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由金剛石和立方氮化硼(CBN)制作的超硬磨料工具被廣泛應(yīng)用于各類金屬材料的磨削加工，石材、陶瓷、光學(xué)玻璃等硬脆材料的加工，以及公路養(yǎng)護(hù)、地質(zhì)采礦、油氣鉆探等眾多工程領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量很大。目前生產(chǎn)中使用的超硬磨料工具一般是利用多層燒結(jié)或單層電鍍工藝來(lái)制作，磨粒只是被機(jī)械地包埋、鑲嵌在結(jié)合層中，把持力不大，在負(fù)荷較重的加工中容易因把持力不足而導(dǎo)致磨料過(guò)早脫落，造成浪費(fèi)。另一方面，在燒結(jié)和電鍍工具中磨料為隨機(jī)分布，磨粒的出露高度不大，容屑空間較小，在磨削加工時(shí)容易產(chǎn)生磨屑的粘附堵塞，降低工具的加工性能和使用壽命。

由于多層燒結(jié)和單層電鍍磨料工具存在上述缺陷和弊端，使其在高效磨削和高速/超高速磨削中的應(yīng)用受到較大限制。為此，近十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)始研究采用釬焊工藝來(lái)制作單層超硬磨料工具，其出發(fā)點(diǎn)是希望借助高溫釬焊時(shí)在磨料、釬料和基體界面上發(fā)生的熔解、浸潤(rùn)、擴(kuò)散、化合等相互作用(即通常所說(shuō)的化學(xué)冶金作用)，從根本上改善基體和釬料合金對(duì)磨料的把持強(qiáng)度。圖1所示為釬焊金剛石單顆磨粒與結(jié)合劑界面的微觀形貌�？梢钥闯�，釬料對(duì)金剛石磨粒表現(xiàn)出很好的浸潤(rùn)性，結(jié)合緊密，無(wú)間隙和溝槽存在。金剛石磨粒晶粒完整，表面無(wú)裂紋，出露高度大。與傳統(tǒng)的多層燒結(jié)超硬磨料工具和單層電鍍超硬磨料工具相比，釬焊超硬磨料工具具有以下特點(diǎn)：①磨料、釬料和基體三者之間能實(shí)現(xiàn)冶金化學(xué)結(jié)合，從而提高了結(jié)合強(qiáng)度，工具使用壽命長(zhǎng)；②磨粒的出露高度大(可達(dá)磨粒高度的70%～80%)，容屑空間大，不易堵塞，磨料的利用更加充分；③磨削力、功率消耗和磨削溫度更低；④具有環(huán)保意義，符合當(dāng)今倡導(dǎo)的綠色制造發(fā)展趨勢(shì)。

釬焊超硬磨料工具因具有獨(dú)特的優(yōu)越性而成為當(dāng)今超硬磨料工具研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文從釬焊的釬料、工藝及方法等方面概述了國(guó)內(nèi)外釬焊超硬磨料工具的研究現(xiàn)狀和研究成果，分析了不同的釬料、工藝及方法對(duì)磨粒結(jié)合強(qiáng)度和界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，討論了磨粒的優(yōu)化排布問(wèn)題以及在單層釬焊超硬磨料工具表面實(shí)現(xiàn)磨粒有序排布的方法。

2釬焊金剛石工具的研究現(xiàn)狀

金剛石與一般的金屬、合金之間有很高的界面能，其表面不易被熔化的金屬或合金所浸潤(rùn)。根據(jù)理論分析及文獻(xiàn)報(bào)道，在一定的條件下，某些過(guò)渡族元素如Ti、V、Cr、Zr、Mo、W等，在一定條件下可與金剛石的碳元素在表面形成碳化物，而通過(guò)這層碳化物的作用，金剛石、釬料和鋼基體三者就能通過(guò)釬焊實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合，這就是金剛石高溫釬焊的原理。金剛石釬焊的質(zhì)量在很大程度上取決于所使用的釬料、釬焊工藝及方法。因此，提高對(duì)金剛石磨粒把持力的關(guān)鍵就是尋求與之相適應(yīng)的活性釬料、釬焊方法和釬焊工藝。

