超硬切割片及其制备方法与流程

本发明涉及切割工具技术领域，具体的说，涉及了一种超硬切割片及其制备方法。

背景技术：

金刚石的高硬度和优良物理机械性能使得金刚石工具成为加工各种坚硬材料不可缺少的有效工具。金刚石工具目前按制造方法和工艺通常可分为电镀、烧结和钎焊工具产品，各种不同工艺制造的金刚石工具各有优劣。其中，电镀金刚石工具电镀工艺简单，制作容易，但电镀金刚石工具上电沉积的镀层金属与磨料和磨具基体的界面上均不存在牢固的化学冶金结合，磨料只是被机械包覆在镀层与基体之间，因此金属镀层对金刚石磨粒的把持力小，极容易因磨料脱落和镀层成片剥离导致砂轮的整体失效。烧结金刚石工具是预合金粉末胎体和金刚石颗粒混合压坯烧结而成，金刚石孕镶在预合金粉末胎体中，金刚石与一般金属合金之间具有很高的界面能，金刚石颗粒不能为一般低熔点合金所浸润，粘结性差。在传统的制造技术中，金刚石颗粒仅靠胎体收缩后产生的机械夹持力镶嵌于胎体金属基中，而没有形成牢固的化学键结或冶金结合，导致金刚石颗粒在工作中易与胎体金属基分离，大大降低了金刚石工具的寿命及性能水平。大部分孕镶式工具中金刚石的利用率较低，大量昂贵的金刚石在工作中脱落流失于废屑之中。

而钎焊金刚石工具采用在金刚石表面涂覆某些过渡族元素如Ti、Cr、W等作为结合剂，并与其发生化学反应，在表面形成碳化物。通过这层碳化物的作用使得金刚石颗粒、结合剂和工具基体三者就能通过钎焊实现牢固的化学冶金结合，从而实现真正的金刚石表面金属化，该技术可使金刚石最大出刃值达到粒径的三分之二，相比前两者方法制得的工具，其寿命可提高3倍以上。所以，采用钎焊技术可望实现胎体钎料、金刚石颗粒和基体之间的牢固结合。该方法中金刚石磨粒钎焊在金属基体上，解决了工具上金刚石磨粒把持力不够的问题。

但传统钎焊金刚石切割锯片制备工艺依然存在其缺陷，目前钎焊金刚石锯片依然使用真空钎焊技术，受制于真空钎焊炉的空间，制造大尺寸的切割片依然存在问题，成本较高。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种超硬切割片的制备方法及由该方法制得的超硬切割片，以解决上述问题。

本发明所采用的技术方案是：一种超硬切割片的制备方法，它包括以下步骤：

超硬切割锯齿的制备：将平均粒径为10微米～200微米的钎料粉体与平均粒径为3微米～50微米的超硬材料颗粒混合制得混合钎焊材料粉体；将所述混合钎焊材料粉体预涂覆在切割锯齿基体表面并进行冷压处理2s～15s，然后采用真空钎焊技术在所述切割锯齿基体表面钎焊所述混合钎焊材料粉体，制得超硬切割锯齿；其中控制冷压处理的压力为10～50MPa、钎焊的真空度为1×10^-1Pa ～1×10^-3Pa、钎焊升温速率为60℃/min～120℃/min、钎焊温度为800℃～950℃、钎焊保温时间为20min～30min然后自然冷却至室温；

超硬切割片的拼装：将所述超硬切割锯齿焊接在切割片基体上，制得超硬切割片，其中将所述超硬切割锯齿焊接在切割片基体上采用通用的焊接技术。

基于上述，所述钎料粉体为Ni基钎料粉体、Cu基钎料粉体、Ag基钎料粉体中的一种或几种的组合。

基于上述，所述超硬材料颗粒为金刚石颗粒或氮化硼颗粒。

基于上述，所述超硬切割锯齿的制备步骤中还包括对所述切割锯齿基体首先进行去油、活化处理的分步骤。

基于上述，所述处理的分步骤包括：首先将所述切割锯齿基体进行喷砂处理得到喷砂处理后的切割锯齿基体，然后将喷砂处理后的所述切割锯齿基体浸入3wt%～8wt%的盐酸溶液中，得到酸洗切割锯齿基体；最后将所述酸洗切割锯齿基体浸入到温度为50℃～80℃的碱洗溶液中进行碱洗处理5～10分钟；其中所述碱洗溶液为NaOH溶液、Na₂CO₃溶液或两种溶液的混合。

