專利名稱：一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領(lǐng)域，尤其涉及一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的 制作方法。
背景技術(shù)：
目前，金剛石工具主要有燒結(jié)和電鍍兩種。燒結(jié)金剛石工具是利用金屬粉末和金 剛石磨料顆?；旌蠅褐茻Y(jié)制成，金剛石磨料顆粒與胎體材料界面幾乎不潤(rùn)濕，基本沒(méi)有 化學(xué)冶金結(jié)合；電鍍金剛石工具只是依靠鍍層機(jī)械包埋鑲嵌金剛石磨料顆粒，金剛石和鍍 層界面上幾乎沒(méi)有結(jié)合強(qiáng)度。這兩種金剛石工具在較重負(fù)荷作業(yè)時(shí)，由于對(duì)金剛石磨料顆 粒的把持力不足造成金剛石磨料顆粒過(guò)早脫落，金剛石磨料顆粒的利用率低，工具壽命短。 近幾年，國(guó)內(nèi)外研究用釬焊法制作金剛石工具，在釬料中加入活性元素(如Ti、Cr、V、W), 改善了釬料對(duì)金剛石磨料顆粒的潤(rùn)濕性，金剛石磨料顆粒、釬料、基體之間形成化學(xué)冶金結(jié) 合，解決了工具上對(duì)金剛石磨料顆粒把持力不足的問(wèn)題，但是同時(shí)也帶來(lái)了新的問(wèn)題，釬焊 溫度較高，金剛石熱損傷較嚴(yán)重，釬焊工具的自銳性較差。Ni-Cr合金自身硬度較高，耐磨性 較好，釬焊后對(duì)金剛石具有足夠的把持力，但在使用過(guò)程中釬料層的高度和金剛石出露高 度不能保持合適的比例，使金剛石工具在使用后期金剛石出露高度較低，不夠鋒利，磨削效 率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有自潤(rùn)滑功能金 剛石工具的制作方法，包括磨輪、鉆頭和鋸片等，可用于石材、混凝土、玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金 等材料的切割、鉆孔和磨拋加工。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題采用以下方案一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方 法，包括以下步驟
(1)向Ni-Cr合金中添加具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒；石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì) 量的2 20% ；
(2)將Ni-Cr合金與石墨顆粒的混合物攪拌均勻，共同組成釬焊金剛石工具的釬料；
(3)按金剛石工具金屬基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作金剛石工具成型毛坯；
(4)將金剛石工具成型毛坯放入加熱爐，采用釬焊工藝，加熱溫度為90(Tll0(rC，保溫 Γ20分鐘，使Ni-Cr合金分別與石墨顆粒和金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制作出具有自潤(rùn)滑 功能的金剛石工具。所述的Ni-Cr合金為Ni-Cr-B-Si合金。石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì)量的5 10%。所述的釬焊方法為真空釬焊工藝或感應(yīng)釬焊工藝或保護(hù)氣氛釬焊工藝。本發(fā)明向金剛石工具的釬料中引入具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒，能有效提高金剛石 工具的使用性能及潤(rùn)滑效果儲(chǔ)屑能力，使其具有較高的磨削效率；利用磨削加工過(guò)程中機(jī)械滑擦和擠壓作用促使石墨顆粒釋放成膜，顯著提高金剛石工具和工件之間的潤(rùn)滑行為， 減少磨削生成熱，降低磨削溫度，提高加工質(zhì)量，使金剛石超硬磨料工具的潛能充分發(fā)揮。


圖1金剛石工具釬焊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，包括以下步驟
(1)向Ni-Cr合金中添加具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒；石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì) 量的2 20% ；
(2)將Ni-Cr合金與石墨顆粒的混合物攪拌均勻，共同組成釬焊金剛石工具的釬料；
(3)如圖1所示，按金剛石工具金屬基體1、釬料2、金剛石磨粒3的順序制作金剛石工 具成型毛坯；