2.1鎳基合金釬料釬焊金剛石的工藝及方法

瑞士的AKChattopadhyay采用的釬焊工藝為：先用火焰噴鍍法(氧-乙炔焊槍)將釬料合金(主要成分為72%Ni、14.4%Cr、3.5%Fe、3.5%Si、3.35%B和0.5%O2)鍍于工具鋼基體上，并將金剛石排布于焊料層面上，然后在1080℃、氬氣保護(hù)下高頻感應(yīng)釬焊30秒實(shí)現(xiàn)金剛石與鋼基體的結(jié)合。釬料合金中的Cr作為一種強(qiáng)碳化物元素，在釬焊過(guò)程中向金剛石表面富集而實(shí)現(xiàn)金剛石的表面金屬化。

德國(guó)的ATrenker等采用真空爐中釬焊的方法，在高溫釬焊過(guò)程中分別采用了活性釬料和鎳基釬料來(lái)實(shí)現(xiàn)金剛石與基體的結(jié)合。在加工玻璃的實(shí)驗(yàn)中，與電鍍金剛石工具相比，高溫釬焊金剛石工具的性能更為優(yōu)異，釬焊工具的起始磨削性能是電鍍工具的3.5倍以上，壽命是電鍍工具的3倍以上。

南京航空航天大學(xué)的肖冰等利用高頻感應(yīng)釬焊方法，用Ni-Cr合金釬料真空感應(yīng)釬焊30秒，釬焊溫度1050℃，將金剛石牢固地釬焊在鋼基體上。經(jīng)X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，合金釬料與金剛石在界面生成Cr7C3和Cr23C7，因此這種釬焊工藝可以確保合金釬料層與金剛石之間的高強(qiáng)度結(jié)合。在后續(xù)的大負(fù)荷磨削實(shí)驗(yàn)中，未發(fā)生金剛石整顆脫落，說(shuō)明釬料對(duì)金剛石具有較高的把持強(qiáng)度。姚正軍等利用Ar氣保護(hù)爐中釬焊的方法，以Ni-Cr合金粉末作為釬料，控制釬焊溫度1050℃、保溫時(shí)間6min和冷卻速度30℃/min，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體的牢固連接。利用掃描電鏡和X射線能譜，結(jié)合X射線衍射結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)釬焊過(guò)程中Ni-Cr合金中的Cr元素分離出來(lái)在金剛石界面形成富Cr層，并與金剛石表面的C元素反應(yīng)生成Cr3C2和Cr7C3，這是實(shí)現(xiàn)合金層與金剛石的較高結(jié)合強(qiáng)度的主要因素。重負(fù)荷磨削實(shí)驗(yàn)表明，金剛石為正常磨損，無(wú)整顆金剛石脫落，能夠適用于高效磨削加工。盧金斌等利用真空爐中釬焊的方法，以Ni-Cr合金作為釬料，金剛石直接排布在Ni-Cr合金上，適當(dāng)控制釬焊工藝，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體之間的牢固連接。通過(guò)對(duì)金剛石與釬料界面微觀結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)釬焊過(guò)程中釬料會(huì)在金剛石界面形成富Cr層并與金剛石表面的C元素反應(yīng)生成Cr3C2和Cr7C3，其中Cr7C3呈筍狀生長(zhǎng)，Cr3C2呈片狀生長(zhǎng)。最后通過(guò)磨削對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了金剛石與釬料有較高結(jié)合強(qiáng)度。馬伯江等利用高頻感應(yīng)釬焊的方法，在相同的釬焊工藝條件下，采用兩種不同成分的Ni-Cr釬料釬焊鍍Ti金剛石和無(wú)鍍膜金剛石。試驗(yàn)使用了兩種鎳基活性釬料，兩者相差4%Cr(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，在Ar氣保護(hù)下進(jìn)行高頻感應(yīng)釬焊，釬焊溫度小于1100℃，保溫?cái)?shù)秒。結(jié)果表明，釬料成分不同、金剛石鍍Ti與否，使金剛石表面生成的碳化物成分和形態(tài)各異，影響了它們與金剛石結(jié)合強(qiáng)度的高低。在此基礎(chǔ)上，分別采用真空爐中釬焊和氬氣保護(hù)下的高頻感應(yīng)釬焊工藝制作了單層釬焊金剛石工具。結(jié)果表明，這兩種工藝制作出來(lái)的工具都可在金剛石-釬料界面上生成對(duì)提高金剛石把持力起關(guān)鍵作用的碳化物，但其界面結(jié)構(gòu)存在差異。在電阻爐中釬焊條件下，生成物有兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層產(chǎn)物是Cr3C2，外層產(chǎn)物是Cr7C3；在高頻釬焊條件下，僅有單層產(chǎn)物Cr3C2。

