金刚石钎焊工具

金刚石钎焊工具

摘要：本文较详细地讲述了金刚石钎焊工具制作的整个过程，并针对钎焊工具的布

砂提出实用的方法、想法及设计思路。

关键词：设备钎料钎剂基体布砂钎焊

金刚石工具有烧结的、电镀的、激光焊接的等，钎焊金刚石工具只所以能够迅速地被用户所认可，这由其本身的结构性质所决定，1、金刚石的出头率高，切磨效率非常高；2、金刚石被钎料紧紧地焊在了基体上，不是机械性包裹而是种化学性结合，因此金刚石在工作中不易脱落。但由于大多数金刚石钎焊产品为单层（也有多层的，据了解还不太成熟），尽管它非常锋利切磨效率高但寿命比不了烧结的；另外钎焊金刚石必须在高温下进行，对金刚石有一定的损伤，重要的是基体在高温下会变形，特别是对于薄锯片（据了解钎焊薄锯片可做到0.3外径100的），因此它不可能完全取代金刚石电镀产品；另外钎焊金刚石工具生产设备投资也较高，生产成本也较高，因此钎焊金刚石工具只会占据金刚石工具市场的一部分，但可以肯定地说钎焊金刚石工具将来会有很好的市场，特别是在一些异形金刚石工具方面，这类工具利润一般都非常大。

在一些资料看到有在空气中高频钎焊的、有真空中频钎焊的、有通保护气体钎焊的、有真空钎焊的。空气中高频钎焊虽然金刚石受热时间短，但对金刚石的损伤、碳化还是很严重的，另外基体、钎料的表层、局部被氧化，降低了钎料对金刚石的把持力及钎料对基体的结合力，还有一些钎料在空气中根本没法用（怕氧化）；在真空下中频钎焊应该可行（钎料在中频圈的感应下会不会从基体上掉下来，我没有中频设备没有做实验不敢枉下结论），通保护气钎焊肯定没太大问题，但会增加生产成本；真空钎焊我个人认为应该是最好的，首先真空环境下钎料的熔化点比常压低50℃到80℃，可以减少高温对金刚石的热损伤，钎料的流动性及对金刚石和基体的浸润性比其他环境下要好。按专家们的理论真空度越高越好，其实真空度在2X10-2Pa左右已基本满足做高档钎焊金刚石工具的要求，对于部分钎料低真空（2Pa左右）也能够做出好的钎焊金刚石工具，但所用金刚石要在16Kg以上。大家都认为真空设备很贵，技术含量很高，其实不然，一台小的真空炉的成本在3、4万左右，当然如果从真空炉生产厂家买，估计需10万以上。强调一点无论是买别人或是自己做真空炉，在炉门上一定要有一个观察孔，以便能够看到炉内的情况，如钎料熔化、爬升等情况。

金刚石与基体的结合强度是由钎料决定，最重要的是钎焊金刚石不是钎料把金刚石机械性地包裹起来而是钎料在金刚石表面生成了一种碳化物，是一种化学健的结合，这就要求钎料成分中必须含有能够在高温下和金刚石生成碳化物的元素（Ti、V、Cr等），目前大多数生产厂家所用的钎料大都含有10℅左右的铬或钛。生产钎焊料的厂家很多，钎料中各元素成份含量也不尽相同，有粉状的、有片状的、有丝线状，镍基的、银基的、铜基的，镍基焊料熔化

点一般在900℃以上，银基焊料熔化点一般在750℃左右，对于金刚石而言钎料熔点越低越好，但象Ti、V、Cr这些能够和金刚石生成碳化物的金属，反应温度都在700℃以上。判断钎料的好坏，主要是看他对金刚石的把持力，爬升力好的、流动性好的对金刚石的把持力不一定强，如BNi-7这种钎料爬升力、流动性好非常好但对金刚石的把持力没有BNi-2、Ni260A、CuSbNiTi这几种钎料强（这是我做实验的结果，也许不正确，因为BNi-7钎焊环境要求较高，我可能没达到），现在已有人专门在研究钎焊金刚石用的特种钎料，焊接强度及外观质量都非常的好。强调3点:1、要求钎料对金刚石和基体有良好的浸润性和结合强度；2、钎料对金刚石最好没有侵蚀性或微侵蚀性；3、钎料的软化点必须高于钎焊金刚石工具在切磨时的局部温度。

