金刚石磨料 烧结 钎焊 电镀工艺
钎焊金刚石磨粒工艺及耐磨性
浅议钎焊金刚石磨粒工艺及耐磨性摘要：与原始金刚石相比，钎焊处理后的金刚石静压强度和抗冲击强度都有不同程度的下降，其中真空热处理金刚石下降少，而钎焊金刚石下降程度较大，这说明钎焊过程中会刚石的确受到了热损伤。
关键词：钎焊金刚石磨粒工艺1 金刚石强度分析当环境温度超过金刚石的热稳定性温度时，金刚石的强度明显下降。
单晶金刚石在单纯高温下会发生氧化和石墨化，金刚石强度会受到影响。
在钎焊环境下金刚石所受热损伤要复杂一些，因为钎焊环境下不仅要考虑高温石墨化，还要考虑钎料与金刚石线膨胀系数不同所导致的热应力及钎料在高温下对金刚石的侵蚀作用等，因而金刚石强度所受影响要大一些。
目前金刚石强度测定方法有两种。
一是金刚石受静力作用下的静压强度：二是金刚石受冲击力作用下的抗冲击强度。
通过对原始金刚石、真空热处理金刚石和钎焊后金刚石强度的测定，可以反映出金刚石在不同工艺下受热损伤的程度。
1.1金刚石的静压强度金刚石静压强度的测定有一定的局限性，(1)金刚石单颗粒本身强度值的分散性。
加热后此因素对测量结果的影响更大。
在显微镜下观察加热后的金刚石可明显看出，有些金刚石中有黑点出现，而有的金刚石无明显变化，而且静压强度的测量仅测定40个颗粒，使得其代表性较差，(2)在静压强度测量中，数据处理是先求平均值，高于平均值2倍的测量值予以剔除，这种数据处理也带来了一定的测量误差。
另外，金刚石工具在使用过程中，金刚石所承受的是冲击力和摩擦力，而非静压力，这使得用冲击强度表征金刚石的性能比用静压强度更具优越性。
从测试结果的方差值看，各种工艺下金刚石静压强度数值的分散性没有很大的变化。
1.2金刚石的抗冲击强度高频感应钎焊与真空炉中钎焊金刚石的抗冲击强度结果相近，强度下降程度都很大，这可能跟抗冲击强度试验本身有关，冲击强度的测定对磨粒试样的准备很严格，试验前要保证试样表面的光洁，无杂质。
而钎焊腐蚀后的金刚石表面有可能同时存在石墨和碳化物，其表面与原始金刚石相比要粗糙，这就会造成冲击过程中磨粒试样间的摩擦、粘附，从而导致实验结果数据偏低，另外，高频感应钎焊测温和温控方面还不能做到完全的精确统一，这也给试验结果造成了一定程度的误差。
金刚石磨具钎焊工艺研究
关键词 钎焊 ； 刚石磨 具 ； 金 磨损 Ｔ １４ Ｑ ６ 文献标识码 Ａ 中图分类号
Ｓｔ ｙ ｏ ｌ ｎｇ ｔ ｃ ｕｄ ｎ ｗｅ ｄｉ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｄｉ ｍ ｏ ｏ ｌ ｌ ｇ ｏ ａ ｎｄ ｔ ｏ ｓ
Ｇ ｕ ａ ｑｎ ｏ Ｘｉｏ ｉ
（ ｈｎ ｚｏ ｓｔｔ ｏ ｒｎ ｕｉ ｌ ｎ ｕｔ ｎ ｇｍｅｔ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０ １ ， ｈｎ ） Ｚ ｅｇｈ ｕＩ ｔｕｅ ｆＡ ｏ ａ ｔａ ｄ ｓｙＭａ ａ ｅ ｎ， ｈｎ ｚｏ ５ ０ Ｃ ｉａ ｎｉ ｅ ｃ Ｉ ｒ ５
文章 编 号 ：０ ６—８２ ２０ ）３— ０ ０— ３ １０ ５ Ｘ（０ ７ ０ ０ ４ ０
金 刚石 磨 具 钎 焊 工 艺 研 究
郭晓 琴
（ 郑州航空工业管理学 院 ， 郑州 ４ ０ １ ）钎料 ， ｃ 利用 ８０ Ｙ Ｇ固体激光器 ， 当控制钎焊工艺 ， 现了金刚石与钢基体的牢 固焊 ０Ｗ Ａ 适 实
维普资讯
２０ ０７年 ６月
金刚石与磨料磨具工程
Ｄ ａ ｎ ＆ Ａ ｒｓ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｉ ｍｏ ｄ ｂ ａｉ ｓＥ ｇｎ ｅ ｎ ｖ ｉ
Ｊｎ ．０７ ｕｅ２ ０
Ｓ ｒ １ １ ９ Ｎ ． ｅ ａ． ５ ｏ ３ ｉ
总第 １９期 ５
第 ３期
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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。
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。
钎焊金刚石技术概述
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。
为金刚石穿上“外衣”的电镀工艺
为金刚石穿上“外衣”的电镀工艺随着工业生产的快速进展，被加工材料的硬度越来越高，一般的金属磨削工具已经不能充足需要，于是人们开始找寻硬度更高的磨料材料。
金刚石硬度很高，既锋利又散热。
假如能将金刚石包镶在各种工具基体上，用来制造一些打磨和切割工具，如何能使金刚石与基体很好的包镶，这就涉及到了一种制造工艺——金刚石电镀。
电镀金刚石是用电镀原理，用镍将金刚石颗粒包镶在工件上，金刚石会被一包镶在基体上，另一露在表面形成坚固耐磨的工作层。
电镀金刚石的目的，是通过在金属工件表面包镶致密的金刚石颗粒，以加添切割和打磨本领。
一、电镀金刚石的特点利用电镀金刚石制造出来的产品，由工件和金刚石镀层两构成，所以这种电镀工艺，能够制造出各种结构不规定，大小薄厚不同以及精度较高的磨削工具。
电镀金刚石通常采纳镍作为金刚石颗粒与基体的结合剂，会将金刚石的1/2或者2/3牢牢包镶在工件上，由于镀层特别坚硬，所以这种电镀金刚石耐磨性特别好，也较不镀层的金刚石不简单脱落。
且能长时间保持金刚石颗粒的锋利度，使磨削效率明显提高。
▲电镀金刚石形貌电镀金刚石在制造过程中采纳的是通电后低温沉积的工艺，由于整个过程没用到高温高压，所以不会对金刚石本身产生碳化，这也保证了金刚石的质量不会降低，更利于提高磨削加工质量。
二、金刚石电镀的原理金刚石在弱酸性溶液中吸附H+，并在电场作用下向阴极缓慢移动，最后吸附在阴极表面。
这样当Ni2+、Co2+、Mn2+不断在阴极表面吸附时，就把吸附在阴极表面的金刚石不断包裹起来，形成金刚石复合镀层。
电解液的加热：电解液通常采纳水浴加热，加热温度<50℃，并采纳自动控温装置。
三、电镀金刚石工艺流程1、金刚石原材料的选择（1）选外观：在成本肯定的前提下，越纯越好，纯洁金刚石应是无色透亮的，而实际上常因含有杂质和缺陷而显黄绿色。
在金相显微镜下察看呈八面体、菱形十二面体、立方体及其聚合体。
（2）选使用性能：按JB2808—79部标，金刚石分为JR1、JR2、JR、JR4四个型号。
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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。
这些工艺的应用，使得金刚石磨料具有了更好的磨削性能和耐磨性，提高了材料的使用寿命和性能，满足了各行各业对高品质金刚石磨料的需求。