超硬磨料的鍍覆技術(shù)主要有化學(xué)氣相沉積離子鍍熱蒸鍍真空微蒸發(fā)鍍等
上傳者：天津瑞達(dá)拋光研磨噴砂磨料磨具廠家發(fā)布時(shí)間：2017-05-26
由于金剛石的熱穩(wěn)定性差，800℃時(shí)就會(huì)發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變，所以較高的釬焊溫度勢(shì)必會(huì)造成金剛石的熱損傷而使金剛石強(qiáng)度下降；同時(shí)結(jié)合劑中的有害元素會(huì)使金剛石腐蝕和石墨化，因此可在金剛石表面先鍍上一層活性金屬及其合金后再進(jìn)行釬焊。
超硬磨料的鍍覆技術(shù)主要有化學(xué)氣相沉積、離子鍍、熱蒸鍍、真空微蒸發(fā)鍍等?；瘜W(xué)氣相沉積Cr、真空微蒸發(fā)鍍Ti等可有效改善金剛石的表面性能。在釬焊過程中，憑借鍍層的中介作用，除了更易實(shí)現(xiàn)金剛石與結(jié)合劑間的強(qiáng)力冶金化學(xué)結(jié)合外，由于鍍層對(duì)熱空氣中氧的阻隔作用而使金剛石表面的碳原子與氧的反應(yīng)速度大大降低，同時(shí)鍍層中的強(qiáng)碳化物形成元素與金剛石表面的碳原子反應(yīng)生成碳化物，封閉了金剛石表面的懸鍵，增大了氧化反應(yīng)的阻力，從而抑制了結(jié)合劑中的Fe、Co、Ni等元素對(duì)金剛石的腐蝕和金剛石本身的石墨化過程，使釬焊后的磨料仍能保持原來的強(qiáng)度和晶型。
釬焊時(shí)首先在鋼基體上預(yù)鍍覆一層Ni-P合金(熔點(diǎn)為880℃)，然后將鍍膜金剛石排布在合金層上，在1050℃的氬氣中釬焊5min，再冷卻至室溫。磨削試驗(yàn)表明，由于鍍膜金剛石與結(jié)合劑良好的浸潤(rùn)性，有效地避免了磨粒的脫落，大大改善了砂輪的磨削性能，實(shí)現(xiàn)了砂輪壽命和加工效率的大幅度提高。但應(yīng)指出，由于鍍膜金剛石與結(jié)合劑間存在著適應(yīng)性問題，因此只有合適的結(jié)合劑和工藝才能使鍍膜金剛石達(dá)到最佳的物理力學(xué)性能。
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單層高溫釬焊砂輪存在的問題及應(yīng)對(duì)措施
國(guó)內(nèi)外對(duì)單層高溫釬焊砂輪的研究雖已取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但其制造工藝還有待于進(jìn)一步完善。目前存在問題主要表現(xiàn)為：一是采用何種釬料和釬焊工藝才能使金剛石結(jié)合界面上產(chǎn)生具有較高結(jié)合強(qiáng)度的化學(xué)冶金結(jié)合；二是結(jié)合劑層適宜的厚度與均勻性的控制；三是磨料合理有序的排布。對(duì)于提高金剛石與釬料結(jié)合強(qiáng)度來說，其關(guān)鍵是釬焊過程中金剛石、釬料、金屬基體三者間能夠產(chǎn)生化學(xué)冶金結(jié)合，因此合金釬料中應(yīng)含有強(qiáng)碳化物形成元素，(如Ti、Cr、V等)，并爭(zhēng)取在較低的溫度下進(jìn)行釬焊，盡量減小對(duì)金剛石的損傷。研制合理的釬料合金配方是開發(fā)單層釬焊砂輪應(yīng)首先解決的問題。
在工業(yè)化生產(chǎn)釬焊砂輪過程中，嚴(yán)格控制結(jié)合劑層的厚度及均勻性十分必要。釬焊前應(yīng)對(duì)金屬基體表面進(jìn)行去氧化膜處理，對(duì)金剛石和釬料應(yīng)去油去污。釬料中含有強(qiáng)碳化物形成元素并添加適量的B和Si可降低釬料熔點(diǎn)，提高釬料的流動(dòng)性和浸潤(rùn)性；采用粉狀釬料，在真空條件(或惰性氣體保護(hù))下進(jìn)行釬焊。釬焊前磨料的有序排布和釬料布料厚度的一致性對(duì)提高釬焊后結(jié)合劑層厚度的均勻性亦十分重要。
砂輪工作面上磨料的合理有序排布一直是磨具行業(yè)致力追求的目標(biāo)，并有望在單層超硬磨料砂輪上實(shí)現(xiàn)。在開發(fā)釬焊砂輪的過程中，首先按照加工條件的要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)出砂輪的最佳地貌，然后根據(jù)優(yōu)化結(jié)果排布磨料就有可能使開發(fā)出的釬焊砂輪的磨削性能達(dá)到更高水平。在模板上加工出孔徑與金剛石磨粒直徑相當(dāng)、深度為金剛石高度70%的有規(guī)律排布的孔，按孔排布好金剛石，合金釬料熔化后的厚度約為金剛石高度的30%。這種利用孔模板來實(shí)現(xiàn)的釬焊工藝不僅可以保證磨粒的有序排布(等高性好)，而且還可保證金剛石有70%的出露高度。但其在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用尚需進(jìn)一步研究。借鑒激光快速成型技術(shù)的SLS法，激光束在計(jì)算機(jī)控制下對(duì)預(yù)先隨機(jī)排布在砂輪表面結(jié)合劑層上的磨粒按照給定的形貌要求進(jìn)行掃描，有效控制激光強(qiáng)度、脈沖周期和光斑直徑，保證一定的焊接溫度和時(shí)間，這樣被激光掃描到的磨粒就會(huì)按照形貌要求有序地釬焊到砂輪基體上，在去掉未被激光掃描到的磨粒后就得到了磨粒有序排布的單層釬焊砂輪。
借鑒熔融堆積FDM法或三維打印3DP法，采用噴頭在計(jì)算機(jī)控制下將磨粒和粘接劑的混合物按照砂輪形貌要求噴灑在基底上，或采用靜電植砂法將磨料吸附在已涂膠的基底上，烘干后將釬料粉均勻布置于磨粒間再進(jìn)行釬焊。采用靜電植砂法，由于靜電作用使磨粒尖端朝上，因此切削性能強(qiáng)，等高性好。
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