基于上述，所述切割锯齿基体为45号钢或65锰钢。

基于上述，所述切割片基体为45号钢或65锰钢。

本发明还提供一种由上述制备方法制得的超硬切割片，它包括切割片基体和焊接在所述切割片基体上的超硬切割锯齿；所述超硬切割锯齿包括切割锯齿基体和通过真空钎焊焊接在该切割锯齿基体外表面的超硬材料层。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用将大尺寸的超硬切割片拆分为切割片基体和焊接在所述切割片基体上的超硬切割锯齿，有效解决了真空钎焊法不能制作大尺寸超硬切割片的问题，同时实现了超硬材料、钎焊合金材料与金属基体界面的化学冶金结合，提高了不同材料界面的结合强度。本发明还提供一种由上述制备方法制得的超硬切割片，该超硬切割片各界面之间结合牢固，使用寿命长，同时该超硬切割片的最大出刃值可达到70%以上，具有较好的切割性能。

附图说明

图1是本发明提供的超硬切割片结构示意图。

图2是本发明提供的超硬切割锯齿结构示意图。

图中：1、切割片基体；2、超硬切割锯齿；3、装配孔；21、切割锯齿基体；22、超硬材料层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种超硬切割片的制备方法，它包括以下步骤：

超硬切割锯齿的制备：首先将65锰钢材质切割锯齿基体进行喷砂处理得到喷砂处理后的切割锯齿基体；将喷砂处理后的所述切割锯齿基体浸入8wt%的盐酸溶液中，得到酸洗切割锯齿基体；将所述酸洗切割锯齿基体浸入到温度为80℃的碱洗溶液中进行碱洗处理10分钟；所述碱洗溶液为NaOH溶液和Na₂CO₃溶液的混合；然后将平均粒径为10微米～200微米的Ni基钎料粉体与平均粒径为3微米～50微米的金刚石颗粒混合制得混合钎焊材料粉体；将所述混合钎焊材料粉体预涂覆在65锰钢材质的切割锯齿基体表面并进行冷压处理15s，然后采用真空钎焊技术在所述切割锯齿基体表面钎焊所述混合钎焊材料粉体，制得超硬切割锯齿；其中控制冷压处理的压力为50MPa、钎焊的真空度为1×10^-3Pa、钎焊升温速率为120℃/min、钎焊温度为950℃、钎焊保温时间为20min，保温结束后自然冷却至室温；

超硬切割片的拼装：将所述超硬切割锯齿焊接在65锰钢材质的切割片基体上，从而制得超硬切割片。

本实施例还提供了一种由上述制备方法制得的超硬切割片，它包括65锰钢材质的切割片基体1和焊接在所述切割片基体1上的超硬切割锯齿2；所述切割片基体1中心开设有装配孔3。所述超硬切割锯齿2包括65锰钢材质的切割锯齿基体21和通过真空钎焊焊接在该切割锯齿基体外表面的超硬材料层22，本实施例中所述超硬材料层22为金刚石层。

实施例2

本实施例提供一种超硬切割片的制备方法，具体步骤与实施例1中的步骤大致相同，不同之处在于：

所述钎料粉体为Cu基钎料粉体；所述超硬材料颗粒为氮化硼颗粒；所述切割锯齿基体为45号钢；所述切割片基体为45号钢。

本实施例还提供了一种由上述制备方法制得的超硬切割片，它包括45号钢材质的切割片基体1和焊接在所述切割片基体1上的超硬切割锯齿2；所述切割片基体1中心开设有装配孔3。所述超硬切割锯齿2包括45号钢的切割锯齿基体21和通过真空钎焊焊接在该切割锯齿基体外表面的氮化硼层。

实施例3

本实施例提供一种超硬切割片的制备方法，具体步骤与实施例1中的步骤大致相同，不同之处在于：

所述钎料粉体为Ni基钎料粉体和Ag基钎料粉体的组合；所述超硬材料颗粒为氮化硼颗粒；所述切割锯齿基体为45号钢；所述切割片基体为45号钢。

本实施例还提供了一种由上述制备方法制得的超硬切割片，它包括45号钢材质的切割片基体1和焊接在所述切割片基体1上的超硬切割锯齿2；所述切割片基体1中心开设有装配孔3。所述超硬切割锯齿2包括45号钢的切割锯齿基体21和通过真空钎焊焊接在该切割锯齿基体外表面的氮化硼层。

性能测试

为检验超硬切割片的切割性能及钎料对超硬材料颗粒的包镶能力，分别对实施例1～3所制得的超硬切割片各进行5次开刃实验，并测得其最大平均出刃值，结果显示其最大出刃值可达到70%以上。由此可见真空钎焊技术可使金刚石与钎料的结合强度大大提高。同时发现所制得的超硬切割片在磨损近2mm时仍能继续工作，从而说明了由于金刚石与钎料具有较高的结合强度，所以仅需很薄的结合剂厚度就足以牢固地把持住磨粒，其裸露高度可达70%～80%，使磨料的利用更加充分，大大提高了工具的寿命和加工效率。与传统技术相比，金刚石工具的允许最大出刃值可增加50%以上，在工具的功耗不增或有所降低的条件下，单位体积上工件材料的金刚石耗量减少一半以上。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。