第四軍醫(yī)大學(xué)的馬楚凡等利用真空爐中釬焊的方法，以NiCr13P9合金作為釬料，同時(shí)加入少量Cr粉，在高溫(950℃)加壓及真空度為0.2Pa的條件下進(jìn)行釬焊，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體間的牢固結(jié)合，研制出用于牙科CERECCAD/CAM系統(tǒng)的專用單層釬焊金剛石砂輪。掃描電鏡觀察顯示，銀白色的合金包繞在金剛石周界，釬料在金剛石磨粒間分布均勻，金剛石已被牢固釬焊，金剛石出刃高度大。X射線衍射分析能觀察到Cr3C2衍射峰，表明有Cr3C2生成。正是通過(guò)金剛石界面上的碳化物層，合金材料實(shí)現(xiàn)了對(duì)金剛石的高把持力。磨削實(shí)驗(yàn)證實(shí)了金剛石確有高把持強(qiáng)度，釬焊金剛石砂輪的耐用度及磨削效率較普通電鍍砂輪明顯提高。

華僑大學(xué)的黃輝等利用高頻感應(yīng)釬焊的方法，以Ni-Cr合金為釬料，嘗試在空氣中直接進(jìn)行金剛石磨粒的釬焊。

通過(guò)適當(dāng)控制釬焊電流和釬焊時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體的牢固焊接。磨削實(shí)驗(yàn)表明，采用該方法制造的金剛石工具在金剛石磨粒與基體之間有著較高結(jié)合強(qiáng)度，金剛石磨粒在整個(gè)加工過(guò)程中未出現(xiàn)脫落，金剛石磨粒的磨損過(guò)程為正常磨損。另外，還嘗試在自制真空爐中利用高頻感應(yīng)釬焊金剛石節(jié)塊。通過(guò)調(diào)整加熱時(shí)間與加熱功率來(lái)控制釬料加熱溫度，實(shí)現(xiàn)金剛石與基體的牢固連接，并制作了金剛石磨盤(pán)。在磨削加工花崗石的過(guò)程中，對(duì)金剛石磨粒的出露高度、磨粒的磨損狀態(tài)進(jìn)行了跟蹤，揭示了釬焊金剛石工具在加工過(guò)程中的磨損性能。

2.2銀基合金釬料釬焊金剛石的工藝及方法

南京航空航天大學(xué)的肖冰等利用高頻感應(yīng)釬焊的方法，以添加Cr粉的Ag-Cu合金作為釬料，在空氣中感應(yīng)釬焊35秒，釬焊溫度780℃，實(shí)現(xiàn)了金剛石與鋼基體間的牢固結(jié)合。經(jīng)X射線能譜及X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)金剛石界面上有Cr3C2生成。與不加Cr粉的Ag-Cu合金釬料的對(duì)比試驗(yàn)表明，合金釬料正是通過(guò)金剛石界面上的這一碳化物層而強(qiáng)有力地把持住金剛石。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的孫鳳蓮等利用真空爐中釬焊的方法，以Ag-Cu-Ti活性釬料合金箔作為填充材料，對(duì)CVD金剛石厚膜進(jìn)行了釬焊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)：真空度5×10-3Pa，釬焊溫度920℃，升溫和降溫速度為30℃/min，保溫時(shí)間20min。經(jīng)X射線衍射分析，確定了金剛石與釬料結(jié)合界面處的新生化合物為T(mén)iC層。正是該碳化物層使釬料與金剛石之間產(chǎn)生了冶金結(jié)合，使金剛石厚膜與基體金屬之間形成牢固連接。在此基礎(chǔ)上，討論了不同的釬焊溫度(850℃、880℃、910℃、940℃和970℃)對(duì)金剛石結(jié)合強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在940℃時(shí)剪切強(qiáng)度最大，達(dá)133MPa�？梢�(jiàn)，釬焊溫度直接影響到釬料、金剛石與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。

