金屬結合劑金剛石砂輪的研究進展（二）

       4單層釬焊金剛石砂輪

　　為了充分發(fā)揮金剛石的作用，要設法增大金剛石工具粉末對金剛石的把持力，提高砂輪的結合強度。單層高溫釬焊超硬磨料砂輪能克服電鍍砂輪的缺點，可以實現(xiàn)金剛石、金剛石工具粉末、金屬基體三者之間的化學冶金結合，具有較高的結合強度，僅需將結合層厚度維持在磨粒高度的20%～30%就能在大負荷高速高效磨削中牢固地把持住磨粒，使釬焊砂輪的磨粒裸露高度可達70%～80%，因而增大了容屑空間，砂輪不易堵塞，磨料的利用更加充分。在與電鍍砂輪相同的加工條件下，單層高溫釬焊超硬磨料砂輪的磨削力、功率損耗、磨削溫度更低，意味著可達到更高的工作速度，這在300～500m/s以上的超高速磨削中有著特殊的意義。

　　1）單層高溫釬焊無鍍膜金剛石砂輪

　　a.加Cr銀基釬料單層釬焊砂輪

　　利用高頻感應釬焊方法，用添加有Cr的Ag-Cu合金作為釬料，在780℃的空氣中釬焊35s，自然冷卻，可實現(xiàn)金剛石與鋼基體間的牢固連接。經(jīng)X射線能譜及X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，Cr與金剛石之間形成Cr3C2，與鋼基體之間形成（FexCry）C，經(jīng)與不加Cr釬料的對比實驗證明，這是實現(xiàn)合金層與金剛石及鋼基體間都具有較高結合強度的主要因素，并通過磨削實驗證實了金剛石確有較高的把持強度。該工藝的優(yōu)點是釬焊溫度低，對金剛石的損傷小。缺點是銀基釬料的熔點較低，耐磨削高溫性能較差，在高效重負荷磨削中的應用受到限制。

　　b. Ni-Cr合金單層釬焊砂輪

　　國外金剛石的釬焊工藝是：首先用氧乙炔焊炬在鋼基體上火焰噴涂上一層Ni-Cr合金層，這層活性金屬可作為釬料直接釬焊金剛石磨粒，然后在1080℃的氬氣中感應釬焊30s。在火焰噴涂合金層的過程中，由于鋼基體表面易氧化，釬焊后金剛石工具粉末層厚度的一致性和磨料排布的均勻性尚難于有效控制。

　　武志斌等將金剛石磨粒直接排布在Ni-Cr合金片或粉末上，用陶瓷塊壓住金剛石磨粒，然后在真空高頻感應機上釬焊30s，釬焊溫度為1080℃；或者在氬氣保護輻射加熱爐內(nèi)進行釬焊，適當控制釬焊溫度、保溫時間和冷卻速度。利用掃描電鏡X射線能譜及X射線衍射結構分析發(fā)現(xiàn)，在釬焊過程中，Ni-Cr合金中的Cr元素分離出來在金剛石表面形成富Cr層，并與金剛石表面的-元素反應生成Cr3C2和Cr7C3，合金層在與金剛石良好浸潤的同時與鋼基體反應生成（FexCry）C的碳化物，因此這種釬焊工藝可以確保合金層與金剛石及鋼基體之間都能獲得較高的結合強度。通過重負荷磨削實驗證明了金剛石為正常磨損，沒有整顆金剛石脫落。這種工藝的優(yōu)點是：Ni-Cr合金本身的強度高，釬焊后可獲得比銀基合金釬焊更高的結合強度；Ni-Cr合金熔點高，耐磨削高溫性能好。但它仍有一定的局限性，因釬焊溫度高（1080℃），易造成金剛石熱損傷而降低金剛石的強度，采用真空條件或氬氣保護進行釬焊可盡量減小金剛石的熱損傷和氧化。

　　馬楚凡等選用NiCr13P9合金為活性釬料，同時加入少量Cr粉，在真空爐內(nèi)加壓加熱到950℃進行釬焊，研制了牙科專用的單層高溫釬焊金剛石砂輪。利用掃描電鏡觀察顯示在金剛石的周圍有銀白色的合金包繞，X射線衍射分析證實有Cr3C2生成，正是這個碳化物層實現(xiàn)了金剛石與鋼基體間較高的結合強度。磨削實驗也證實金剛石確有高的把持強度，單層高溫釬焊金剛石砂輪的壽命及磨削效率較電鍍砂輪有了明顯的提高。