一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法技术

本发明专利技术公开了一种细粒度超硬磨料工具的电镀‑钎焊复合制备方法，包括清洗、预镀、上砂、补料和钎焊等步骤。本发明专利技术结合电镀和钎焊工序，实现对细粒度磨料磨粒的均匀排布、能制备结构复杂的工具、且易于大规模的自动化生产；又具备钎焊工艺对磨粒把持力大、磨粒出露度高、容屑空间大、切削效率高、使用寿命长等诸多优点，并大幅降低对细粒度磨料磨粒造成的热损伤；并且在电镀过程中减少化学药剂的使用，降低对环境的污染，也符合绿色生产。

A composite preparation method of electroplating and brazing for fine-grained superhard abrasive tools

【技术实现步骤摘要】
一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法
本专利技术属于超硬磨料工具制造
，特别是涉及一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法。
技术介绍
随着工业科学技术的不断发展，硬脆性材料在机械工业、化工行业、发动机、航空航天、信息技术、半导体等众多行业的应用越发广泛。硬脆性材料由于其独特的材料结构，使其具备优良的耐磨损、耐热、耐腐蚀、高硬度等综合性能，但同时导致其可加工性差、加工效率低、成品质量难以保证等诸多加工难题。超硬磨料工具(如金刚石工具)被认为是加工硬脆材料较佳的工具选择。目前在实际生产过程中所用到的细粒度超硬磨料工具主要由电镀工艺制备而成，电镀法工艺简单、精度高、磨料磨粒排布均匀、能制备结构复杂的工具、且能实现大规模的自动化生产；但其对磨粒的把持为机械包埋，把持力较低导致磨粒较早发生脱落，实际生产中工具的消耗量大。此外，普通电镀制备前对工具基体进行化学除锈、有机溶剂除油、酸侵蚀等工序，会引入化学试剂等，导致化学药品的排放较大，容易造成环境污染。近些年，高温钎焊超硬磨料工具由于其对磨粒把持力大、磨粒出露度高、容屑空间大、切削效率高、使用寿命长等诸多优点，使其成为热点技术；但钎焊过程中高温对磨粒造成较大热损伤，使其技术的应用主要局限在大颗粒磨料磨粒工具的制备中，同时钎焊工具制备过程存在着磨粒难以自动上砂导致人工成本高、以及人工上砂后磨粒排布均匀性差等问题。目前高温钎焊过程中使用的钎料合金主要为Ni-Cr基钎料合金，基于前期的研究表明：由于触媒元素Ni的存在，高温加热过程中磨粒发生石墨化并造成较大的热损伤。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种结合电镀工艺和钎焊工艺的优点，解决超硬磨料工具在电镀生产应用过程中出现的磨粒较早发生脱落和过多引入化学试剂的问题，并且解决超硬磨料工具在钎焊生产应用过程中出现的磨粒均匀性差和高温加热过程发生石墨化而热损伤的问题。并大幅降低超硬磨料工具对细粒度磨料磨粒造成热损伤的一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法。为了达成上述目的，本专利技术的技术方案是：一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，包括如下步骤：(1)清洗：先使用超声波清洗机在无水乙醇或者丙酮中清洗工具基体，去除工具基体表面上的油污和氧化物并晾干；(2)预镀：在晾干的工具基体的工作区预镀上一层电镀基质金属，形成预镀合金层；(3)上砂：将细粒度磨料镀在工具基体的预镀合金层上，使细粒度磨料埋入沿预镀合金层厚度方向1/5～1/4深的位置，保证触碰预镀合金层上的磨粒时不脱落即可，得到镀磨粒区；(4)补料：在镀磨粒区补充活性钎料合金，得到工具毛坯，该活性钎料合金与步骤(2)电镀工序中的电镀基质金属为除去镍基合金外的同一金属基合金；(5)钎焊：将制好的工具毛坯进行钎焊。采用上述技术方案后，本专利技术一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，具有以下有益效果：本专利技术结合电镀工艺和钎焊工艺，在钎焊工序中使用不含触媒元素Ni的活性钎料合金，在电镀工序中使用非Ni基合金作为基质金属，既不含触媒元素Ni又与活性钎料合金相搭配，使电镀-钎焊复合法的工艺性更好，适用于金刚石、立方氮化硼等超硬磨料，及不同形状规格的超硬磨料工具。通过本专利技术的制备方法实现对细粒度磨料磨粒的均匀排布、能制备结构复杂的工具、且易于大规模的自动化生产；又具备钎焊工艺对磨粒把持力大、磨粒不易脱落、磨粒出露度高、容屑空间大、切削效率高、使用寿命长等诸多优点，并大幅降低对细粒度磨料磨粒造成的热损伤；并且在电镀过程中减少化学药剂的使用，降低对环境的污染，也符合绿色生产。优选地，步骤(2)用于电镀的电镀基质金属为Cu-Sn合金，所述步骤(4)用于钎焊的活性钎料合金为Cu-Sn-Ti合金。优选地，步骤(2)用于电镀的电镀基质金属为Ag-Cu合金，所述步骤(4)用于钎焊的活性钎料合金为Ag-Cu-In-Ti合金。