本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領(lǐng)域，具體涉及一種新型釬料釬焊單層立方氮化硼砂輪的制作方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，大量高韌性金屬材料、淬火鋼的加工越來(lái)越多，因此對(duì)加工工具的提出了較高的要求，采用立方氮化硼的砂輪等進(jìn)行磨削加工是非常重要的一類(lèi)加工方法。立方氮化硼磨料因其具有高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、耐高溫性能良好、對(duì)鐵族金屬呈惰性等優(yōu)異的機(jī)械性能而被廣泛應(yīng)用于制作超硬磨料工具。目前，在立方氮化硼工具制作領(lǐng)域，釬焊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)立方氮化硼、結(jié)合劑和金屬基體界面間良好的化學(xué)冶金結(jié)合，被廣泛應(yīng)用于制作釬焊單層立方氮化硼砂輪。立方氮化硼工具對(duì)釬料具有很高的工藝要求：①為使釬料對(duì)立方氮化硼呈現(xiàn)良好的潤(rùn)濕性，釬料中應(yīng)含有Ti、Al等合金元素，這些元素能夠與立方氮化硼進(jìn)行界面反應(yīng)形成氮化物、硼化物，提高了釬料對(duì)立方氮化硼的潤(rùn)濕性；②釬料應(yīng)具有適中的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，可以實(shí)現(xiàn)立方氮化硼磨粒在磨削加工過(guò)程中的實(shí)時(shí)出露。③由于金屬材料的加工會(huì)產(chǎn)生大量的磨削熱，釬料應(yīng)具有較高的高溫性能。高熵合金是一種以多種組元為基的合金，其微觀組織大多為固溶體，由于具有多種元素的固溶強(qiáng)化，其硬度、強(qiáng)度較高，而固溶體具有較高的韌性，在含有一定的活性元素后適于釬焊立方氮化硼。

本發(fā)明采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉經(jīng)球磨混合制成的高熵合金粉末作為釬料，釬料成分調(diào)控容易，成本低。該釬料在釬焊后表現(xiàn)出適中的硬度，可以使立方氮化硼在砂輪使用過(guò)程中始終保持良好的出露高度，有利于提高工具的使用壽命。該多主元高熵合金在釬焊后形成固溶體，并通過(guò)添加活性元素Al、Ti來(lái)提高釬料對(duì)立方氮化硼的潤(rùn)濕性，使得釬料、立方氮化硼、鋼基體獲得很強(qiáng)的結(jié)合力，釬料對(duì)立方氮化硼把持力高。Co、Cu、Ni等元素可以良好的互溶，并且通過(guò)調(diào)控其含量，能夠改變釬焊溫度、高溫性能使其適于釬焊立方氮化硼，高熵合金的釬料層具有良好的韌性、塑性，較低釬焊殘余應(yīng)力，延長(zhǎng)使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在提高釬料對(duì)立方氮化硼磨料的把持強(qiáng)度的同時(shí)，釬料具有較好的韌性和強(qiáng)度，使單層立方氮化硼砂輪適于對(duì)高韌性材料和淬火鋼等的高效加工。因立方氮化硼磨料的難以潤(rùn)濕，選擇含Ti、Al的高熵合金作為釬料對(duì)立方氮化硼進(jìn)行釬焊，該釬料含有一定的活性元素Ti、Al，不僅可以與立方氮化硼進(jìn)行界面反應(yīng)，兩種活性元素與立方氮化硼反應(yīng)能夠形成TiN、TiB、AlN等化合物，這些反應(yīng)能夠促進(jìn)釬料對(duì)立方氮化硼磨粒的潤(rùn)濕性，提高釬料對(duì)磨粒的把持強(qiáng)度，而且高熵合金由于多組元的協(xié)同擴(kuò)散導(dǎo)致有效擴(kuò)散速度較慢，能夠使立方氮化硼與釬料的界面反應(yīng)適中，本發(fā)明的高熵合金由于含有多種不同熔點(diǎn)的金屬粉，能夠在加熱過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)合金化，最后達(dá)到高熵合金，具有硬度、耐磨性適中的特點(diǎn)。

1.一種真空加熱釬焊單層立方氮化硼砂輪的制作方法，主要包括下述工藝步驟：

步驟一、利用機(jī)械加工的方法制備立方氮化硼砂輪基體，砂輪基體直徑在 300mm~1000mm 之間。

步驟二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉經(jīng)球磨混合制成的高熵合金粉末作為釬焊立方氮化硼砂輪的釬料，其中Ni-Cr-B-Si預(yù)合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金屬粉的重量百分比為：25~30：15~20：10~15：20~25：10~25；其中Ni-Cr-B-Si中各種元素質(zhì)量比組成為：C為0.6~1.2%，Cr為12~15%，B為2.5~4.5%，Si為3-4.5%，Ni為75~81%。球磨混合是采用鋼制球磨罐進(jìn)行球磨混合，其中的磨球與金屬粉質(zhì)量比為3∶1，密封后打開(kāi)真空閥抽真空20~30分鐘，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為260~300r/min，倒向頻率 30~45Hz，進(jìn)行球磨混料時(shí)間為60~80分鐘。

步驟三、將金屬粉與壓敏膠按重量1∶2.3~2.8比例混合制成釬料漿液；

步驟四、將釬料漿液與立方氮化硼磨粒按比例混合均勻涂覆固定在砂輪基體表面；立方氮化硼磨粒的粒度為120~450 μm，涂覆的釬料漿液厚度為立方氮化硼磨粒平均粒徑的95-125％。

