專利名稱：一種釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于釬焊技術領域，特別涉及一種釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料及其制備 方法。
背景技術：
在電鍍金剛石工具中，金剛石顆粒屬于機械包鑲，易于脫落，且無序排列、凸出低、 容屑空間?。辉跓Y金剛石工具中，金剛石無序排列，金剛石與胎體粉料不能實現完全冶金 結合，出刃自銳問題也難于解決。在此基礎上，釬焊金剛石工具應運而生，正好彌補上述兩 種金剛石工具制備中的缺陷?，F有高溫鎳基釬焊料品種很多，但適合于釬焊金剛石工具的 不多，要么釬焊工作溫度過高(大于ioocrc )，要么釬焊工具的性能不能滿足使用要求。在BNi 系釬料中，BNiIa 成分(wt. % )為 4. 0% 5. 0% Si、13. 0% 15. 0% Cr、 2. 75% 3. 5% B、4. 0% 5. 0% Fe，余量為 Ni，其固-液相溫度為 977°C 1097°C ；ΒΝ 2 的為 4. 0%~ 5. 0% Si,6. 0% 8. 0% Cr,2. 75% 3. 5% Β、2· 5%~ 3. 5% Fe，余量為 Ni, 其固-液相溫度為 971°C 999°C ；ΒΝ 5 的為 9. 75% 10. 5% Si、18. 5% 19. 5% Cr，余 量為Ni，其固-液相溫度為1073°C 1135°C，顯然上述釬料的釬焊溫度都超過1000°C，對 金剛石不利，影響金剛石工具的質量。BNi7的為13. 0% 15. 0% Cr,9. 7% 10. 5% P，余 量為Ni，其固-液相溫度為888°C ；釬焊溫度900°C以上即可，但該釬料磷含量高，會導致磷 揮發(fā)并容易與鋼基體形成脆性相。所以用BNi系釬料釬焊金剛石工具不能完全滿足金剛石 工具的需要。另外，Z186100718鎳基釬焊料的主要成分為Ni-Cr-Si-B-Co-Mo，其抗氧化性、 高溫力學性能、釬焊性能好，熔點適當，但成本偏高。美國密執(zhí)安州的Alloy Metals, Inc. of Troy生產的商標為Amdry-750的釬焊料 標準成分(wt. %)為:4.0%Si，16.5%Cr，4.0%Fe，3.8%B，Ni 余量，其熔點為 1950° F 2000 ° F(相當于 1065. 65 "C 1093. 33 °C )。美國專利 Pat. No. 4776862 主要介紹 Ni-Fe-B-Si系的釬焊料，還有上世紀六、七十年代美國一些專利比如U. SPat. No. 3328189， 3378361，3868235，3615309等介紹一些Ni基釬焊料，但熔點基本上超過1000°C，應用到釬 焊釬焊金剛石工具很容易造成金剛石的熱蝕變和退化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料及其制備方法，由于釬 焊金剛石工具中釬焊對象為金剛石顆粒和鋼基體，并本著如下釬焊料合金粉成分設計原 則①良好的潤濕性，較低的潤濕角；②良好的延展性；③使金剛石有足夠的凸出高度和良 好的容屑能力；④良好的把持力；⑤較低的熔點；⑥較低的成本。在大量的Ni-Cr系成分中 進行篩選，設計和制備并發(fā)明了本釬焊料。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種中_高溫用于釬焊金剛石工具的Ni-Cr系 釬焊料合金粉，并提供上述合金粉的制備方法。本發(fā)明的Ni-Cr系用于金剛石工具釬焊料合金粉成分(wt. % )為2. 0% 2. 5%
3Si，4. 0% 4. 5% Cr，彡 0. 7% C，2. 0% 20. 0% Fe，2. 0% 2. 5% P，1. 0% 1. 5% B，余
量為Ni。本發(fā)明Fe的重量百分數最佳范圍為2. 0% 2. 5%。本發(fā)明C的重量百分數最佳范圍為0. 50% 0. 55%。本發(fā)明的鎳基釬焊料合金粉的固-液相溫度為880°C 930°C，最優(yōu)為 887. 7°C -925. 6°C，釬焊溫度不超過980°C即可，對金剛石不會造成熱損，把持力好強度高， 比高溫鎳基釬焊料綜合性能要好。本發(fā)明提供的上述合金粉的制備方法為高壓水霧化，具體步驟如下(1)按照重量百分數 2.0% 2.5% Si，4.0% 4.5% Cr，0.5% 0.7% C, 2. 0% 20. 0% Fe，2. 0% 2. 5% P，1. 0% 1. 5% B，余量為Ni的化學成分配料；(2)在中頻感應爐內，將C放入爐底，上面放Ni、Fe和Cr塊，待上述塊料熔清時， 放入Si、B和P，于1450°C 1560°C對所有配料進行熔化；(3)在一定的壓力，流量和溫度的條件下，利用高壓水對上述熔體霧化并在霧化桶 內形成所需的粉體。上述霧化的壓力可以在480Kg 850kg，流量在70L/分鐘 150L/分鐘范圍內調 整，霧化溫度控制在1350°C 1560°C。本發(fā)明的有點在于，在Ni-Cr系的基礎上準確控制B、Si、P、C的含量并適度降低 Cr的含量，使其既具有良好的釬焊性能，又對金剛石有優(yōu)秀的把持力，同時又具有較窄的 固-液相范圍，亦即液相溫度不超過950°C，釬焊溫度不超過1000°C，用該釬焊料釬焊的金 剛石工具可以獲得滿意的切割效率和壽命。


