钎焊镀钛金刚石钻头的研制及其钻进性能分析

分别使用Ni-Cr和Cu-Sn-Ti等2种合金钎料真空钎焊制作镀钛和无镀层金刚石钻头,通过钻进玻化砖试验,研究了4类钻头的钻进性能。试验结果表明:Ni-Cr钎料钎焊制作的镀钛金刚石钻头与无镀层金刚石钻头比较,钻头平均寿命下降了41.7%;Cu-Sn-Ti钎料钎焊制作的镀钛与无镀层金刚石钻头比较,钻头平均寿命相当,但镀钛金刚石钻头的钻孔效率更高,并对其机理进行了分析。      

Ni-Cr合金钎焊镀钛金刚石的研究

本文利用真空炉中钎焊的方法,采用Ni-Cr合金钎料,适当控制钎焊温度,保温时间和冷却速度,实现了镀钛金刚石与钢基体的高强度连接.并用深腐蚀处理钎焊后的试样,使金刚石脱离基体,用扫描电镜,X-射线能谱,对金刚石表面的碳化物进行了分析,剖析了Ni-Cr合金与镀钛金刚石的接口微区结构.结果表明:在钎焊过程中,钎料在金刚石表面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C,和Cr3C2,其中Cr7C3呈笋状生长,Cr3C2呈片状生长,而Ti却并没有在表面形成碳化物.这主要是因为Ti元素与Ni的结合力大于Ti与C的结合力,因此,实现Ni-Cr合金与镀钛金刚石高强度冶金结合的,是活性钎料中的Cr元素.     

金刚石表面镀钛对金刚石锯片性能的影响

金刚石表面镀钛与否对Co基和Cu-Sn基胎体抗弯强度、金刚石锯片切割性能的对比研究表明,金刚石表面镀钛可提高金刚石工具的寿命切割效率,采用扫描电镜对抗弯强度试验样品断面和使用过的锯片刀头的观察分析,确立了镀钛层与不同胎体的结合类型。     

金刚石表面镀Ti对金刚石制品性能的影响

用真空喷镀的方法，使金刚石表面镀上一层金属钛，然后再用粉末冶金方法制得金刚石的金属材料制品，结果表明，金刚石表面喷镀钛改善了其浸润性，并活化了金刚石表面，最终提高了金刚石金属材料制品的抗弯强度和耐磨性能，从而延长了制品的使用寿命。     

高频感应钎焊镀钛金刚石界面特征的研究

本文用Ni基合金在15秒内升温至1050℃高频感应钎焊镀钛金刚石和无镀层金刚石.通过电镜、能谱和X射线衍射等测试分析了金刚石和钎料界面之间的微观结构.结果显示,钎焊镀钛金刚石表面的碳化铬法向生长且较为致密,钎焊无镀层金刚石表面的碳化铬切向生长且较为疏松.进一步特别设计的实验表明,正是镀钛层改变了钎焊金刚石表面的碳化铬形态.研磨实验证实,法向生长且较为致密的碳化铬同金刚石表面的结合强度较高.     

金刚石微粉表面镀覆对线锯的关键作用分析

在分析电镀金刚石线锯工艺流程的基础上,指出了金刚石上砂是电镀线锯最关键的工艺环节.探讨了各种上砂方法及特点,分析了镀覆金刚石微粉对上砂的作用.指出,采用与金刚石形成化合物结合的镀覆金刚石,如镀钛、镀钨、镀钼、镀铬和复合镀的金刚石,有利于高质量金刚石线锯的生产;避免了采用单一镍镀层产生“双极性”效应,导致镍涂层脱落的问题;具有上砂速度快,上砂容易的特点;镍镀层对镀覆金刚石颗粒迅速整体覆盖,镍镀层生长迅速,与镀覆金刚石结合牢固,出刃高;解决了无镀层金刚石以及单一镀镍金刚石与基体结合力差的问题.因此,镀覆金刚石为生产高质量金刚石线锯提供了有力的技术支持.     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