步驟五、按底層為立方氮化硼砂輪基體、中層為釬料漿液、上層為立方氮化硼磨粒的順序制作工具成型毛坯；

步驟六、采用真空加熱的方式對(duì)成型毛坯進(jìn)行加熱釬焊，釬焊溫度為1120℃~1200℃，真空度<1?10^-3 Pa。

具體實(shí)施方案

實(shí)施例1

1.一種真空加熱釬焊單層立方氮化硼砂輪的制作方法，主要包括下述工藝步驟：

步驟一、采用45鋼經(jīng)機(jī)械加工的方法制備立方氮化硼砂輪基體，砂輪基體直徑在 500 mm。

步驟二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉經(jīng)球磨混合制成的高熵合金粉末作為釬焊立方氮化硼砂輪的釬料，其中Ni-Cr-B-Si預(yù)合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金屬粉的重量百分比為：30：15：14：21：20；其中Ni-Cr-B-Si中各種元素質(zhì)量比組成為：C為0.6~1.2%，Cr為12~15%，B為2.5~4.5%，Si為3-4.5%，Ni為75~81%。球磨混合是采用鋼制球磨罐進(jìn)行球磨混合，其中的磨球與金屬粉質(zhì)量比為3∶1，密封后打開(kāi)真空閥抽真空25分鐘，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為 300r/min，倒向頻率 40 Hz，進(jìn)行球磨混料時(shí)間為70分鐘。

步驟三、將金屬粉與壓敏膠按重量1∶2.5比例混合制成釬料漿液；

步驟四、將釬料漿液與立方氮化硼磨粒按比例混合均勻涂覆固定在砂輪基體表面；立方氮化硼磨粒的粒度為150~200 μm，涂覆的釬料漿液厚度為立方氮化硼磨粒平均粒徑的105％。

步驟五、按底層為立方氮化硼砂輪基體、中層為釬料漿液、上層為立方氮化硼磨粒的順序制作工具成型毛坯；

步驟六、采用真空加熱的方式對(duì)成型毛坯進(jìn)行加熱釬焊，釬焊溫度為1170℃，真空度<1?10^-3 Pa。

實(shí)施例2

1.一種真空加熱釬焊單層立方氮化硼砂輪的制作方法，主要包括下述工藝步驟：

步驟一、采用65Mn經(jīng)機(jī)械加工的方法制備立方氮化硼砂輪基體，砂輪基體直徑在 600mm。

步驟二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉經(jīng)球磨混合制成的高熵合金粉末作為釬焊立方氮化硼砂輪的釬料，其中Ni-Cr-B-Si預(yù)合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金屬粉的重量百分比為：25：20：15：20：20；其中Ni-Cr-B-Si中各種元素質(zhì)量比組成為：C為0.6~1.2%，Cr為12~15%，B為2.5~4.5%，Si為3-4.5%，Ni為75~81%。球磨混合是采用鋼制球磨罐進(jìn)行球磨混合，其中的磨球與金屬粉質(zhì)量比為3∶1，密封后打開(kāi)真空閥抽真空20分鐘，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為260r/min，倒向頻率45Hz，進(jìn)行球磨混料時(shí)間為80分鐘。

步驟三、將金屬粉與壓敏膠按重量1∶2.8比例混合制成釬料漿液；

步驟四、將釬料漿液與立方氮化硼磨粒按比例混合均勻涂覆固定在砂輪基體表面；立方氮化硼磨粒的粒度為220~300 μm，涂覆的釬料漿液厚度為立方氮化硼磨粒平均粒徑的100％。

步驟五、按底層為立方氮化硼砂輪基體、中層為釬料漿液、上層為立方氮化硼磨粒的順序制作工具成型毛坯；

步驟六、采用真空加熱的方式對(duì)成型毛坯進(jìn)行加熱釬焊，釬焊溫度為1160℃，真空度<1?10^-3 Pa。

實(shí)施例3

1.一種真空加熱釬焊單層立方氮化硼砂輪的制作方法，主要包括下述工藝步驟：

步驟一、利用機(jī)械加工的方法制備立方氮化硼砂輪基體，砂輪基體直徑在 700mm。

步驟二、采用Ni-Cr-B-Si，Cu粉，Al粉，Ti粉、Co粉經(jīng)球磨混合制成的高熵合金粉末作為釬焊立方氮化硼砂輪的釬料，其中Ni-Cr-B-Si預(yù)合金粉，Cu粉，Al粉，Ti粉，Co金屬粉的重量百分比為：25：15：15：20：25；其中Ni-Cr-B-Si中各種元素質(zhì)量比組成為：C為0.6~1.2%，Cr為12~15%，B為2.5~4.5%，Si為3-4.5%，Ni為75~81%。球磨混合是采用鋼制球磨罐進(jìn)行球磨混合，其中的磨球與金屬粉質(zhì)量比為3∶1，密封后打開(kāi)真空閥抽真空30分鐘，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為 280 r/min，倒向頻率 30 Hz，進(jìn)行球磨混料時(shí)間為60分鐘。

步驟三、將金屬粉與壓敏膠按重量1∶2.3比例混合制成釬料漿液；

步驟四、將釬料漿液與立方氮化硼磨粒按比例混合均勻涂覆固定在砂輪基體表面；立方氮化硼磨粒的粒度為360~450 μm，涂覆的釬料漿液厚度為立方氮化硼磨粒平均粒徑的95％。

步驟五、按底層為立方氮化硼砂輪基體、中層為釬料漿液、上層為立方氮化硼磨粒的順序制作工具成型毛坯；

步驟六、采用真空加熱的方式對(duì)成型毛坯進(jìn)行加熱釬焊，釬焊溫度為1140℃，真空度<1?10^-3 Pa。