Ni-Cr合金钎焊金刚石磨粒的试验研究

通过两种Ni-Cr合金在石墨表面润湿性实验，观察合金对石墨润湿过程，考察作为钎焊单层金刚石工具用合金钎料对金刚石的浸润性能。针对钎料对金刚石的浸润特点，采用恰当的加热方式和工艺来完成这种单层金刚石工具的钎焊，并利用扫描电镜和能谱仪分析钎焊后钎料与金刚石的过渡层特征，显示了这种紧密的化学冶金结合。观察样品经重负荷磨削后的工作面，发现金刚石正常损耗，无脱落。最后，考察钎焊后金刚石冲击强度下降的程度并分析其原因，说明了采用合理的工艺来减小这种高温钎焊对金刚石所造成的热损伤的必要性。     

真空钎焊无镀覆和镀钛金刚石磨粒的实验研究

以Ni-Cr合金为钎料,对无镀膜和表面镀钛两种金刚石进行钎焊研究,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.SEM和EDS等分析结果表明在一定的钎焊温度、时间及真空度下,钎料与两种金刚石均形成化学冶金结合.钎焊后无镀膜金刚石表层碳化物沿金刚石法线方向生长;而镀钛金刚石表层碳化物的生长方向为金刚石切线方向.对两种式样进行磨削实验发现,Ni-Cr合金对金刚石有很强的"把持力",在磨削过程中金刚石出现宏观破损,无金刚石脱落现象.     

钎焊金刚石微观形貌与磨粒磨损状态关系研究

采用两种不同镍基钎料,适当控制钎焊工艺,制备出Ⅰ、Ⅱ两个钎焊样品.试样深腐蚀后对单颗金刚石表面和磨削后的金刚石磨粒微观形貌进行了分析.金刚石表面碳化物形貌为颗粒状物质的试样Ⅰ中金刚石的磨损过程为原始形貌-微破碎-大块破碎-断裂;而金刚石表面碳化物形貌为针柱状物质的试样Ⅱ中金刚石的磨损过程为原始形貌-断裂.     

钎焊金刚石工具的研究综述

一篇包括：引言,金刚石工具钎焊设备与工艺,钎料,3D打印技术,有序排布,金刚石钎焊质量的评价方法,金刚石性能主要影响因素,金刚石工具的发展趋势等研究的综述性文章。通过此文可以了解到利用钎焊金刚石技术制作的高温钎焊金刚石工具的优势。目前主流工艺以感应钎焊和真空钎焊为主。铁基钎料的主要优点,3D打印技术已成为一种新型热门制造技术。     

钎焊单层金刚石工具的研究现状评述

在电镀和烧结金刚石工具广泛应用的今天,钎焊单层金刚石磨具以其独特的优势受到国内外研究者的重视,一些产品已经面世.文章从加热方式和钎料两个方面介绍了当前国内外钎焊单层金刚石工具的研究成果,分析存在的问题,在此基础上指出了钎焊单层金刚石工具的工艺发展方向.     

钎焊金刚石工具制备的研究现状和进展

钎焊技术是近几年发展起来的一项金刚石制品制作新技术.文章综述了该项技术的优越性以及金刚石钎焊料、专用设备、工艺、工具的研究和现状;并对该项技术的前景进行了展望.     

金刚石钎焊(上)

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。     

金刚石钎焊(下)

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。     

钎焊金刚石线锯的失效模式研究

利用钎焊金刚石线锯在不同切割参数下对单晶硅材料进行切割,观察线锯钎料层和线锯断口形貌,结合对线锯切割受力的理论分析,研究线锯的失效模式及机理.研究结果表明,线锯的失效主要有正常失效和非正常失效,正常失效模式主要是线锯表面裂纹扩展引起的脆性断裂,非正常失效的主要模式是由于切割参数的不恰当而导致线锯的意外拉断和钎料层的脱落.     

Ni-Cr合金钎焊单层金刚石磨料的试验研究

单层钎焊超硬磨料工具有着传统电镀工具无法比拟的优异性能.利用高频感应加热的方法,以Ni-Cr合金为钎料,通过控制电流和加热时间,实现了金刚石与钢基体的牢固连接.利用恒压划擦磨损实验对钎焊后的金刚石工具性能进行了评价,在整个划擦磨损过程中都没有发现金刚石整颗脱落,金刚石磨粒的磨损过程为正常磨损.     

