[實(shí)用新型]具有復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的金剛石切割工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420555260.0
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN204109153U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦建新;陳超;林峰;胡喬帆;王進(jìn)保;程煜;蘇鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司
• 主分類號: B28D1/00
• 分類號: B28D1/00;B28D5/00;C25D15/00;C25D5/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及切削工具，具體是一種具有復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的金剛石切割工具。

(二)背景技術(shù)：

金剛石工具主要用于加工硬脆材料(如：藍(lán)寶石、特種陶瓷、單晶硅、寶玉石等)。其中使用壽命是衡量金剛石工具的重要指標(biāo)，金剛石工具的失效主要以金剛石刀刃層的磨損脫落失效、基體強(qiáng)度不夠斷裂失效為主。根據(jù)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，金剛石工具失效的方式往往是從最薄弱點(diǎn)開始，當(dāng)金剛石刀刃層在某一點(diǎn)出現(xiàn)金剛石顆粒脫落時，很快整個鍍層將從顆粒脫落點(diǎn)附近開始連續(xù)脫落，并最終導(dǎo)致整個工具失效。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)最薄弱點(diǎn)開始脫落時，往往鍍層的絕大部分還完好無損，金剛石顆粒完好，鋒利。若能夠強(qiáng)化該薄弱點(diǎn)，整個金剛石工具的使用壽命將大大延伸，寶貴的金剛石顆粒的使用率也將大大提高。

金剛石工具所加工的材料，基本為硬脆材料，而金剛石工具多為電鍍方法制備。在加工過程中產(chǎn)生的細(xì)小超硬顆粒，其硬度遠(yuǎn)高于鍍層金屬硬度，此時，當(dāng)金剛石顆粒脫落后，切割過程產(chǎn)生的超硬顆粒反向研磨鍍層金屬，鍍層金屬很快被磨耗殆盡，導(dǎo)致附近金剛石顆粒把持力不夠，進(jìn)一步脫落，很快從一個點(diǎn)擴(kuò)展開來，在高速切割超硬材料過程中，擴(kuò)展速度更快，很快會由于一個點(diǎn)的失效導(dǎo)致整個金剛石工具失效，嚴(yán)重時，甚至?xí)p到基體，引起金剛石工具基體強(qiáng)度不夠?qū)е聰嗔选Ｍ瑫r，連續(xù)分布的金剛石工具在切割過程發(fā)生金剛石脫落會影響切割材料的表面質(zhì)量，對于加工要求較高的晶體材料，會因此導(dǎo)致廢品的出現(xiàn)，造成巨大的損失。

鍍層脫落對于柔性金剛石工具(如：金剛石線鋸，環(huán)形金剛石線鋸，環(huán)形金剛石帶鋸等)在高速切割硬脆材料的影響最為顯著，以環(huán)形金剛石線鋸為例，直徑為0.5mm環(huán)形金剛石線鋸以20m/s的線速度切割6英寸藍(lán)寶石晶體時，當(dāng)線鋸在某一點(diǎn)出現(xiàn)顆粒脫落后，一般在半小時內(nèi)線鋸磨損斷裂，線速度更快時，斷裂時間更短。

上述問題，是由于金剛石工具在制作過程中存在缺陷，該缺陷往往成為金剛石工具最薄弱的地方，也是金剛石工具使用壽命的控制點(diǎn)。

(三)實(shí)用新型內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，能夠有效強(qiáng)化薄弱點(diǎn)，提高使用壽命的具有復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的金剛石切割工具。

能夠解決上述技術(shù)問題的具有復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的金剛石切割工具，其技術(shù)方案包括基體和刀刃層，所述刀刃層包括固接有超硬粗粒的電沉積金屬層，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述電沉積金屬層上涂鍍有高耐磨層，所述高耐磨層內(nèi)鑲嵌有超硬細(xì)粒；電沉積金屬層和高耐磨層形成刀刃層的復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層。

上述結(jié)構(gòu)中，所述高耐磨層主要起保護(hù)和把持超硬粗粒的作用，防止加工過程產(chǎn)生的超硬顆粒反向磨削電沉積金屬層。

為達(dá)到理想的切割和抗磨效能，選擇粒徑≧200μm的超硬粗粒，選擇粒徑≦50μm的超硬細(xì)粒。

為達(dá)到對超硬粗粒的包鑲要求，所述高耐磨層的厚度可在30μm～40μm之間選擇。

所述超硬粗粒和超硬細(xì)粒可選用金剛石、或選用聚晶立方氮化硼(PCBN)、或選用其他超硬顆粒，或混合使用。

所述超硬粗粒和超硬細(xì)粒優(yōu)選金剛石。

可根據(jù)切割條件選擇刀刃層為連續(xù)分布、或?yàn)殚g斷分布、或?yàn)榉且?guī)則分布。

所述電沉積金屬層優(yōu)選鎳或鎳鈷合金。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型是用電鍍的方法分兩個獨(dú)立的復(fù)合電鍍過程制作金剛石工具，沉積金屬(一般為鎳或者鎳鈷合金)兩個過程彼此獨(dú)立，互不影響，具有模塊化特點(diǎn)。

2、本實(shí)用新型在原本的電鍍金屬層外添加了高耐磨層，有效的保護(hù)了把持金剛石顆粒的鍍層受到切割顆粒的反向研磨，有效延長了金剛石工具的使用壽命。

3、本實(shí)用新型可對鍍層進(jìn)行整體強(qiáng)化，也可以對薄弱點(diǎn)單獨(dú)強(qiáng)化，強(qiáng)化效果良好，有效的解決了金剛石工具制備不均勻帶來的短板問題，保護(hù)薄弱環(huán)節(jié)，提高金剛石工具刀刃層的利用率，延長使用使用壽命，降低切割成本。

4、本實(shí)用新型是在原本電鍍金剛石工藝的基礎(chǔ)上加上后續(xù)步驟，操作簡單，方便，不對原工藝產(chǎn)生影響。

5、本實(shí)用新型可根據(jù)金剛石工具的加工特點(diǎn)靈活變化，可根據(jù)不同切割需要選取不同粒度的顆粒匹配，選取不同的涂鍍方法，甚至可以使用涂層混合超硬骨料制備高耐磨層。

6、本實(shí)用新型中將超硬顆粒材料的超硬特性和超耐磨特性結(jié)合到了一起，充分發(fā)揮了超硬材料的特性。

7、本實(shí)用新型針對的是金剛石工具的共性問題，技術(shù)可做適當(dāng)變化運(yùn)用于目前絕大部分金剛石工具制備環(huán)節(jié)中，有助于改善金剛石工具的制備技術(shù)。