(4)將金剛石工具成型毛坯放入加熱爐，采用釬焊工藝，加熱溫度為90(Tll0(rC，保溫 Γ20分鐘，使Ni-Cr合金分別與石墨顆粒和金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制作出具有自潤(rùn)滑 功能的金剛石工具。所述的釬焊方法為真空釬焊工藝或感應(yīng)釬焊工藝或保護(hù)氣氛釬焊工藝。向金剛石工具的釬料中引入具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒，釬焊時(shí)石墨顆粒優(yōu)先與氧 氣反應(yīng)，減少金剛石和氧氣發(fā)生反應(yīng)，降低金剛石一部分熱損傷，提高金剛石工具的使用性 能；釬料中的石墨顆粒相當(dāng)于氣孔，可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和儲(chǔ)屑，提高潤(rùn)滑效果儲(chǔ)屑能力；利用 磨削加工過(guò)程中機(jī)械滑擦和擠壓作用促使石墨顆粒釋放成膜，顯著提高金剛石工具和工件 之間的潤(rùn)滑行為，減少磨削生成熱，降低磨削溫度，提高加工質(zhì)量，使金剛石超硬磨料工具 的潛能充分發(fā)揮；石墨顆?？膳c釬料Ni-Cr合金在氬氣保護(hù)釬焊過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形 成具有較好力學(xué)性能的界面微觀過(guò)渡結(jié)構(gòu)，確保兩者之間優(yōu)異的物理匹配和化學(xué)相容性； 石墨以小顆粒的形狀存在于釬料中，相當(dāng)于釬料層的總面積減少，同時(shí)降低降低一定的強(qiáng) 度和硬度，釬料層和金剛石的磨削速率保持合適的比例，金剛石始終具有較高的出露高度， 具有較高的磨削效率。實(shí)施例2 —種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si 合金，其中 Cr 17%, B 3. 5%, Si 4. 0%，C 為 1%，F(xiàn)e <5.0%，余量為 Ni。石墨顆粒 直徑為lOMffl，其質(zhì)量占釬料總質(zhì)量的4%。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒)機(jī)械攪拌 10分鐘，按金剛石工具鋼基體、釬料、金剛石磨粒順序制作工具毛坯，金剛石工具基體材料 為鋼基體。將工具毛坯放入加熱爐，在1010°C、保溫1分鐘工藝下進(jìn)行真空保護(hù)釬焊，使含 有石墨顆粒的Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再隨爐冷卻至室溫出爐。其它同實(shí)施例1。實(shí)施例3 —種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si 合金，其中 Cr 17%, B 3. 5%, Si 4. 0%，C 為 1%，F(xiàn)e <5.0%，余量為 Ni。石墨顆粒 直徑為lOMffl，其質(zhì)量占釬料總質(zhì)量的6%。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒)機(jī)械攪拌 10分鐘，按金剛石工具金屬基體、釬料、金剛石磨粒順序制作工具毛坯，金剛石工具基體材 料為鋼基體。將工具毛坯放入保護(hù)裝置中，在1030°c、保溫30秒工藝下進(jìn)行感應(yīng)釬焊，使含有石墨顆粒的Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，冷卻至室溫取出試樣。其它同實(shí)施例1。實(shí)施例4 一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si 合金，其中 Cr 17%, B 3. 5%, Si 4. 0%，C 為 1%，F(xiàn)e <5.0%，余量為 Ni。石墨顆粒 直徑為lOMffl，其質(zhì)量占釬料總質(zhì)量的6%。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒)機(jī)械攪拌 10分鐘，按金剛石工具金屬基體、釬料、金剛石磨粒順序制作工具毛坯，金剛石工具基體材 料為鋼基體。將工具毛坯放入加熱爐，在1030°C、保溫1分鐘工藝下進(jìn)行氬氣保護(hù)氣氛釬 焊，使含有石墨顆粒的Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐。其它同實(shí)施例1。實(shí)施例5 —種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si 合金，其中 Cr 13%, B 3.5%，Si 4.0%，C 0.6%，F(xiàn)e 4%，余量為 Ni。石墨顆粒質(zhì) 量占釬料總質(zhì)量的10%，石墨顆粒直徑為20-50 μ m。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒) 機(jī)械攪拌10分鐘，按金剛石工具基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作工具毛坯，金剛石工具 基體材料為鋼基體。