CN106863158B - 一种真空钎焊立方氮化硼砂轮的方法 - Google Patents

一种真空钎焊立方氮化硼砂轮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空加热高熵合金钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，包括以下步骤：利用机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体；采用Ni‑Cr‑B‑Si+Cu+Al+Ti+Co金属粉球磨混合制成的高熵合金粉末，作为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料；将砂轮基体、压敏胶、钎料、立方氮化硼磨粒按顺序放置，制作工具成型毛坯；最后采用真空加热方式钎焊立方氮化硼砂轮。

Description

一种真空钎焊立方氮化硼砂轮的方法
技术领域
本发明属于超硬磨料工具制作领域，具体涉及一种新型钎料钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法。
背景技术
随着科技的发展，大量高韧性金属材料、淬火钢的加工越来越多，因此对加工工具的提出了较高的要求，采用立方氮化硼的砂轮等进行磨削加工是非常重要的一类加工方法。立方氮化硼磨料因其具有高硬度、高耐磨性、高导热性、耐高温性能良好、对铁族金属呈惰性等优异的机械性能而被广泛应用于制作超硬磨料工具。目前，在立方氮化硼工具制作领域，钎焊技术可实现立方氮化硼、结合剂和金属基体界面间良好的化学冶金结合，被广泛应用于制作钎焊单层立方氮化硼砂轮。立方氮化硼工具对钎料具有很高的工艺要求：①为使钎料对立方氮化硼呈现良好的润湿性，钎料中应含有Ti、Al等合金元素，这些元素能够与立方氮化硼进行界面反应形成氮化物、硼化物，提高了钎料对立方氮化硼的润湿性；②钎料应具有适中的强度、硬度、耐磨性，可以实现立方氮化硼磨粒在磨削加工过程中的实时出露。③由于金属材料的加工会产生大量的磨削热，钎料应具有较高的高温性能。高熵合金是一种以多种组元为基的合金，其微观组织大多为固溶体，由于具有多种元素的固溶强化，其硬度、强度较高，而固溶体具有较高的韧性，在含有一定的活性元素后适于钎焊立方氮化硼。
本发明采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉经球磨混合制成的高熵合金粉末作为钎料，钎料成分调控容易，成本低。该钎料在钎焊后表现出适中的硬度，可以使立方氮化硼在砂轮使用过程中始终保持良好的出露高度，有利于提高工具的使用寿命。该多主元高熵合金在钎焊后形成固溶体，并通过添加活性元素Al、Ti来提高钎料对立方氮化硼的润湿性，使得钎料、立方氮化硼、钢基体获得很强的结合力，钎料对立方氮化硼把持力高。Co、Cu、Ni等元素可以良好的互溶，并且通过调控其含量，能够改变钎焊温度、高温性能使其适于钎焊立方氮化硼，高熵合金的钎料层具有良好的韧性、塑性，较低钎焊残余应力，延长使用寿命。
发明内容
本发明的目的是在提高钎料对立方氮化硼磨料的把持强度的同时，钎料具有较好的韧性和强度，使单层立方氮化硼砂轮适于对高韧性材料和淬火钢等的高效加工。因立方氮化硼磨料的难以润湿，选择含Ti、Al的高熵合金作为钎料对立方氮化硼进行钎焊，该钎料含有一定的活性元素Ti、Al，不仅可以与立方氮化硼进行界面反应，两种活性元素与立方氮化硼反应能够形成TiN、TiB、AlN等化合物，这些反应能够促进钎料对立方氮化硼磨粒的润湿性，提高钎料对磨粒的把持强度，而且高熵合金由于多组元的协同扩散导致有效扩散速度较慢，能够使立方氮化硼与钎料的界面反应适中，本发明的高熵合金由于含有多种不同熔点的金属粉，能够在加热过程逐步实现合金化，最后达到高熵合金，具有硬度、耐磨性适中的特点。
1.一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，主要包括下述工艺步骤：
步骤一、利用机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体，砂轮基体直径在 300mm~1000mm 之间。
步骤二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉经球磨混合制成的高熵合金粉末作为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料，其中Ni-Cr-B-Si预合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金属粉的重量百分比为：25~30：15~20：10~15：20~25：10~25；其中Ni-Cr-B-Si中各种元素质量比组成为：C为0.6~1.2%，Cr为12~15%，B为2.5~4.5%，Si为3-4.5%，Ni为75~81%。球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为3∶1，密封后打开真空阀抽真空20~30分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为260~300r/min，倒向频率 30~45Hz，进行球磨混料时间为60~80分钟。
步骤三、将金属粉与压敏胶按重量1∶2.3~2.8比例混合制成钎料浆液；
步骤四、将钎料浆液与立方氮化硼磨粒按比例混合均匀涂覆固定在砂轮基体表面；立方氮化硼磨粒的粒度为120~450 μm，涂覆的钎料浆液厚度为立方氮化硼磨粒平均粒径的95-125％。
步骤五、按底层为立方氮化硼砂轮基体、中层为钎料浆液、上层为立方氮化硼磨粒的顺序制作工具成型毛坯；
步骤六、采用真空加热的方式对成型毛坯进行加热钎焊，钎焊温度为1120℃~1200℃，真空度<1∙10-3 Pa。
