[發明專利]一種金剛石表面金屬化方法

無效

• 申請號: 201110248781.2
• 申請日: 2011-08-27
• 公開（公告）號: CN102286742A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 裴夤崟;楊繼東;喬培新;朱坤;程亞芳;鄧力;黃成志;趙建昌;張強;潘世師;鄒偉
• 申請（專利權）人: 鄭州機械研究所
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 王霞

技術領域

本發明涉及金剛石顆粒，尤其是涉及一種制造金剛石工具用的金剛石表面金屬化方法。

背景技術

金剛石工具是指以金剛石顆粒為切磨材料，借助于結合劑及其他輔助材料制成的具有一定形狀、性能和用途的制品。金剛石工具主要采用粉末冶金或電鍍等工藝制造，因金剛石為非金屬，與常規的金屬胎體粉及釬料不浸潤，金剛石顆粒與基體之間的連接方式以孕鑲或包覆等物理方式為主，結合強度低，使用過程中金剛石顆粒易脫落，降低了金剛石的利用率及工具的使用壽命。

如果金剛石表面具有金屬一樣的性質，則各類金屬對金剛石顆粒的粘接及潤濕能力會顯著提升，金剛石表面金屬化即是為這一目的而開發的技術，目前主要有化學鍍加電鍍、真空蒸鍍、等離子濺射、磁控濺射、物理汽相淀積、化學氣相沉積、機械包覆等方式，得到廣泛應用的有化學鍍加電鍍、真空蒸鍍等，使用此技術可以使金屬化層在金剛石表面形成包衣，但由于包衣層未與金剛石產生冶金結合，結合力由鍍層的機械把持提供，對提高工具的壽命及效率效果并不明顯。

金剛石與金屬化層若形成冶金結合，則可顯著增加金屬化層對金剛石的結合力，目前這方面的研究主要集中在通過將碳化物形成元素附著在金剛石表面進行固相擴散上。如專利CN85100286B《金剛石表面金屬化的技術》公開了在金剛石顆粒表面形成金屬碳化物膜、合金表面層、電鍍金屬皮層的三層金屬化模式，其與金剛石結合層的材料為Ti、Cr、Ta、Nb等，成膜方法為在金剛石表面沉積碳化物生成元素合金膜，經真空熱處理固著于金剛石表面，再用沉積法及真空熱處理使其合金化為合金表面層。專利200580006497.7《涂覆的磨料》公開了表面涂覆的金剛石，涂覆材料為碳化鈦、氮化鈦等碳化物及氮化物，涂覆技術為物理汽相淀積。

上述采用沉積加固相擴散的方法對金剛石表面進行金屬化處理取得了良好的效果，但由于金剛石表面沉積后為碳化鈦或氮化鈦等電子化合物，不易與制造工具的金屬反應，需要進一步經過兩次甚至三次金屬化后才更適宜進行工具制造。同時由于其金屬固相擴散厚度一般為0.5～10μm，金屬化層較薄，容易在燒結過程中被別的元素反應吸收，導致金屬化層消失，而要增加沉積層的厚度，所需時間將大大延長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用釬涂工藝進行的金剛石表面金屬化方法。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的金剛石表面金屬化方法，將清洗潔凈的金剛石顆粒表面涂覆一層有機物粘接劑，然后與釬料充分混合，篩分出粘附有釬料的金剛石顆粒，將其分散到陶瓷板或云母板上，置于真空或惰性氣氛中加熱至釬料熔化溫度，即可在金剛石顆粒表面形成釬料合金層。

也可將清洗潔凈的金剛石顆粒體表面涂覆一層有機物粘接劑，然后與釬料充分混合，篩分出粘附有釬料的金剛石顆粒，將其分散到其他金屬或合金的粉末中，壓緊后放置到真空或惰性氣氛中加熱至釬料熔化溫度，即可在金剛石顆粒表面依次形成釬料合金層和金屬合金層。

所述釬料為含Ti元素或Cr元素的合金粉末，粒度為200目以細。

由于金剛石是由碳元素構成的非金屬，釬料中必須含有能與碳反應的碳化物形成元素，如化學元素周期表中的ⅣB、ⅤB、ⅥB族元素及Fe、Mn、Ni、Si等元素；又由于人造金剛石在高溫下會發生同素異形轉變，導致金剛石局部石墨化，致使金剛石的硬度、強度、導熱等性能急劇下降，因此釬料的熔化溫度不可過高，控制在1000℃左右為宜，選擇以Ni、Cu、Ag等為基本元素的釬焊材料可以滿足這一要求，根據選擇的基本元素，相應的向釬料中添加Sn、Mn、Si、P、B、In等降低熔點提高釬焊性能的元素，與碳化物形成元素一起熔合成釬焊材料，將熔融的釬料在真空或高純惰性氣氛保護下制成合金粉末，粉末粒度小于200目，即可得到本發明所用的釬料；其中釬料中的碳化物形成元素優選Cr、Ti兩元素，含Cr的釬料選用NiCrP和NiCrSiBFe等鎳基釬料，含Ti元素的釬料選用AgCuTi、CuTi、CuSnTi等合金系，這些釬料可以購買標準產品，如BNi82CrSiBFe、BNi76CrP、Ag68CuTi、Ag50CuTi、Cu80SnTi等等，也可根據上述的方案自行設計。