钎焊金刚石砂轮的性能解析

柳州圣砂机电

为了充分发挥金刚石作用，要设法增大结合剂对金刚石把持力，提高砂轮结合强度。单层

高温钎焊超硬磨料砂轮能克服电镀砂轮缺点，可以实现金刚石、结合剂、金属基体三者之

间化学冶金结合，具有较高结合强度，仅需将结合层厚度维持磨粒高度20%～30%就能大负

荷高速高效磨削牢固地把持住磨粒，使钎焊砂轮磨粒裸露高度可达70%～80%，因而增大了

容屑空间，砂轮不易堵塞，磨料利用更加充分。
　　与电镀砂轮相同加工条件下，单层高温钎焊超硬磨料砂轮磨削力、功率损耗、磨削温

度更低，意味着可达到更高工作速度，这300～500m/s以上超高速磨削有着特殊意义。单层

高温钎焊无镀膜金刚石砂轮加Cr银基钎料单层钎焊砂轮利用高频感应钎焊方法，用添加有

CrAg-Cu合金作为钎料，780℃空气钎焊35s，自然冷却，可实现金刚石与钢基体间牢固连接

。经X射线能谱及X射线衍射分析发现，Cr与金刚石之间形成Cr3C2，与钢基体之间形成

（FexCry）C，经与不加Cr钎料对比实验证明，这实现合金层与金刚石及钢基体间都具有较

高结合强度主要因素，并通过磨削实验证实了金刚石确有较高把持强度。
　　该工艺优点钎焊温度低，对金刚石损伤小。缺点银基钎料熔点较低，耐磨削高温性能

较差，高效重负荷磨削应用受到限制。
　　Ni-Cr合金单层钎焊砂轮国外金刚石钎焊工艺：首先用氧乙炔焊炬钢基体上火焰喷涂上

一层Ni-Cr合金层，这层活性金属可作为钎料直接钎焊金刚石磨粒，然后1080℃氩气感应钎

焊30s.金刚石网
　　火焰喷涂合金层过程，由于钢基体表面易氧化，钎焊后结合剂层厚度一致性磨料排布

均匀性尚难于有效控制。
　　将金刚石磨粒直接排布Ni-Cr合金片或粉末上，用陶瓷块压住金刚石磨粒，然后真空高

频感应机上钎焊30s，钎焊温度为1080℃；或者氩气保护辐射加热炉内进行钎焊，适当控制

钎焊温度、保温时间冷却速度。
　　利用扫描电镜X射线能谱及X射线衍射结构分析发现，钎焊过程，Ni-Cr合金Cr元素分离

出来金刚石表面形成富Cr层，并与金刚石表面-元素反应生成Cr3C2Cr7C3，合金层与金刚石

良好浸润同时与钢基体反应生成（FexCry）C碳化物，因此这种钎焊工艺可以确保合金层与

金刚石及钢基体之间都能获得较高结合强度。
　　通过重负荷磨削实验证明了金刚石为正常磨损，没有整颗金刚石脱落。这种工艺优点

：Ni-Cr合金本身强度高，钎焊后可获得比银基合金钎焊更高结合强度；Ni-Cr合金熔点高

，耐磨削高温性能好。但它仍有一定局限性，因钎焊温度高（1080℃），易造成金刚石热

损伤而降低金刚石强度，采用真空条件或氩气保护进行钎焊可尽量减小金刚石热损伤氧化

。
　　选用NiCr13P9合金为活性钎料，同时加入少量Cr粉，真空炉内加压加热到950℃进行钎

焊，研制了牙科专用单层高温钎焊金刚石砂轮。
　　利用扫描电镜观察显示金刚石周围有银白色合金包绕，X射线衍射分析证实有Cr3C2生

成，正这个碳化物层实现了金刚石与钢基体间较高结合强度。磨削实验也证实金刚石确有

高把持强度，单层高温钎焊金刚石砂轮寿命及磨削效率较电镀砂轮有了明显提高。
　　单层高温钎焊镀膜金刚石砂轮由于金刚石热稳定性差，800℃时就会发生石墨化转变，

所以较高钎焊温度势必会造成金刚石热损伤而使金刚石强度下降；同时结合剂有害元素会

使金刚石腐蚀石墨化，因此可金刚石表面先镀上一层活性金属及其合金后再进行钎焊。超

硬磨料镀覆技术主要有化学气相沉积、离子镀、热蒸镀、真空微蒸发镀等。