具体实施方案
实施例1
1.一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，主要包括下述工艺步骤：
步骤一、采用45钢经机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体，砂轮基体直径在500 mm。
步骤二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉经球磨混合制成的高熵合金粉末作为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料，其中Ni-Cr-B-Si预合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金属粉的重量百分比为：30：15：14：21：20；其中Ni-Cr-B-Si中各种元素质量比组成为：C为0.6~1.2%，Cr为12~15%，B为2.5~4.5%，Si为3-4.5%，Ni为75~81%。球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为3∶1，密封后打开真空阀抽真空25分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为 300r/min，倒向频率 40 Hz，进行球磨混料时间为70分钟。
步骤三、将金属粉与压敏胶按重量1∶2.5比例混合制成钎料浆液；
步骤四、将钎料浆液与立方氮化硼磨粒按比例混合均匀涂覆固定在砂轮基体表面；立方氮化硼磨粒的粒度为150~200 μm，涂覆的钎料浆液厚度为立方氮化硼磨粒平均粒径的105％。
步骤五、按底层为立方氮化硼砂轮基体、中层为钎料浆液、上层为立方氮化硼磨粒的顺序制作工具成型毛坯；
步骤六、采用真空加热的方式对成型毛坯进行加热钎焊，钎焊温度为1170℃，真空度<1∙10-3 Pa。
实施例2
1.一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，主要包括下述工艺步骤：
步骤一、采用65Mn经机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体，砂轮基体直径在600mm。
步骤二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉经球磨混合制成的高熵合金粉末作为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料，其中Ni-Cr-B-Si预合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金属粉的重量百分比为：25：20：15：20：20；其中Ni-Cr-B-Si中各种元素质量比组成为：C为0.6~1.2%，Cr为12~15%，B为2.5~4.5%，Si为3-4.5%，Ni为75~81%。球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为3∶1，密封后打开真空阀抽真空20分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为260r/min，倒向频率45Hz，进行球磨混料时间为80分钟。
步骤三、将金属粉与压敏胶按重量1∶2.8比例混合制成钎料浆液；
步骤四、将钎料浆液与立方氮化硼磨粒按比例混合均匀涂覆固定在砂轮基体表面；立方氮化硼磨粒的粒度为220~300 μm，涂覆的钎料浆液厚度为立方氮化硼磨粒平均粒径的100％。
步骤五、按底层为立方氮化硼砂轮基体、中层为钎料浆液、上层为立方氮化硼磨粒的顺序制作工具成型毛坯；
步骤六、采用真空加热的方式对成型毛坯进行加热钎焊，钎焊温度为1160℃，真空度<1∙10-3 Pa。
实施例3
1.一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，主要包括下述工艺步骤：
步骤一、利用机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体，砂轮基体直径在 700mm。
步骤二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉经球磨混合制成的高熵合金粉末作为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料，其中Ni-Cr-B-Si预合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金属粉的重量百分比为：25：15：15：20：25；其中Ni-Cr-B-Si中各种元素质量比组成为：C为0.6~1.2%，Cr为12~15%，B为2.5~4.5%，Si为3-4.5%，Ni为75~81%。球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为3∶1，密封后打开真空阀抽真空30分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为 280 r/min，倒向频率 30 Hz，进行球磨混料时间为60分钟。
步骤三、将金属粉与压敏胶按重量1∶2.3比例混合制成钎料浆液；
步骤四、将钎料浆液与立方氮化硼磨粒按比例混合均匀涂覆固定在砂轮基体表面；立方氮化硼磨粒的粒度为360~450 μm，涂覆的钎料浆液厚度为立方氮化硼磨粒平均粒径的95％。
步骤五、按底层为立方氮化硼砂轮基体、中层为钎料浆液、上层为立方氮化硼磨粒的顺序制作工具成型毛坯；
步骤六、采用真空加热的方式对成型毛坯进行加热钎焊，钎焊温度为1140℃，真空度<1∙10-3 Pa。