哈爾濱理工大學(xué)的李丹等利用真空爐中釬焊技術(shù)對(duì)Ag-Cu-Ti釬料在金剛石表面的潤(rùn)濕狀況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。使用了3種Ag-Cu-Ti釬料，Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別占5%、10%和15%。釬焊工藝參數(shù)：真空度6.65×10-3Pa，升溫和降溫速度30℃/min，釬焊溫度950℃，保溫時(shí)間25min。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ti占10%的Ag-Cu-Ti釬料對(duì)金剛石具有較好的潤(rùn)浸性能，結(jié)合強(qiáng)度較高。關(guān)硯聰?shù)壤�用真空感�?yīng)釬焊的方法，對(duì)Ag-Cu-Ti釬料釬焊金剛石磨粒進(jìn)行了釬焊工藝試驗(yàn)研究，探討了釬焊溫度和釬料狀態(tài)對(duì)結(jié)合強(qiáng)度的影響。釬焊工藝：采用二級(jí)加熱工藝，釬焊溫度分別為890℃、910℃和940℃，真空度為0.2Pa。試驗(yàn)結(jié)果表明，釬焊溫度比釬料熔化溫度高50℃(940℃)時(shí)，結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度最大，X射線衍射分析表明，在金剛石與釬料結(jié)合界面間新生的化合物為T(mén)iC。在釬焊溫度為940℃時(shí)真空釬焊無(wú)鍍膜金剛石，用Ag-Cu-Ti釬料合金箔的結(jié)合強(qiáng)度比用Ag-Cu共晶合金箔與Ti箔的結(jié)合強(qiáng)度更高。

廣東工業(yè)大學(xué)的王成勇等利用高頻感應(yīng)釬焊的方法，在空氣中或局部氣體保護(hù)下高頻釬焊金剛石。主要釬焊工藝：在基體上放置釬焊片(主要為Ag-Cu-Zn、Ag-Cu-Ti或其它Ag-Cu基合金)和102焊劑，再將金剛石包裹上金屬粉(鉻粉和鈦粉)放置在釬焊片上，或在放置了金剛石磨粒的釬焊片上均勻撒上金屬粉，然后進(jìn)行高頻釬焊，實(shí)現(xiàn)了金剛石、釬料與基體之間牢固的化學(xué)冶金結(jié)合。

2.3銅基合金釬料釬焊金剛石的工藝及方法

巴基斯坦的FAKhalid等利用真空爐中釬焊的方法，以Cu-14.4Sn-10.2Ti-1.5Zr合金作為釬料，研究了金剛石界面的微觀結(jié)構(gòu)。釬焊工藝：真空度2×10-8Pa，釬焊溫度930℃，保溫時(shí)間10min，冷卻速度20℃/min。掃描電鏡和X射線能譜分析表明，在金剛石-釬料界面生成的碳化鈦有兩層結(jié)構(gòu)，第一層是立方形TiC，第二層是細(xì)長(zhǎng)形或柱形TiC。

