CN101204794A

CN101204794A - 添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料

Info

Publication number: CN101204794A
Application number: CNA200710190937XA
Authority: CN
Inventors: 徐九华; 杨长勇; 傅玉灿; 丁文锋
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-06-25

Abstract

一种添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，属于金属材料工程技术领域，涉及到超硬工具高温钎焊技术领域。其化学成分按重量分数配比为：20％～30％的铜(Cu)，3％～7％的钛(Ti)，0.05％～0.5％的镧(La)，其余为银(Ag)。稀土元素镧(La)是以铜稀土合金的形式熔炼。本发明结合剂组元较少，润湿性能良好，强度高，综合性能优良，可满足高温钎焊超硬工具领域的要求。

Description

添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料

技术领域

本发明属于金属材料工程技术领域，涉及到高温钎焊超硬工具技术领域，特别涉及到一种高性能的结合剂。

背景技术

高温钎焊CBN砂轮利用钎焊时基体-结合剂-磨粒间的化学冶金结合作用从根本上改善了对磨料的结合把持强度，加工过程中磨料基本不脱落，满足了高效精密加工作业的需要，有利于加工表面粗糙度的改善；同时，高温钎焊CBN砂轮具有较好的形状保持能力，可以避免树脂结合剂或陶瓷结合剂等多层工具需经常修整、加工出的工件精度的一致性较差、工件的互换性不好等弊端。钛合金化学活性大，热导率低，属于典型的难加工材料，在磨削过程中很容易发生黏附。用CBN砂轮取代传统砂轮加工钛合金取得了一定的效果。在加工钛合金时，对高温钎焊CBN砂轮的性能提出了更高的要求，不仅要满足工件表面完整性和尺寸精度要求，还要求磨屑易于从砂轮表面脱落，不发生黏附，确保砂轮长时间可靠运行。因此对高温钎焊CBN砂轮的结合剂提出了更高的要求，不仅要具有良好的对磨料和基体的润湿性能，保证磨粒牢固的焊接在基体上，同时要求其不易与钛合金磨屑发生黏附。常用的金属结合剂银铜钛由于含有钛而和磨屑具有很大的亲和力，但是钛又是结合剂和磨粒发生化学反应、实现化学冶金结合的重要元素，含量降低会影响对磨粒的把持强度，进而降低砂轮寿命。

稀土具有很高的化学活性，是一种典型的、十分活泼的金属，具有孕育和变质、强化、提高耐热性能和改善工艺性能等作用，在冶金及材料领域获得了广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，它通过在高温钎焊CBN砂轮金属结合剂中加入稀土元素镧(La)来提高结合剂的综合性能，同时在保证磨粒把持强度的基础上减少钛元素的含量，提高高温钎焊CBN砂轮的性能。

本发明设计的添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料其特征在于：其化学成分按重量分数配比为：20％～30％的铜(Cu)，2％～7％的钛(Ti)，0.05％～1.0％的镧(La)，其余为银(Ag)。

本发明镧(La)的较佳范围为0.1～0.5％。

本发明结合剂层材料组元较少，润湿性能良好，由于稀土元素的加入，细化了金属间化合物，使结合剂的组织更加均匀，提高了结合剂的强度，综合性能优良，可满足超硬工具高温钎焊领域的要求。

附图说明

图1是已有技术中银铜钛结合剂层材料的合金显微组织，图中的金属间化合物长度可达200μm。

图2是Ag-Cu-Ti-0.25La(实施例四)结合剂层材料的显微组织。

具体实施方式

1)使用的市售白银、电解铜、金属钛、铜镧稀土中间合金，按需要配比，采用常规的高频冶炼炉冶炼、浇注，然后雾化，得到所需的结合剂粉末；2)根据实际需要，可将铜镧稀土中间合金加入银-铜-钛合金中冶炼、浇注，然后雾化得到所需的结合剂粉末；3)冶炼前采用混粉机将原材料粉末充分混合均匀；4)冶炼温度在850℃～1050℃之间，保温4～5个小时。

实施例一：

20％铜(Cu)，7％钛(Ti)，0.05％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例二：

22％铜(Cu)，5％钛(Ti)，0.05％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例三：

25％铜(Cu)，4.5％钛(Ti)，0.1％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例四：

24％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.15％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例五：

26％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.25％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例六：

28％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.4％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例七：

28％铜(Cu)，3.5％钛(Ti)，0.5％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例八：

25％铜(Cu)，3％钛(Ti)，0.5％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例九：

24％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.75％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例十：

30％铜(Cu)，3％钛(Ti)，0.5％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例十一：

24％铜(Cu)，4％钛(Ti)，1％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

本发明的添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料对钎焊工具基体与超硬磨粒立方氮化硼(CBN)具有良好的润湿性能，同时通过简易划痕试验，观测CBN磨粒的脱落情况，发现上述实施例一至实施例六中的任何一种含稀土镧的结合剂层材料，都表现出良好的对磨粒的把持力。

表1本发明的实施例与已有技术中银铜钛结合剂的性能对比

对比项目	液相线(℃)	固相线(℃)	硬度(HV)	铺展面积(cm²)
对比项目	液相线(℃)	固相线(℃)	硬度(HV)	铺展面积(cm²)	银铜钛	792	774	80	9.75
实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11	801795793794796797797798799796800	775774775775774772773772770771773	959095110114119120118110118108	9.859.910.410.881111.411.5511.58.211.76.5	银铜钛	792	774	80	9.75

Claims

1.一种添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，其特征在于其化学成分按质量分数配比为：20％～30％的铜(Cu)，3％～7％的钛(Ti)，0.05％～1.0％的镧(La)，其余为银(Ag)。

2.根据权利要求1所述的添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，其特征在于：所述的镧(La)的质量分数配比为0.05～0.5％。

3.根据权利要求1所述的添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，其特征在于：所述的稀土元素镧(La)是以铜稀土合金的形式熔炼。