Claims (4)

1.一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括下述工艺步骤：
步骤一、利用机械加工的方法制备立方氮化硼砂轮基体；
步骤二、采用Ni-Cr-B-Si+Cu+Al+Ti+Co金属粉经球磨混合制成的高熵合金粉末做为钎焊立方氮化硼砂轮的钎料，所述的Ni-Cr-B-Si预合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金属粉的重量百分比为：25~30：15~20：10~15：20~25：10~25；其中的Ni-Cr-B-Si中各种元素质量比组成为：C为0.6~1.2%，Cr为12~15%，B为2.5~4.5%，Si为3-4.5%，Ni为75~81%；球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为3∶1，密封后打开真空阀抽真空20~30分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为 260~300 r/min，倒向频率30~45 Hz，进行球磨混料时间为60~80分钟；
步骤三、将金属粉与压敏胶按一定比例混合制成钎料浆液；
步骤四、将钎料浆液与立方氮化硼磨粒按比例混合均匀涂覆固定在砂轮基体表面；
步骤五、按底层为立方氮化硼砂轮基体、中层为钎料浆液、上层为立方氮化硼磨粒的顺序制作工具成型毛坯；
步骤六、采用真空加热的方式对成型毛坯进行加热钎焊，钎焊温度为1120℃~1200℃。
2.根据权利要求1所述的一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，其特征在于：所述的钎料浆液由金属粉与压敏胶以1∶2.3~2.8质量比例混合均匀制成。
3.根据权利要求1所述的一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，其特征在于：所述的立方氮化硼磨粒的粒度为120~450 μm，涂覆的钎料浆液厚度为立方氮化硼磨粒平均粒径的95-125％。
4.根据权利要求1所述的一种真空加热钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法，其特征在于：所述的真空加热的方式，真空度<1∙10-3 Pa。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108118338B (zh) * 2018-01-04 2019-11-05 苏州科技大学 一种高频感应加热熔覆TiC增强高熵合金涂层的方法
CN108908148B (zh) * 2018-06-26 2020-05-22 苏州科技大学 一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法
CN109623681A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 华侨大学 一种钎焊金刚石工具的制备工艺
CN115502501A (zh) * 2022-10-25 2022-12-23 苏州科技大学 一种铜基钎料真空钎焊金刚石磨粒的方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2432544A1 (fr) * 1978-08-01 1980-02-29 G Pi Melanges abrasifs pour la fabrication d'outils de coupe
US6915796B2 (en) * 2002-09-24 2005-07-12 Chien-Min Sung Superabrasive wire saw and associated methods of manufacture
CN101204794A (zh) * 2007-12-03 2008-06-25 南京航空航天大学 添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料
CN101554685B (zh) * 2009-05-15 2011-07-06 西安理工大学 用于焊接铜和铝的高熵合金钎料及其制备方法
CN101590574B (zh) * 2009-06-29 2011-09-28 西安理工大学 用于焊接TA2与0Cr18Ni9Ti用高熵合金钎料及其制备方法
CN101890593B (zh) * 2010-07-23 2013-02-06 安泰科技股份有限公司 一种钎焊金刚石工具用镍基钎焊料及其制备方法
CN103121845A (zh) * 2013-02-06 2013-05-29 燕山大学 一种立方氮化硼烧结体及其制备方法
CN104099509B (zh) * 2014-08-07 2016-06-08 四川建筑职业技术学院 一种高熵合金及其制备方法
CN105195845B (zh) * 2015-09-18 2018-01-05 河南理工大学 铜基钎料激光钎焊立方氮化硼磨粒的制造方法
CN105499729B (zh) * 2016-01-11 2017-08-25 苏州科技大学 一种聚晶立方氮化硼的真空钎焊方法
CN105618883B (zh) * 2016-01-11 2017-12-15 苏州科技大学 一种真空钎焊单层立方氮化硼砂轮的制作方法
CN105619272B (zh) * 2016-01-11 2018-05-22 苏州科技大学 一种激光钎焊单层金刚石砂轮的制作方法
CN105414692B (zh) * 2016-01-11 2017-12-15 苏州科技大学 一种高频感应加热钎焊聚晶立方氮化硼刀具的制作方法

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