非晶Ni基合金感应钎焊微粉金刚石的研究

为解决晶态Ni基合金在感应钎焊微粉金刚石过程中熔化温度较高及其对金刚石润湿性差的问题,利用非晶Ni基合金感应钎焊制作微粉金刚石工具。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和金相显微镜等对晶态与非晶Ni基合金及其钎焊微粉金刚石磨头进行理化分析。结果表明:同成分的非晶Ni基合金开始熔化温度比晶态Ni基合金低约20℃,熔化温度区间缩小约30℃;在950℃时,非晶Ni基合金对45号钢基体的润湿性更好,润湿面积是晶态Ni基合金的9.78倍;非晶Ni基合金流动性好,可以实现对微粉金刚石的快速润湿,工具表面微粉金刚石分布均匀,合金钎料对金刚石磨粒的把持强度更高;用非晶Ni基合金感应钎焊金刚石磨头所加工石英玻璃的表面粗糙度Ra及其波动范围皆较小,能较好地满足精密加工的要求。     

镍基钎料真空钎焊镀钨金刚石的研究

为减轻镍基钎料真空钎焊金刚石接头的热损伤与残余应力，采用镀钨金刚石磨粒代替常规金刚石磨粒并将其钎焊到1045钢基体上，对钎焊镀钨金刚石接头的连接性能、热损伤程度及残余应力进行深入研究与分析。结果表明：镍基钎料对镀钨金刚石磨粒展现出良好的润湿性，与钎焊常规金刚石接头相比，钎焊镀钨金刚石接头在结合界面处的裂纹数量及尺寸明显减小。常规金刚石表面生成了致密有序的板条状Cr₃C₂层，而镀钨金刚石表面则形成了向钎料中生长的无序粒状Cr₃C₂层。在镀层的隔离保护作用下，钎焊后的镀钨金刚石磨粒表面的石墨化程度更低，力学性能更优异。同时，镀钨金刚石表面更薄、形貌更合理的Cr₃C₂层有效地缓解了镀钨金刚石接头内部的残余应力，其最大残余压应力相较于常规金刚石的降低9.43%。     

镀钛及合金的金刚石在金刚石工具制造中的应用

本文介绍了采用镀钛及合金的金刚石制造的金刚石工具可以使使用寿命大幅度提高，分析了金刚石镀钛及合金对提高金刚石工具寿命的原因。应用结果表明：镀附后实现了磨料与基体间的强力化学冶金结合，防止了工具制造过程中有害物质对金刚石的损伤，提高了金刚石颗粒的抗压强度、抗氧化能力和热稳定性，是提高金刚石工具寿命和效率的有效途径。     

活性钎料真空单层钎焊金刚石

应用真空钎焊技术，分别采用含有强碳化物形成元素Cr，Ti的BNi2，CuSnNiTi活性钎料进行金刚石的单层钎焊，通过微分扫描式热分析(DSC)及界面能谱分析(EDS)表明，在一定的钎焊温度、时间及真空度下，金刚石与钎料及基体之间均可形成化学冶金结合，但结合的状况及锯切性能随钎料的不同而改变。磨削试验表明CuSnNiTi钎料制成的磨轮具有较高的锋利度和工作寿命。     

钎焊单层金刚石砂轮的现存问题及其对策

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮 ,比传统的单层电镀金刚石砂轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺的现存问题 ,即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度、钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案 ,即利用Ag -Cu -Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3 和Cr2 3 C7实现钎料层与金刚石间的高强度结合 ;通过砂轮地貌优化 ,优化出磨粒排布方式 ,然后按优化的结果排布磨料。研制出了具有磨料出露高度高、有序排布、钎料层厚度一致性、高结合强度、高锋利度的单层钎焊金刚石砂轮。     

双阴极等离子溅射沉积TiC薄膜对金刚石工具性能的影响*

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀TiC处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌和物相分析。使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪检测金刚石的静压强度和冲击韧性。以相同型号和粒度的普通金刚石颗粒为对比样品,讨论了镀TiC处理对金刚石工具的影响。结果表明,金刚石表面形成了一层均匀且致密的TiC薄膜,该薄膜以柱状方式沿垂直于金刚石表面方向生长。在镀层的保护下,金刚石的单颗粒强度和冲击韧性得到了提高。由于镀层改善了金刚石对胎料的润湿性,金刚石工具的冲击强度和抗弯强度也得到了提高。     

钎焊金刚石砂轮高速磨削氧化铝陶瓷的磨损特征

利用真空炉中钎焊工艺制作了钎焊金刚石砂轮,并对氧化铝陶瓷进行高速磨削的磨损研究.实验中,监测了磨削过程中每道磨削的磨削力特征,观察和统计了不同磨削阶段的砂轮表面磨粒磨损状态及变化情况,同时测量了磨粒的出刃高度.结果表明:在高的砂轮线速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒断裂和完全破碎.仅有1.23％的金刚石磨粒是经历“完整-磨平—微破碎—半破碎—断裂(全破)”的失效过程,即磨粒理想的失效路径.通过对钎焊工艺、磨粒承受的载荷以及砂轮表面磨粒浓度和排布方式等因素的分析,阐明了文中钎焊金刚石砂轮中磨粒失效的原因.     

