一种超硬刀具及其钎焊方法与流程

本发明涉及钎焊，具体而言，涉及一种超硬刀具及其钎焊方法。

背景技术：

1、近年来，超硬刀具行业正迎来历史性的战略发展机遇。聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride，pcbn)刀具以极佳的硬度和耐磨性能、及优秀化学稳定性，成为了理想的刀具材料。pcbn也因上述优点被视为本世纪的主要换代刀具。

2、目前pcbn刀具按照生产工艺分类，主要有以下两种：一是整体式聚晶刀具，采用纯超硬材料微粉直接在超高压高温条件下烧结制备超硬刀具坯料；二是镶嵌式聚晶刀具，即将超硬刀具钎焊至硬质合金基体材料上。由于整体式聚晶刀具制备成本高、工艺条件苛刻，因此，镶嵌式钎焊工艺是目前广泛流行的聚晶刀具的制备工艺。具体而言，焊接pcbn刀头和硬质合金基体常采用的钎焊模式为真空钎焊，由于所采用的焊料为膏状且具有一定的流动性，因此一般采用人工手动装配刀头；即将钎焊焊膏涂抹在硬质合金基体和pcbn刀头的连接处，再将整体其套上碳管固定，而后送入真空炉进行真空钎焊。这样的操作步骤极其依赖于人工经验，容易出现组装效率低、焊膏量过多或过低、焊缝间隙不均匀等缺陷，因此对刀具的精度、质量稳定性和生产效率都有极大负面影响。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种超硬刀具的钎焊方法，由于现有工艺需人工涂抹焊膏并进行刀头和基体的装配并最后套上碳管，生产效率较慢(单体的平均装配时间需30至40秒)，且受工人技术水平影响，培养一名熟练工人又需花费较高时间成本，存在手工装配质量难以波动大、存在较高刀具次品率等技术缺陷，为解决这一现有情况，本发明通过采用特制焊膏、以及采用浸泡预烧的方式进行焊料的预置，进而提供一种产品质量高且稳定、生产效率更高的超硬刀具钎焊方法。

2、本发明的第二目的在于提供一种所述的超硬刀具的钎焊方法制得的超硬刀具。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、所述超硬刀具的钎焊方法包括如下步骤：

5、将pcbn刀头或金属基体浸泡于焊膏中，浸泡后取出并进行预烧结，得到预制件；

6、将所述预制件与pcbn刀头或金属基体依次进行组装和钎焊，得到超硬刀具；

7、其中，所述焊膏包括按重量份数计的如下组分：金属钎料粉8～20份、黏合剂0.2～1份和溶剂8～20份。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

9、(1)本发明简化装配流程，将装配效率提高至现行工艺的至少五倍以上；同时便于控制焊缝尺寸，大幅提高刀具质量稳定性和精度，并提高焊面接头强度。

10、(2)本发明在非焊面上存在有钎料层，虽然一定程度上造成了焊料的浪费；但总体而言相较于钎料成本的增加，工艺效率的升级所实现了更高的成本降低，是远高于增加的钎料成本的。

11、(3)本发明的预烧工序只需要把工件和钎焊膏混合捞取后入炉烧结即可，无需人工值守，且单次预烧数量可以超5000，大幅节省了人工成本，所提高的效率等综合成本远大于预烧增加的能量成本。

12、(4)pcbn内部应力大，本发明的预烧工序可以有效降低pcbn刀片内部应力，有助于提高刀片的刚度，并避免焊接面出现开裂，有助于增加超硬刀具产品的使用强度和寿命。

技术特征：

1.一种超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述钎焊方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述金属钎料粉包括铜粉、锡粉和钛粉；

3.根据权利要求2所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述铜粉、所述锡粉和所述钛粉的质量比为(6.5～7.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)；

4.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述金属钎料粉包括cusnti合金粉末或agcuti合金粉末中的一种；

5.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述金属钎料粉的粒径范围为10μm～30μm。

6.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述黏合剂包括环氧树脂、羟丙甲纤维素、改性丙烯酸或聚氨酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述焊膏的制备方法包括如下步骤：将所述金属钎料粉、所述黏合剂和所述溶剂充分混合，得到所述焊膏。

8.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述预烧结的温度为830℃～870℃，所述预烧结的时间为10min～30min。

9.根据权利要求1所述的超硬刀具的钎焊方法，其特征在于，所述钎焊为真空钎焊；所述钎焊的温度为830℃～870℃，所述钎焊的时间为5min～20min。

10.如权利要求1～9任一项所述的超硬刀具的钎焊方法制得的超硬刀具。

技术总结本发明提供了一种超硬刀具及其钎焊方法，涉及钎焊技术领域。具体而言，所述钎焊方法包括如下步骤：将PcBN刀头或金属基体浸泡于焊膏中，浸泡后取出并进行预烧结，得到预制件；将所述预制件与PcBN刀头或金属基体依次进行组装和钎焊，得到超硬刀具；其中，所述焊膏包括按重量份数计的如下组分：金属钎料粉8～20份、黏合剂0.2～1份和溶剂8～20份。本发明通过采用特制成分的焊膏、以及采用浸泡预烧的方式进行焊料的预置，进而提供一种产品质量高且稳定、生产效率更高的超硬刀具钎焊方法，具有焊面接头强度高、刀具使用寿命长等优势，且能够大幅降低生产成本，具有良好的应用前景。技术研发人员：纠永涛,赵亦嘉,龙伟民,王红娜,伍里峰,于士梦,彭辉,李宏志受保护的技术使用者：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13