[發明專利]低溫焊接金剛石涂層制備方法

在審

• 申請號: 201711380319.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108085679A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 薛烽;卜麗麗;郝建;周健;白晶;尹宏銳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提供了一種低溫焊接金剛石涂層制備方法，利用低熔點的合金粉、助焊劑及增強金屬粉在低溫條件下將金剛石微粉焊接在基體金屬表面，減少了因焊接溫度過高對基體金屬性能的影響，提高了涂層的強度。主要包括以下幾個步驟：1.將低熔點合金粉、助焊劑、增強金屬粉及金剛石微粉以一定比例均勻混合成膏狀物。2.將制得的含有金剛石微粉的膏狀物均勻涂抹在基體表面。3.將上述涂有膏狀物的材料加熱至一定溫度，通過焊接使金剛石微粉固結在基體表面。4.最后擴散退火一段時間。本發明制得的金剛石涂層結合力大，強度高，從而大大提高成品的加工質量和效率。

技術領域

本發明涉及一種低溫焊接金剛石涂層的技術，屬于材料制備技術領域。

背景技術

金剛石是自然界硬度最高的物質，且性質穩定、耐磨，但難以加工成各種所需的零件和制品，大尺寸材料也難以獲得，在基體材料表面制備金剛石涂層，可以使金剛石性質得以充分利用，同時也節約了成本，相關產品有金剛石涂層線鋸、金剛石涂層刀具、金剛石涂層鉆頭等，廣泛運用在加工生產的各個領域。由于這些工具往往需要極大的強度和耐磨性，所以金剛石涂層的制備方法顯得極為重要。目前金剛石在涂層中的固結方法有電鍍法、樹脂粘結法、機械碾壓法和硬釬焊法等，但是每種方法都有一定的缺陷。樹脂粘結法樹脂為結合劑把金剛石磨料固結在基體上，但制備的金剛石線鋸的耐熱和耐磨性能不佳，基體對金剛石顆粒的把持力小、金剛石顆粒容易脫落。硬釬焊法是在基體表面高溫焊接單層金剛石顆粒，但高溫加熱過程會對基體產生熱損傷，這對基體的性能有一定的影響。電鍍法以電鍍金屬為結合劑，通過金屬的電沉積作用把金剛石磨料固結在基體上，其生產效率較低，成本高。這些都限制了金剛石涂層產品的應用。

發明內容

技術問題：本發明提供一種步驟簡單，焊接溫度較低，對基體損傷小的低溫焊接金剛石涂層制備方法，該方法提高了涂層的強度，金剛石涂層結合力大，強度高，且制得的帶金剛石涂層產品加工質量和效率高。

技術方案：本發明的低溫焊接金剛石涂層制備方法，包括以下步驟：

1)將低熔點合金粉、助焊劑、增強金屬粉和金剛石微粉按照以下比例混合并均勻攪拌成膏狀物：金剛石微粉占總質量的20％～40％，助焊劑占總質量的10％～50％，增強金屬粉占10％～20％，余量為低熔點合金粉；

2)基體材料表面經清洗及去除氧化腐蝕物的預處理后，將所述步驟1)制得的膏狀物均勻涂抹在基體表面；

3)將所述步驟2)制得到的表面涂有膏狀物的基體材料放入回流焊機中，經回流焊接后取出；

4)將所述步驟3)制得到的產品擴散退火一段時間，得到附著在基體材料上的低溫焊接金剛石涂層。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的低熔點合金粉是Sn基合金粉，可以是Sn-Ag系的Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu、Sn-3.5Ag合金粉或Sn-Zn系的Sn-9.0Zn合金粉。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的助焊劑為松香助焊劑或水溶性助焊劑。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的增強金屬粉為銅粉或銀粉。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的金剛石微粉表面鍍有金屬鎳或鈦，增加了金剛石與低熔點合金的潤濕性，金剛石粒徑分布在2～40μm，鍍層厚度為1～5μm。

進一步的，本發明方法中，步驟2)中的基體為表面鍍銅或黃銅的金屬，基體預處理步驟為化學除油、熱水沖洗、冷水沖洗、酸洗、水沖洗。

進一步的，本發明方法中，步驟2)中的基體為表面鍍銅或黃銅的鋼絲，將預處理后的絲材通過一個裝滿膏狀物的容器的圓形小孔中拉出，從而在絲材表面涂抹固定厚度的膏狀物。

進一步的，本發明方法中，步驟3)中回流焊接的回流曲線峰值溫度在合金粉熔點溫度以上10～50℃。