有一定的强度和硬度。
在磨削过程中，如果钎料强度和硬度不够，那么将导致自身快速磨损，失去对磨粒把持能力。
Khalid 等通过分析金刚石、钎料和基体三者之间的界面，发现 Ti 元素的加入也使钎料本身的强度增大，耐磨性增大，但是Ti 含量过多，会导致合金熔点升高，以及金属化合物增多，钎焊接头脆性增大。
（5）残余应力：避免由于物理性能的不匹配导致金刚石与钎料截面处产生较大的残余应力。
金刚石镀膜:
金刚石镀膜是指在金刚石表面镀覆一层亲和性金属，并且使镀层与金刚石之间发生牢固的化学键合，降低金刚石的表面能，使之易于被金属结合剂所浸润，改善金刚石表面的可焊性，实现金刚石与金属之间的强力冶金结合。
马伯江等通过使用表面镀覆了一层非晶态碳膜的金刚石颗粒进行钎焊实验，发现浸没在钎料层下面的金刚石表面生成了形核质点分布较均匀的铬碳化合物，钎料对金刚石具有良好的钎焊效果。
邓朝晖等利用 Cu-10Sn-5Ti 钎料粉末在钢基体上真空钎焊镀 Ti 金刚石，发现金刚石由于镀 Ti 层的保护隔离作用，大大降低了热损伤和石墨化，且金刚石的晶型完整。
钎焊工艺参数：
虽然按金刚石钎焊过程加热不同，钎焊工艺可分为高温炉中钎焊，高频感应钎焊，激光烧结钎焊等，但是不论那种钎焊工艺，对金刚石钎焊性能的影响都主要通过钎焊温度、保
温时间、钎焊氛围等钎焊工艺参数来实现。
钎焊温度以及保温时间：
钎料的熔化填充，以及熔化的钎料与金刚石表面的化学冶金反应的过程都离不开钎焊温度大小和保温时间作用。
向孙祖等认为钎焊温度对钎焊接头质量和磨粒分布均匀性，以及钎料在磨粒表面的爬升高度产生重要影响。
徐正亚等研究了不同保温时间的钎焊金刚石试样磨削性能，得出了如果缺乏保温阶段，界面反应产物的量很少，只在金刚石磨粒的局部有少量的化合物生成，磨粒易脱落。
钎焊气氛：
由于金刚石在高温下易氧化和石墨化，金刚石的钎焊工艺一般是在真空或保护气氛下进行的，但不同的钎焊气氛对金刚石钎焊形貌、中间碳化物生成情况、金刚石石墨化及磨粒破损形式等的影响不同。
陈燕等在真空和Ar气两种不同的氛围中，进行了炉中钎焊金刚石磨粒的试验研究，得出了不同的钎焊气氛导致不同金刚石磨耗特性等结论。
伍俏平等人利用 Cu-10Sn-5Ti 钎料粉末，在空气、Ar气保护和真空气氛下分别对金刚石进行钎焊试验，发现在 Ar 气保护和真空钎焊时，钎料充分润湿和铺展，金刚石石墨化程度很小。