西安交通大學(xué)的孟衛(wèi)如等應(yīng)用真空爐中釬焊的方法，對(duì)金剛石釬料的適應(yīng)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分別采用3種含有強(qiáng)碳化物形成元素Cr、Ti的BNi2(NiCrSiB)、BNi7(NiCrP)及自制的CuSnNiTi釬料，在各自的釬焊溫度分別為1050℃、950℃和900℃、保溫時(shí)間10min及真空度0.13Pa的條件下，單層釬焊金剛石圓鋸片(φ125mm)。通過(guò)掃描電鏡觀察形貌和X射線能譜分析成分，表明3種釬料對(duì)金剛石有很好的潤(rùn)濕性，釬料中的Cr、Ti元素會(huì)向金剛石表面擴(kuò)散，并與金剛石中的C元素結(jié)合生成碳化物。碳化物的形成使金剛石、釬料與基體之間產(chǎn)生了化學(xué)冶金結(jié)合，提高了對(duì)金剛石的把持力，但結(jié)合狀況及鋸切性能隨釬料的不同而存在差異。試驗(yàn)證實(shí)，自制的銅基釬料釬焊溫度低，釬焊時(shí)金剛石的熱損傷小，對(duì)金剛石有很好的把持力，而且釬料與所切割的石材有很好的適應(yīng)性，有效提高了金剛石的利用率。

臺(tái)灣大學(xué)采用Cu-15Ti-10Sn合金釬料，比較了真空爐中釬焊方法(釬焊溫度925℃、保溫5min)和激光釬焊方法(釬焊時(shí)間10秒)對(duì)金剛石界面微觀結(jié)構(gòu)的影響。在真空爐中釬焊條件下，金剛石表面形成一層連續(xù)的過(guò)渡層(TiC薄膜)；而在激光釬焊條件下，金剛石表面形成的是一層不連續(xù)的過(guò)渡層。

上述研究表明，不同的釬料合金(包括釬料的成分、含量、狀態(tài)等)、釬焊方法和釬焊工藝參數(shù)直接影響到釬料與基體及金剛石之間的相互作用、生成物的形態(tài)以及結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu)，從而影響結(jié)合強(qiáng)度以及釬焊工具的質(zhì)量和性能。

3釬焊CBN工具的研究現(xiàn)狀

金剛石工具只適合加工非鐵族金屬，而CBN工具則適合高效磨削鐵族金屬，二者在適用加工對(duì)象上具有互補(bǔ)性。但CBN的化學(xué)穩(wěn)定性極高，對(duì)其進(jìn)行釬焊比金剛石釬焊更加困難。目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料中關(guān)于CBN釬焊研究的報(bào)道相對(duì)于金剛石釬焊要少得多。

國(guó)外有關(guān)CBN釬焊的試驗(yàn)研究始于20世紀(jì)90年代初，釬焊工藝通常是：首先用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在CBN磨料表面預(yù)先沉積一層TiC薄膜，沉積溫度1000℃，沉積時(shí)間90min；然后采用Ni-Cr合金在1040℃下進(jìn)行真空感應(yīng)釬焊，Ni-Cr合金釬料能有效浸潤(rùn)鍍膜CBN磨粒，從而將鍍膜CBN成功焊接在基體上。另外，采用不含Cr的鎳基釬料(如Ni-P合金：Ni90%，P10%)同樣也能良好地浸潤(rùn)鍍膜CBN磨粒。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)南京航空航天大學(xué)也在進(jìn)行CBN釬焊的研究，并取得了一些進(jìn)展。采用的工藝是：以Ag-Cu-Ti合金為釬料(主要成分為：67%Ag，20%Cu，12%Ti)，在真空電阻爐中加熱至釬焊溫度(1000℃)并保溫適宜時(shí)間再隨爐冷卻至室溫，取得了成功。用掃描電鏡、X射線能譜儀及X射線衍射儀對(duì)CBN與釬料結(jié)合界面微觀組織進(jìn)行觀察和分析，發(fā)現(xiàn)合金釬料中的元素Ti向CBN表面擴(kuò)散富集，生成了針狀TiB2和TiN，在CBN磨粒與釬料界面形成化學(xué)冶金結(jié)合，這是CBN與Ag-Cu-Ti釬料間有良好浸潤(rùn)性和高結(jié)合強(qiáng)度的主要原因。

