金刚石刀具低温焊膏的制备与性能研究

• 作 者: 苑甫
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 金刚石刀具 AgCuTi钎料 钎料膏粘接剂 高频感应钎焊 钎料粉末颗粒度

金刚石刀具有极高的硬度和耐磨性,经刃磨后,刃部的粗糙度值小,同时金刚石刀具切削时,摩擦系数低,导热效率高,切削时不易发生黏刀,加工表面质量优秀,积屑不易团聚等优异性能,使得金刚石非常适合精密加工,是制备切削工具的理想材料。金刚石刀片与刀具基体的焊接是金刚石刀具制造过程中的核心步骤,焊接温度过高会引起金刚石结构的破坏,因此,研制低温金刚石刀具焊膏对金刚石刀具制造具有重要意义。本论文根据金刚石钎焊的特点与要求,研制了一种低温焊膏,在钎焊温度较低的同时保持良好的钎焊性能,同时使用方便,节省钎焊成本。主要研究内容如下:根据金刚石钎焊的特性,研制了一种新型的金刚石焊膏粘接剂。粘接剂的主要成分为:聚丁烯,氢化蓖麻油,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)与油酸。聚丁烯为粘接剂的基体,氢化蓖麻油作为增稠剂可提高粘接剂粘度与触变性能,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)作为分散剂以提高颗粒在粘接剂中的分散效果,而润滑剂油酸的使用可以改善粘接剂流动性能。将粘接剂各成分按比例在油浴110℃机械搅拌条件下,保温30 min,冷却后得到了粘接剂。并利用粘度计分析了粘接剂各组元对粘度的影响,确定了合适的各成分比例。使用热分析技术对钎料膏的加热特性进行了分析。通过进行钎料的润湿实验,计算不同配方下钎料的润湿角与铺展面积,研究了钎料中Ti元素含量与颗粒度对钎料润湿性能的影响,得到较理想的适用于金刚石焊接的钎料成分配比。结果表明,活性元素Ti在钎料中的含量为4%,颗粒度为40~150μm时,钎料的润湿与流动性能最优。本文采用活性钎料与高频感应钎焊在惰性气体保护条件下,对钎料膏的钎焊性能进行了测试,并研究了不同钎焊工艺参数对金刚石的焊接强度的影响。利用接头的剪切实验以及扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等表征方法对钎焊性能与焊后金刚石断口进行分析,得到较理想的金刚石焊接工艺参数。选择合适的温度与保温时间会减少钎料内部缺陷的产生,促进金刚石表面TiC的生成,改善钎料的润湿性。而合适的加热速率可以减轻对金刚石的热损伤,防止受热不均导致热应力的产生。实验表明在钎焊温度为900℃,保温10 s,焊缝厚度控制在100~120μm,加热电流500 A时,能够获得较好的钎焊强度。