將工具毛坯放入加熱爐中，在1060°C、保溫10分鐘工藝下進(jìn)行氬氣保 護(hù)氣氛釬焊，使含有石墨顆粒的Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫 出爐。其它同實(shí)施例1。實(shí)施例6 —種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si 合金，其中 Cr 6%, B 3.5%，Si 4.0%，C 0. 06%, Fe 3%，余量為 Ni。石墨顆粒質(zhì) 量占釬料總質(zhì)量的7%。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒)機(jī)械攪拌10分鐘，按金剛 石工具基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作工具毛坯，金剛石工具基體材料為鋼基體。將工 具毛坯放入加熱爐中，在1050°C、保溫5分鐘工藝下進(jìn)行真空保護(hù)釬焊，使含有石墨顆粒的 Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨爐冷卻至室溫出爐。其它同實(shí)施例1。實(shí)施例7 —種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，Ni-Cr合金選用 Ni-Cr-B-Si合金，其中Cr 8%, B 2%, Si 2. 5%, C 0. 6%, Fe 5%，余量為Ni。石墨顆粒質(zhì)量占 釬料總質(zhì)量的5%。將釬料(Ni-Cr-B-Si合金與石墨顆粒)機(jī)械攪拌10分鐘，按金剛石工 具基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作工具毛坯，金剛石工具基體材料為鋼基體。將工具毛 坯放入加熱爐中，在1060°C、保溫5分鐘工藝下進(jìn)行氬氣保護(hù)氣氛釬焊，使含有石墨顆粒的 Ni-Cr-B-Si合金和金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，冷卻至室溫出爐。其它同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，其特征在于包括以下步驟(1)向Ni-Cr合金中添加具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒；石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì) 量的2 20% ；(2)將Ni-Cr合金與石墨顆粒的混合物攪拌均勻，共同組成釬焊金剛石工具的釬料；(3)按金剛石工具金屬基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作金剛石工具成型毛坯；(4)將金剛石工具成型毛坯放入加熱爐，采用釬焊工藝，加熱溫度為90(Tll0(rC，保溫 Γ20分鐘，使Ni-Cr合金分別與石墨顆粒和金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制作出具有自潤(rùn)滑 功能的金剛石工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的Ni-Cr合金為Ni-Cr-B-Si合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì)量的 5 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的釬焊方法為真空釬焊工藝或感應(yīng) 釬焊工藝或保護(hù)氣氛釬焊工藝。
全文摘要
一種具有自潤(rùn)滑功能金剛石工具的制作方法，包括以下步驟向Ni-Cr合金中添加具有潤(rùn)滑功能的石墨顆粒；石墨顆粒的含量占整個(gè)釬料總質(zhì)量的2~20%；將Ni-Cr合金與石墨顆粒的混合物攪拌均勻，共同組成釬焊金剛石工具的釬料；按金剛石工具金屬基體、釬料、金剛石磨粒的順序制作金剛石工具成型毛坯；將金剛石工具成型毛坯放入加熱爐，采用釬焊工藝，加熱溫度為900~1100℃，保溫1~20分鐘，使Ni-Cr合金分別與石墨顆粒和金剛石磨粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制作出具有自潤(rùn)滑功能的金剛石工具。本發(fā)明能有效提高金剛石工具的使用性能及潤(rùn)滑效果儲(chǔ)屑能力，使其具有較高的磨削效率。
文檔編號(hào)B23K1/008GK102059423SQ20101056544
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者盧金斌, 孟普, 王志新 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院