后續(xù)的磨削對(duì)比試驗(yàn)表明，釬焊CBN砂輪比電鍍CBN砂輪具有更高的磨粒把持強(qiáng)度。在相同磨削條件下，單層釬焊CBN砂輪的磨削溫度比電鍍CBN砂輪明顯降低，特別在大切深條件下其降溫效果更為顯著。因此，釬焊砂輪在降低磨削溫度、提高磨料結(jié)合強(qiáng)度、延長(zhǎng)砂輪使用壽命等方面比電鍍砂輪具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4超硬磨料的優(yōu)化排布問(wèn)題

為了更充分地發(fā)揮釬焊超硬磨料工具的優(yōu)越性，提高工具的加工性能和加工效果，工具表面磨粒的排布和三維形貌設(shè)計(jì)是一個(gè)重要因素。磨料的擇優(yōu)有序排布能夠有效改善工具的加工性能。例如，在金剛石鋸片加工四川紅花崗石板(莫氏硬度7～8，厚度20mm)的性能對(duì)比試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)磨料擇優(yōu)排布的高溫單層釬焊金剛石鋸片的壽命分別為未經(jīng)優(yōu)化的單層高溫釬焊金剛石鋸片和多層燒結(jié)金剛石鋸片的120%和81.7%，加工效率則分別為1.5倍和4.9倍。我國(guó)臺(tái)灣的中國(guó)砂輪公司推出的單層均布金剛石高溫釬焊串珠，在不降低工具壽命的前提下，可使金剛石用量減少一半，切割速度增加兩倍。據(jù)稱，如果單層釬焊技術(shù)能夠應(yīng)用于石材加工工具，將是金剛石加工工具設(shè)計(jì)的一次革命，其結(jié)果不僅是生產(chǎn)效率的大幅度提高，并且可使加工成本大幅度降低。

磨料的優(yōu)化排布包括磨粒在工具表面的排布方式、磨粒的粒度和濃度、磨粒的出露高度和等高性、動(dòng)態(tài)有效磨粒間距、磨粒數(shù)等一系列靜、動(dòng)態(tài)參數(shù)和幾何參數(shù)。其中，有效磨粒間距直接決定了單顆磨粒的工作負(fù)載，不合適的磨粒間距通常會(huì)導(dǎo)致磨料過(guò)早失效等問(wèn)題，從而降低工具的加工效率和使用壽命，因此它是需要優(yōu)化的參數(shù)中對(duì)加工狀態(tài)具有最大影響力的參數(shù)。在許多加工情況下，工具的不同部位需要采用不同的磨粒粒度和濃度，以便更有效地利用磨料。因此，需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合和加工要求來(lái)優(yōu)化磨粒排布，以制作出具有最佳使用性能的超硬磨料工具。磨料優(yōu)化排布技術(shù)除可有效控制和提高加工質(zhì)量，還能對(duì)工具壽命進(jìn)行預(yù)估，更好地評(píng)價(jià)釬焊超硬磨料工具的性能。

目前，實(shí)現(xiàn)磨料有序排布的技術(shù)主要有復(fù)制技術(shù)、模板方式和激光快速成型技術(shù)等，但這些技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用尚需進(jìn)一步深入研究。如何實(shí)現(xiàn)磨粒的自動(dòng)、有序排布是釬焊工具發(fā)展的一個(gè)重要課題。

(1)復(fù)制技術(shù)

復(fù)制技術(shù)適用于小粒徑及微粉級(jí)的金剛石工具制造。由于用該技術(shù)成型的有序排布金剛石規(guī)格同一，間隙一致，形同復(fù)制，故稱為復(fù)制技術(shù)。復(fù)制技術(shù)的原理是通過(guò)制作定尺寸的壓塊，在Si模板上刻印出成型所需有序排布的規(guī)則�？�，然后采用CVD法在�？變�(nèi)沉積金剛石薄膜，最后清除Si模板并將金剛石薄膜粘結(jié)到基體上，從而實(shí)現(xiàn)金剛石的有序排布，其工具基體可以為任意曲面。

