CVD金刚石刀具真空钎焊

随着工件材料轻型化、高强度化的发展趋势,对材料切削加工中所用的刀具提出了更加严苛的要求。金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数,以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多,性能差异显著,不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。目前,常用的金刚石刀具包括CVD金刚石薄膜涂层刀具和聚晶金刚石(PCD)刀具两大类。

化学气相沉积(CVD)金刚石与单晶金刚石相比,抗冲击性好。与聚晶金刚石(PCD)相比,可使刀具寿命大大提高,并保证了加工精度。但是,CVD涂层刀具的金刚石膜越厚,膜与基体的结合强度越差,一般膜厚被限制在50 微米以下。因此,将金刚石厚膜与原基体剥离,切割成刀具所需的形状和尺寸,再焊接到刀具衬底材料上,得到的金刚石厚膜焊接刀具,兼有单晶金刚石刀具和金刚石薄膜涂层刀具的优点,具有更长的寿命和更加稳定的切削性能,是一种应用极为广阔的新型刀具。

目前主要采用的焊接方法是真空钎焊。真空钎焊技术具有无可比拟的优点,在世界工业发达国家得到迅速的发展和广泛的应用。

真空钎焊的优点

1.真空钎焊在真空气氛中进行,显著提高了产品的抗腐蚀性,免除了各种污染,无公害的处理设备费,有好的安全生产条件。

2.真空钎焊能够节省大量价格昂贵的金属钎剂,而且又不需要复杂的焊剂清洗工序,降低了生产成本。

3.真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好,可以焊更复杂和狭小通道的器件,真空钎焊提高了产品的成品率,获得坚固的清洁的工作面。

4.与其它方法相比,炉子的内部结构及夹具等寿命长,可降低炉子的维修费用。

5.适于真空钎焊的材料很多,如∶铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍(Inconel)等都可以在真空电炉中钎焊,设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料,其中铝和铝合金应用得最广泛。

工艺流程:

CVD金刚石膜厚度为110Pm;钎焊衬底材料为硬质合金YG8,钎料成分为90(Ag72一Cu)-10Ti。工件在RHVB真空钎焊炉中进行钎焊。真空度5×10-3Pa,加热温度为880℃至940℃。保温时间t=20min;随炉冷却。经过真空钎焊的金刚石工具,结合强度高,质量好,寿命长,是金刚石刀具中的优质产品。

设备选择:一个工艺技术必须要搭配优秀的设备才能发挥作用,其中真空钎焊中所选取的钎焊炉至关重要。SIMUWU公司生产的RHVB真空高温钎焊炉是处理此类工艺的优秀产品。凭借其优秀的温控精度和温度均匀性,能够平整均匀地进行实现工件的钎焊,从而达到高层次的钎焊水准,减少废品率,增加生产的效能同时降低成本。