一种牙科单层高温钎焊金刚石砂轮的研制

概述了金刚石工具存在牙科领域的应用和发展状况。针对传统电镀砂轮的缺点，在国内外钎焊金刚石研究的基础上，采用真空炉内高温钎焊的方法，以NiCr13P9合金为钎料，配以少量Cr粉，在高温加压的条件下研制了用于牙科CERECCAD／CAM系统的专用单层高温钎焊金刚石砂轮，并初步探索了高温钎焊金刚石砂轮的制作工艺、适当的钎焊温度及合理的升降温曲线。扫描电镜观察显示在金刚石的周围有银白色的合金包绕，X衍射分析发现有Cr3C2生成，表明在950℃的钎焊温度下实现了金刚石与钢基体间的高结合强度连接。磨削实验亦证实金刚石克有高的把持强度，单高层同温钎焊金刚石砂轮的耐用度及磨削效率较普通的电镀砂轮有了明显提高。     

细粒度金刚石钎焊热损伤的实验研究

采用Cr基钎料对细粒度金刚石在保护气氛下进行钎焊实验,通过SEM对金刚石与钎料界面微观形貌进行了观察分析,利用EDS分析了金刚石、钎料和基体三者之间化学元素的分布情况,借助Raman光谱分析了钎焊后金刚石颗粒的石墨化程度.结果表明:细粒度金刚石钎焊时,钎料爬升较高,钎料中的Cr元素向金刚石磨粒发生偏析,所使用的细粒度金刚石经过高温焊接后,有少许石墨化损伤.     

Ta涂层对CVD单晶金刚石焊接强度的影响

目的 提高金刚石的可焊性,促进金刚石与异质合金的连接。方法 采用双辉等离子体表面合金化(DGPSA)技术在CVD单晶金刚石表面沉积Ta涂层,然后利用Ag–Cu–Ti(Ti的质量分数为2%)钎料合金将Ta涂层单晶金刚石与硬质合金(WC–Co)在真空钎焊炉中进行焊接。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析Ta涂层及焊后截面的物相组成、表面微观形貌、截面微观形貌、元素分布。使用万能试验机对有Ta涂层和无Ta涂层的焊后样品进行剪切断裂试验,对焊接后样品的界面结合强度进行探究。结果 在合金化温度为850 ℃下,随着沉积时间(5、15、30、60 min)的延长,Ta涂层的厚度从0.35 μm增至7.96 μm,晶粒由纳米晶转变为柱状晶,整个涂层由沉积层Ⅰ和扩散层Ⅱ组成,且在金刚石/Ta涂层界面处生成了2种力学性能良好的金属型碳化物,即TaC和Ta2C。焊接接头的剪切强度随着Ta涂层沉积时间的延长,呈先增大后减小的趋势。结论 当沉积时间为30 min时,Ta涂层的厚度为3.47 μm,与WC–Co焊接后其剪切强度达到最大值(115.6 MPa),且大于无Ta涂层焊接样品的剪切强度(75.6 MPa),证明Ta涂层对单晶金刚石的可焊性有明显的促进作用。     

Ni—P合金镀层对人造金刚石性能的影响

研究了Ni-P合金镀层对金刚石性能的影响.金刚石经化学镀+电镀,表面形成Ni-P非晶态合金镀层.该镀层可提高金刚石的抗压强度和热稳定性.     

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石的界面结构及热应力分析

采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石进行真空钎焊实验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行观察分析,采用EDS分析金刚石表面碳化物的成分,利用XRD对焊后金刚石磨料的进行物相分析,采用Raman光谱对焊后的金刚石是否石墨化、残余应力进行分析.结果表明:Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1μm的块状TiC.金刚石在焊接过程的高温下没有发生石墨化.金刚石中的最大拉应力位于磨粒顶部,为60 MPa,最大压应力在底部,为120 MPa.最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.