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国内高温钎焊金刚石工具的研究状况

　　在国内外钎焊金刚石研究的基础上，专家采用真空炉（真空度为0.2Pa）内高温钎焊的方法，以NiCr13P9合金为钎料，配以少量Cr粉，在高温（950℃）加压（4.9MPa）的条件下进行钎焊，从而实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。钎料均匀分布于砂轮表面，金刚石已被牢固钎焊，触摸砂轮表面感觉相当锐利粗糙。钎料在金刚石磨粒间分布均匀，金刚石出刃高度高。其耐用度较电镀砂轮有了明显提高，工作后仅有少量金刚石脱落。

　　专家利用高频感应钎焊的方法，用Ag-Cu合金和Cr粉共同作中间层材料，在空气中感应钎焊35秒，钎焊温度780℃，实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。姚正军等利用在 Ar气保护炉中感应钎焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做钎料，真空感应钎焊30秒，钎焊温度1050℃，实现了金刚石与钢基体的牢固连接。利用扫描电镜和 X射线能谱仪，结合X射线衍射结构分析，发现在钎焊过程中Cr元素金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr3C2和Cr7C3，这是实现合金层与金刚石有较高结合强度的主要因素。磨削实验采用大切深、缓进给、重负荷进行，从砂轮磨削后的表面形貌来看，没有金刚石整颗脱落，金刚石磨粒属正常磨损，说明金刚石有较高的把持强度，适合于高效磨削加工。

金刚石厚膜刀具的焊接

金刚石与一般的金属及其合金之间具有很高的界面能，致使金刚石不能被一般的低熔点合金所浸润，可焊性极差。目前主要通过在铜银合金焊料中添加强碳化物形成元素或通过对金刚石表面进行金属化处理来提高金刚石与金属之间的可焊性。

①活性钎料法

焊料一般用含Ti的铜银合金，不加助熔剂在惰性气体或真空中焊接。常用的钎料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的制备方法是电弧熔炼法和粉末冶金法。Ti作为活性元素在焊接过程中与C反映生成TiC，可提高金刚石与焊料的润湿性和粘结强度。加热温度一般为850℃，保温10分钟，缓冷以减小内应力。

②表面金属化后焊接

金刚石表面的金属化是通过表面处理技术在金刚石表面镀覆金属，使其表面具有金属或类金属的性能。一般是在金刚石的表面镀Ti，Ti与C反应生成TiC，TiC与Ag-Cu合金钎料有较好的润湿性和结合强度。目前常用的镀钛方法有：真空物理气相沉积（PVD，主要包括真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀等），化学气相镀和粉末覆盖烧结。PVD法单次镀覆量低，镀覆过程中金刚石的温度低于500℃，镀层与金刚石之间是物理附着、无化学冶金。CVD法Ti与金刚石发生化学反应形成强力冶金结合，反应温度高，损害金刚石。

    瑞士A K Chattopadhyay等用火焰喷镀法（氧—乙炔焊枪）把钎料合金（72%Ni，14.4%Cr，3.5%Fe，3.5%Si，3.35%B，0.5%O2）镀于工具钢基体上，并将金刚石（不包衣）布排于焊料层面上，然后在1080℃、氩气保护下感应钎焊30秒来实现金刚石与钢基体结合。钎料合金中的Cr作为一种强碳化物元素，在钎焊过程中向金刚石表面富集而实现金刚石的表面金属化。

　　Wiand等在美国专利上介绍的方法是：焊料(Ni-Cr)金属粉加有机粘结剂制成钎焊漆，把包衣金刚石粘在工具钢基体上，然后涂附钎焊漆，再加热到一个适中的温度并保温一定时间以排除挥发物质。在真空炉（真空度1.333×10-2Pa）或干式氢气炉中加热到 1100℃左右，保温1小时，钎焊的同时完成金刚石的表面金属化。