钎焊多层金刚石薄壁钻的性能研究

采用钎焊法制备多层金刚石薄壁钻,并对空白胎体及孕镶胎体的密度、抗弯强度等机械性能和钻头的使用性能在相同的工艺条件下与烧结钻头进行对比。结果表明:钎焊空白胎体和孕镶胎体的密度高,抗弯强度较大。钎焊钻头金刚石的出刃高度比烧结钻头提高了12.5%。钎焊钻头比烧结钻头的使用寿命提高了17.75%,但效率降低了4.63%。     

钎焊金刚石取孔钻的制备及其钻削性能研究

由于金刚石与钎料合金之间高的结合强度以及高的金刚石出刃,钎焊金刚石工具比电镀和烧结金刚石工具拥有更优异的加工性能.使用钎焊法分别制备了单层和多层金刚石取孔钻,通过对硅酸盐玻璃的钻孔实验,对比了单层金刚石取孔钻和多层金刚石取孔钻的使用寿命及加工效率.结果表明:钎焊多层金刚石取孔钻的寿命是单层取孔钻的3倍,但其加工效率比单层取孔钻略低.通过扫描电镜(SEM)对两种取孔钻失效后的表面微观形貌进行观察,发现金刚石与钎料之间具有很高的结合强度,钎焊多层金刚石取孔钻在加工过程中能够实现金刚石的连续出刃.     

钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻及其性能研究

采用钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻,观察了金刚石的出刃高度以及胎体与金刚石的微观形貌,并对多层均布钻头进行钻进实验。结果表明:钎焊金刚石的出刃高度可达70%。在钎焊过程中,Ni-Cr合金钎料中的活性元素Cr向金刚石表面富集,Ni-Cr合金钎料中的Ni、Cr原子和胎体中的Co原子相互扩散使得胎体与金刚石结合牢固。钎焊多层均布钻头在工作中能够实现金刚石的自锐,具备连续加工能力。     

钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响

在钎焊金刚石工具制造过程中,金刚石/钎料/基体之间的界面反应产物和微观结构决定了钎料钎焊金刚石与基体之间的结合强度.因此,对界面反应产物及组织微观结构进行研究,进而探讨钎焊工艺的优化十分重要.文章对钎料与基体界面显微组织形貌,高频感应钎焊界面微观,钎焊层的微观组织,钎焊金刚石微结构,钎焊接头界面组织,激光钎焊界面微结构...     

钎焊金刚石取孔钻加工实验研究

采用高温钎焊法制备了金刚石取孔钻,进行了对硅酸盐玻璃的钻孔实验.结果表明,加工150个孔之前,取孔钻磨损平稳,之后呈现剧烈磨损状态.钻孔效率随加工孔数增多而下降.通过扫描电镜(SEM)对取孔钻加工前后表面和被加工孔孔壁表面微观形貌进行观察,发现在失效时,取孔钻的唇面上的金刚石磨损严重,呈现金刚石的剧烈磨损、磨平和脱落现象.加工孔壁在加工的后期,表面质量由于工具的磨损而大大下降.     

Study on enhancement of diamond nucleation on fused silica substrate by ultrasonic pretreatment

Fused silica substrates were pretreated by the ultrasonic vibration in the diamond powder slurry (UVDS). The influence of UVDS parameters such as the grain size of diamond powder, the liquid medium used to form the slurry, the weight ratio of diamond powder to liquid medium and the pretreatment time on the diamond nucleation density (DND) were systemically investigated. The grain size of diamond powder greatly affected the DND, the larger the grain size the higher the DND in our experiment conditions. The DND was about the same using acetone or ethanol or hexane medium. The best weight ratio of diamond powder (grain size 20–40 μm) to liquid medium was ∼1/60. Under appropriate pretreatment and CVD conditions, the DND of ∼10¹⁰ cm⁻² was obtained on fused silica substrates. Continuous ultra-thin diamond films with uniform and smooth surface (diamond grain size: ∼150 nm and surface roughness: ∼6 nm) were synthesized in an improved hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) system. Nano-damaged sites on the pretreated surface mainly enhanced the DND and shortened the incubation time of nucleation.     

钎焊金刚石工具钻孔加工工程陶瓷的扭矩研究

文章采用钎焊法制备出三种不同粒度的金刚石钻孔工具,并对工程陶瓷材料SiC和Al2O3进行孔加工实验,分析在不同的主轴转速、进给速度以及冷却液的种类和浓度的条件下钎焊工具扭矩的变化。结果表明:扭矩随着主轴转速和进给速度的增加而增大,且随着金刚石粒度的增大而相应增加。扭矩随着冷却液Op10和十六烷基三甲基溴化氨浓度的增加而相应减小,且都小于水冷却,其中加入十六烷基三甲基溴化氨冷却液产生的扭矩最小。     

加快金刚石钎焊工艺及其制品的发展与产业化

文章指出发展金刚石钎焊工艺的重要性,介绍了该钎焊工艺在我国的研究与发展,提出进一步发展金刚石钎焊工艺必须解决的关键技术问题,包括生产高质量的热稳定性好的金刚石、钎焊合金、专用焊接设备,发展金刚石规则有序排列钎焊工艺与多层金刚石钎焊制品等.在产品方面,要逐步取代电镀制品,发展金刚石钎焊绳锯与线锯,将钎焊工艺用于机械加工工具、矿山、煤田、油田钻具的焊接,以及用于切割铸铁、半导体工业的晶圆加工工具.