圖1為實施例1的粉體的DSC曲線。圖2為實施例2的粉體的DSC曲線。圖3為實施例3的粉體的DSC曲線。圖4為實施例3的粉體X-射線物相分析。
圖5為實施例3的粉體的SEM形貌圖。
具體實施例方式實施例1 本實施例的配方以重量百分比計，具體成分如下Si 8. 0%, Cr 16. 5%, C 0. 6%, Fe 8. 0%, B 3. 5%，余量為 Ni。(1)按上述成分設計的配比進行配料；(2)在中頻感應爐內，將C放入爐底，上面放Ni、Fe和Cr塊，待上述塊料熔清時， 放入Si和B，于1520°C 1560°C熔化；(3)在850Kg壓力，120L/分鐘流量和1560°C的條件下，利用高壓水對上述熔體進 行霧化。霧化后粉末的激光粒度D5(l為30微米左右(過-200目篩子)，氧含量控制在450ppm 以內。上述高壓水霧化設備為小型實驗裝備。圖1為本成分Ni-Cr-B-Si的DSC曲線，測試儀器為美國耐馳公司所生產。固-液相溫度為959. 5°C 1042. 5°C，顯然不滿足設計要求。實施例2本實施例的配方以重量百分比計，具體成分如下Si 2. 5%, Cr 5. 5%, C 0. 5%, Fe 2. 5%, P 3. 0%，余量為 Ni。粉末制備方法同實施例1.圖2為本成分Ni-Cr-P的DSC曲線，測試儀器為美國耐馳公司所生產。固-液相 溫度為933. 6V 1283. 3°C，顯然也不滿足設計要求。實施例3本實施例的配方以重量百分比計，具體成分如下Si 2. 5%, Cr 4. 5%, C 0. 5%, Fe 2. 5%, P 2. 5%, B 1. 5%，余量為 Ni。(1)按上述成分設計的配比進行配料；(2)在中頻感應爐內，將C放入爐底，上面放Ni、Fe和Cr塊，待上述塊料熔清時， 放入Si、B和P，，于1520°C 1560°C熔化；(3)在500Kg壓力，140L/分鐘流量和1560°C的條件下，利用高壓水對上述熔體進 行霧化。霧化后粉末的激光粒度D5(l為20微米左右(過-200目篩子)，氧含量控制在650ppm 以內，松裝比2. 47g/cm3,無流動性。上述高壓水霧化設備為小型實驗裝備。圖3為本成分Ni-Cr系的DSC曲線，測試儀器為美國耐馳公司所生產。固-液相 溫度為887. 7V 925. 6°C，滿足設計要求。圖4為實施例3的粉體X-射線物相分析。利用x-射線粉末衍射方法，對粉體進 行相分析。與Ni的標準峰對比，其峰位發(fā)生明顯的左偏移，而中間化合物比如Cr3Ni2、NiC 等非常微量，說明其基本上形成M的固溶體。圖5為實施例3的粉體的SEM形貌圖。
權利要求
一種釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料，其特征在于，該釬焊料為中 高溫用于釬焊金剛石工具的Ni Cr系釬焊料合金粉，化學成分重量百分數為2.0％～2.5％Si，4.0％～4.5％Cr，≤0.7％C，2.0％～20.0％Fe，2.0％～2.5％P，1.0％～1.5％B，余量為Ni。
2.如權利要求1所述的鎳基釬焊料，其特征在于，焊料合金粉中Fe的重量百分數為 2. 0% 2. 5%, C的重量百分數為0. 50% 0. 55%。
3.—種權利要求1所述釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料的制備方法，其特征在于，包括 以下工藝步驟(1)按照重量百分數2. 0% 2. 5% Si,4. 0% 4. 5% Cr, ≤ 0. 7% C，2. 0% 20. 0% Fe，2. 0% 2. 5%P，1.0% 1.5%B，余量為Ni的化學成分配料；(2)在中頻感應爐內，將C放入爐底，上面放Ni、Fe和Cr塊，待上述塊料熔清時，放入 Si、B和P，于1450°C 1560°C對所有配料進行熔化；(3)在壓力480Kg 850kg，流量在70L/分鐘 150L/分鐘，霧化溫度控制在1350°C 1560°C，利用高壓水對上述熔體霧化，并在霧化桶內形成所需的粉體。
全文摘要
一種釬焊金剛石工具用鎳基釬焊料及其制備方法，屬于釬焊技術領域。該釬焊料為中-高溫用于釬焊金剛石工具的Ni-Cr系釬焊料合金粉，化學成分重量百分數為2.0％～2.5％Si，4.0％～4.5％Cr，≤0.7％C，2.0％～20.0％Fe，2.0％～2.5％P，1.0％～1.5％B，余量為Ni。在Ni-Cr系的基礎上準確控制B、Si、P、C的含量并適度降低Cr的含量，使其既具有良好的釬焊性能，又對金剛石有優(yōu)秀的把持力，同時又具有較窄的固-液相范圍，亦即液相溫度不超過950℃，釬焊溫度不超過1000℃，用該釬焊料釬焊的金剛石工具可以獲得滿意的切割效率和壽命。
文檔編號B23K35/30GK101890593SQ201010237468
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者丁士安, 李斌, 王峻, 金成海, 鐘正剛, 麻洪秋 申請人:安泰科技股份有限公司