优选地，步骤(3)中，细粒度磨料包括原始超硬磨料。优选地，原始超硬磨料包括金刚石和/或立方氮化硼。优选地，步骤(3)中，细粒度磨料还包括预镀磨粒。预选地，预镀磨粒为镀钛金刚石。优选地，步骤(5)中，在8*10-4Pa的真空环境中、在860oC～950oC下将制好的工具毛坯加热10～30min，进行钎焊操作。附图说明图1为本专利技术的工艺示意图。图中，(a)表示预镀，(b)表示上砂，(c)表示补料，(d)表示钎焊。图2为金刚石磨粒表面的扫描电镜SEM图；图3为金刚石磨粒表面的拉曼光谱图；图4为金刚石磨粒冲击破碎料粉末化的扫描电镜SEM图。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。(一)一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，包括如下步骤：(1)清洗：先使用超声波清洗机在无水乙醇或者丙酮中清洗工具基体，去除工具基体表面上的油污和氧化物并晾干即可，避免化学药品的排放、减少对环境的污染，本实施例中，工具基体为40Cr铣磨头基体；(2)预镀：如图1所示，遮挡无需电镀的基体处，在晾干的工具基体的工作区预镀上一层电镀基质金属，形成预镀合金层，本实施例中，电镀基质金属为Cu-Sn合金，具体可用Cu-Sn合金电镀液进行电镀操作；(3)上砂：将细粒度磨料镀在工具基体的预镀合金层上，使细粒度磨料埋入沿预镀合金层厚度方向1/5～1/4深的位置，保证触碰预镀合金层上的磨粒时不脱落即可，得到镀磨粒区，触碰时采用轻微触碰即可，保证制样过程中移动或者蹭到的时候不会掉落。本实施例中，细粒度磨料为230/270#金刚石，即细粒度金刚石，本专利技术中所谓细粒度金刚石通常认定是粒度小于40μm的金刚石；(4)补料：在镀磨粒区补充活性钎料合金，得到工具毛坯，该活性钎料合金与步骤(2)电镀工序中的电镀基质金属为除去镍基合金外的同一金属基合金，本实施例中，活性钎料合金相应为Cu-Sn-Ti钎料合金，；(5)钎焊：将制好的工具毛坯进行钎焊，具体地，在8*10-4Pa的真空环境中、在860oC～950oC下将制好的工具毛坯加热10～30min。在钎焊与电镀两个工序步骤中都使用Cu-Sn基合金，两个的液相线差较小，并且焊后的组织性能相近。需要说明的是，本专利技术中，步骤(2)用于电镀的电镀基质金属除了采用上述Cu-Sn合金外，还可采用Ag-Cu合金等，步骤(4)用于钎焊的活性钎料合金除了采用上述Cu-Sn-Ti钎料合金外，还可采用Ag-Cu-In-Ti合金等；步骤(3)的细粒度磨料包括金刚石、立方氮化硼等原始超硬磨料，此外，细粒度磨料除了包括原始超硬磨料外，还可包括预镀磨粒(比如镀钛金刚石等)。本专利技术一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，本专利技术结合电镀工艺和钎焊工艺，在钎焊工序中使用不含触媒元素Ni的活性钎料合金，在电镀工序中使用非Ni基合金作为基质金属，既不含触媒元素Ni又本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)清洗：先使用超声波清洗机在无水乙醇或者丙酮中清洗工具基体，去除工具基体表面上的油污和氧化物并晾干；/n(2)预镀：在晾干的工具基体的工作区预镀上一层电镀基质金属，形成预镀合金层；/n(3)上砂：将细粒度磨料镀在工具基体的预镀合金层上，使细粒度磨料埋入沿预镀合金层厚度方向1/5～1/4深的位置，保证触碰预镀合金层上的磨粒时不脱落即可，得到镀磨粒区；/n(4)补料：在镀磨粒区补充活性钎料合金，得到工具毛坯，该活性钎料合金与步骤(2)电镀工序中的电镀基质金属为除去镍基合金外的同一金属基合金；/n(5)钎焊：将制好的工具毛坯进行钎焊。/n

【技术特征摘要】
1.一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)清洗：先使用超声波清洗机在无水乙醇或者丙酮中清洗工具基体，去除工具基体表面上的油污和氧化物并晾干；
(2)预镀：在晾干的工具基体的工作区预镀上一层电镀基质金属，形成预镀合金层；
(3)上砂：将细粒度磨料镀在工具基体的预镀合金层上，使细粒度磨料埋入沿预镀合金层厚度方向1/5～1/4深的位置，保证触碰预镀合金层上的磨粒时不脱落即可，得到镀磨粒区；
(4)补料：在镀磨粒区补充活性钎料合金，得到工具毛坯，该活性钎料合金与步骤(2)电镀工序中的电镀基质金属为除去镍基合金外的同一金属基合金；
(5)钎焊：将制好的工具毛坯进行钎焊。


2.如权利要求1所述的一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法，其特征在于：步骤(2)用于电镀的电镀基质金属为Cu-Sn合金，所述步骤(4)用于钎焊的活性钎料合金为Cu-Sn-Ti合金。


3.如权利要求1所述的一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勉，穆德魁，黄辉，徐西鹏，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35