钎剂属于钎焊的一种辅料，就如同焊锡用的松香，主要起除去钎料及基体表面的氧化膜，改善钎料对基体金属表面的润湿性，如果所用的钎料纯度很高没有氧化层，基体表面也很干净，用丙酮、酒精、蒸馏水也可用作“钎剂“，有些钎剂厂家在钎焊金刚石用的钎剂里加入了一些活性物质，提高了焊接强度及产品外观质量。有一点必须强调，不论采用哪种钎剂都要在200℃到450℃左右能够将有害物质完全挥发出来，以免影响钎焊质量。

烧结金刚石工具本身对金刚石的要求不是很严，只是不同用途用不同强度的金刚石，但电镀金刚石就要求金刚石的含磁量越小越好，钎焊金刚石也有同样要求，搞金刚石的人都清楚，金刚石含磁量越小其强度越高，几乎是y=-kx+b的比例关系（y=强度，x=含磁量），磁场强度和电流成正比。正是由于金刚石内的磁性物质造成高温下金刚石的损伤，据实验16Kg以下的金刚石在1000℃时有20℅-30℅金刚石被损伤（真空下），16Kg以上的金刚石在1000℃时金刚石被损伤率低于10℅（真空下），因此做高档钎焊金刚石产品金刚石强度要求越高越好，现在大多数厂家用的磁选机最好也只能选到26Kg左右再高就做不到了，学过初中物理的人都知道电磁原理，自己做一台高磁场磁选机也不是件难事。建议一点，如果做磨盘、磨轮用粉状触媒合成的金刚石，如果做切割锯片最好用片状触媒合成的金刚石。

钎焊金刚石工具对基体要求并不太严，但必须满足以下几点，1：基体的软化点必须高于钎料的熔点；2：基体高温下的变形量必须满足工作要求；3：基体必须和钎料有很好的亲合力。

单层金刚石钎焊工具布砂是目前钎焊金刚石工具的关键，也是决定一个公司或个体户能否提高工作效率、能否大批量生产的关键，听说台湾的宋健民能做到，苏州的腾龙也做的差不多。大多数厂家还是纯手工作业，先用钎剂将钎料调成糊状，然后用一个薄金属片或小刷子将钎料涂摸在基体（基体表面必须进行除油、除锈，特别是钎焊处，钎焊处也可做喷砂处理）上，钎料厚度、均匀程度全凭经验，最后将金刚石撒在钎料上（钎料不能干，干了金刚石粘不上），如将金刚石装在一个小瓶里，瓶盖上开一个1-2mm左右长孔，内面衫一筛网，目数和金刚石粒度一致，把瓶拿在手里口朝下振动可较均匀地撒金刚石，将金刚石一颗一颗整齐地放在钎料上，有点麻烦了，这种纯手工作业解决了许多剩余劳动力，特别适合中国国情，但无法保证钎焊金刚石工具的质量，必须想办法解决，对于片状钎料很简单用粘度大的钎剂或者502（不要太多）粘到基体上就可，粉状钎料大都在200目以细，从涂覆的角度说越细越好，钎焊工具基体表面多种多样，平面的、曲面的、沟状的等，对于大批量生采用喷涂法也许可行，先将基体不需要涂覆的地方用薄塑料板、纸胶带（家庭装修用的，此胶带揭掉后没有残留物）、也可定做一定形状的遮挡工件盖起来，有2种方法喷涂：1、将钎料和钎剂按一定比例调好，象喷漆一样喷涂（所用喷枪大小、气压大小，根据工件面积选用，对某些工件喷枪需特制）；2、先将钎剂喷到基体上，然后再喷钎料（用喷粉用的喷枪，对某些工件喷枪需特