(2)一次性使用殼模布料法

該方法的原理參照熔模鑄造中的型殼材料及其制作工藝，先在工具的工作面上均勻掛涂一層耐火涂層(厚度控制在磨料高度的一半左右)，待其固化后在涂層上加工出間距與有效磨粒間距相符的布料槽(條布)或孔(點(diǎn)布)；然后在涂料層的槽或孔中填放調(diào)成膏狀的釬料合金，并撒布磨粒，再將磨粒壓實(shí)到基體表面；最后在已布有磨料和釬料的涂層上再封蓋一層耐火涂料，進(jìn)一步固定磨粒的位置，在充分硬化和高溫焙燒后送入真空爐內(nèi)釬焊；釬焊后去除和清理外層型殼，即可得到具有優(yōu)化形貌的單層釬焊工具制品。該布料技術(shù)可以滿足端面、圓柱面和各種任意復(fù)雜異形面工具的需要。

(3)利用孔模板實(shí)現(xiàn)磨粒有序排布

按照優(yōu)化排布要求，在陶瓷模板上加工出孔徑與金剛石(或CBN)磨粒直徑相當(dāng)、深度為磨粒高度70%的規(guī)律排布的孔，再按孔排布好磨粒。合金釬料熔化后的厚度約為磨粒高度的30%，由于陶瓷模板不具有可焊性，釬焊后易于去除。該釬焊工藝不僅能保證磨粒的有序排布，等高性好，而且可以保證磨粒有70%的出露高度。

(4)有序陣列法

該方法是首先采用焊接或膠接方式在基體上固定一層釬料，然后在釬料上固定一層石蠟，石蠟的高度與超硬磨粒高度相同，用機(jī)械力將鋼柱壓入石蠟，形成比超硬磨粒稍大的孔洞，以鋼柱或基體步進(jìn)的方式有規(guī)律地調(diào)整鋼柱位置，可在基體上得到不同密度的孔洞，將超硬磨粒刷過(guò)基體，未掉入孔洞的超硬磨粒組成“有序陣列”，釬焊時(shí)石蠟被燒掉，超硬磨粒在釬焊后即形成有序排布狀態(tài)。也可采用激光束來(lái)形成有序陣列。

(5)利用激光快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)磨粒有序排布

從優(yōu)化的結(jié)果出發(fā)，借鑒激光快速成型技術(shù)的SLS法，采用CAD數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行切片處理，激光器以一定的掃描速度對(duì)預(yù)先隨機(jī)排布在工件表面結(jié)合劑層上的磨粒按給定的形貌要求進(jìn)行掃描，通過(guò)有效控制激光強(qiáng)度、脈沖周期和光斑直徑，保證一定的焊接溫度和時(shí)間，使被激光掃描到的磨粒按照形貌要求有序地釬焊到基體上，將未被激光掃描到的磨粒去除后，即可得到磨粒有序排布的單層釬焊工具。

(6)點(diǎn)膠法

借鑒點(diǎn)膠機(jī)的原理，選用適當(dāng)?shù)膰娮斐叽缫孕纬纱笮『线m的膠滴�？刂茋娮鞂⒄辰觿┌凑战o定的形貌要求噴灑在基體上，再將磨料撒布在基體表面，去掉多余磨料后就可在基體上形成磨粒的有序排布，膠干后將釬料粉均勻布置于磨粒間再進(jìn)行釬焊。

5結(jié)語(yǔ)

高溫釬焊技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)金剛石(或CBN)、釬料和金屬基體三者界面之間的化學(xué)冶金結(jié)合，具有較高結(jié)合強(qiáng)度。與電鍍和燒結(jié)工具相比，釬焊超硬磨料工具具有許多優(yōu)勢(shì)，今后將會(huì)成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。目前，歐洲、日本等少數(shù)國(guó)家(包括我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)在內(nèi))已經(jīng)開(kāi)始小批量試制單層釬焊超硬磨料工具，但要實(shí)現(xiàn)大批量工業(yè)化生產(chǎn)和在加工中推廣應(yīng)用，其制造工藝——無(wú)論是釬焊工藝還是磨料排布——仍存在許多需要進(jìn)一步解決的難題�？傊�，釬焊超硬磨料工具有著很好的應(yīng)用前景，可帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)加大研究開(kāi)發(fā)力度，盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。