在(zai)本發明(ming)涉(she)及(ji)一種金(jin)剛石工具(ju)的(de)加工方(fang)法，具(ju)體為一種金(jin)剛石工具(ju)的(de)增(zeng)材制(zhi)造方(fang)法及(ji)制(zhi)得的(de)金(jin)剛石工具(ju)。

背景技術：

在(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)結(jie)合(he)劑金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)多采用(yong)(yong)單(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)釬(han)焊(han)(han)、電(dian)鍍(du)和(he)多層(ceng)(ceng)燒(shao)(shao)結(jie)三大(da)類：（1）單(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)釬(han)焊(han)(han)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)主要是(shi)(shi)采用(yong)(yong)真(zhen)(zhen)空(kong)爐中(zhong)釬(han)焊(han)(han)、高頻感(gan)應(ying)釬(han)焊(han)(han)和(he)激光釬(han)焊(han)(han)，真(zhen)(zhen)空(kong)爐中(zhong)釬(han)焊(han)(han)對于(yu)尺寸較(jiao)(jiao)大(da)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)，基(ji)體(ti)整體(ti)加熱時(shi)(shi)其(qi)變形量很難控(kong)制(zhi)，且生產周(zhou)期長，時(shi)(shi)間(jian)成本及能耗(hao)成本較(jiao)(jiao)高，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒長時(shi)(shi)間(jian)處于(yu)較(jiao)(jiao)高溫度(du)環(huan)境中(zhong)，其(qi)熱損傷的(de)危險性加大(da)，也難以實現在(zai)(zai)(zai)基(ji)體(ti)承(cheng)受整體(ti)加熱時(shi)(shi)其(qi)變形不易控(kong)制(zhi)的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)制(zhi)造(zao)。高頻感(gan)應(ying)釬(han)焊(han)(han)，設備成本低，加熱、冷卻速度(du)快，可以使(shi)釬(han)焊(han)(han)周(zhou)期大(da)為縮短(duan)，但(dan)其(qi)升溫速度(du)、加熱范(fan)圍受線圈(quan)形狀影(ying)響，特別(bie)是(shi)(shi)對于(yu)大(da)型、異型面(mian)磨(mo)料(liao)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)，其(qi)感(gan)應(ying)線圈(quan)的(de)設計、制(zhi)作也較(jiao)(jiao)復雜(za)。單(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)釬(han)焊(han)(han)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)由于(yu)只有一層(ceng)(ceng)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒，工(gong)(gong)(gong)(gong)作層(ceng)(ceng)較(jiao)(jiao)薄，使(shi)用(yong)(yong)壽命(ming)短(duan)。（2）電(dian)鍍(du)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)僅(jin)靠鍍(du)層(ceng)(ceng)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)機械(xie)包鑲金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒，在(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)與鍍(du)層(ceng)(ceng)界面(mian)上結(jie)合(he)強度(du)低，通常(chang)也是(shi)(shi)單(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)電(dian)鍍(du)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)砂輪，工(gong)(gong)(gong)(gong)作壽命(ming)短(duan)。（3）多層(ceng)(ceng)燒(shao)(shao)結(jie)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)，是(shi)(shi)把(ba)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)和(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)粉末混合(he)，轉入模具(ju)(ju)(ju)，在(zai)(zai)(zai)相當高的(de)溫度(du)和(he)壓力作用(yong)(yong)下燒(shao)(shao)結(jie)而(er)成。金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒僅(jin)以機械(xie)結(jie)合(he)方式固定在(zai)(zai)(zai)胎體(ti)中(zhong)，磨(mo)粒出(chu)刃較(jiao)(jiao)高時(shi)(shi)極易脫落，造(zao)成金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)浪費，同時(shi)(shi)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)在(zai)(zai)(zai)燒(shao)(shao)結(jie)過程中(zhong)易氧(yang)化，難以獲(huo)得質(zhi)量穩定的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)(ju)。

目(mu)前，以激光束(shu)作為熱(re)源成為釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)工(gong)具的(de)研究熱(re)點。與(yu)傳統制造(zao)釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)工(gong)具工(gong)藝(yi)(yi)相比，激光釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)是一(yi)種(zhong)快速加熱(re)和(he)快速冷卻的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法，可以有(you)效控制基體在釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)過程(cheng)中的(de)熱(re)變形量(liang)，有(you)利(li)于(yu)單層(ceng)釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)工(gong)具應(ying)用于(yu)高(gao)效精密磨削加工(gong)，極大縮短了金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)工(gong)具的(de)制作周期，激光釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)彌補真(zhen)空(kong)爐中釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)和(he)高(gao)頻(pin)感應(ying)釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)工(gong)藝(yi)(yi)中存(cun)在的(de)問題(ti)。然而，激光釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)工(gong)具時，一(yi)般是預置金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)在釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)中，激光掃描釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)和(he)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)混合(he)(he)層(ceng)，這(zhe)會(hui)導致金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)的(de)石(shi)(shi)墨化甚至燃燒，嚴重影響釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)與(yu)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)之間(jian)的(de)結合(he)(he)強度。并且(qie)，預置金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)在釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)中，激光掃描釬(han)(han)(han)(han)(han)(han)料(liao)和(he)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)混合(he)(he)層(ceng)，難(nan)以實現對金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒的(de)有(you)序排布。

在(zai)2009年8月(yue)5日(ri)公開(kai)的(de)(de)(de)，公開(kai)號(hao)為(wei)“cn101130213a”，發明(ming)名稱為(wei)“一(yi)種(zhong)(zhong)鎳(nie)基釬(han)(han)(han)料(liao)激(ji)光釬(han)(han)(han)焊(han)金剛(gang)石(shi)磨粒的(de)(de)(de)制造方法(fa)”的(de)(de)(de)發明(ming)專利公開(kai)了一(yi)種(zhong)(zhong)鎳(nie)基釬(han)(han)(han)料(liao)激(ji)光釬(han)(han)(han)焊(han)金剛(gang)石(shi)磨粒的(de)(de)(de)制造方法(fa)，解決了釬(han)(han)(han)焊(han)金剛(gang)石(shi)工(gong)具中金剛(gang)石(shi)與釬(han)(han)(han)料(liao)的(de)(de)(de)結合力(li)小的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題，但(dan)是該技術方案(an)仍舊存在(zai)以下問(wen)(wen)題：釬(han)(han)(han)焊(han)時金剛(gang)石(shi)表面釬(han)(han)(han)料(liao)吸收激(ji)光，從而使得釬(han)(han)(han)焊(han)后金剛(gang)石(shi)存在(zai)不同(tong)形式的(de)(de)(de)燒損(sun)氧化和石(shi)墨化；另外，金剛(gang)石(shi)磨粒沒有(you)實現有(you)序排(pai)布。

在2012年12月26日公(gong)開的(de)，公(gong)開號為“cn101862834b”，發明(ming)名稱為“一次成(cheng)(cheng)型多層(ceng)釬焊金(jin)剛石鉆頭(tou)”的(de)發明(ming)專利(li)公(gong)開了(le)一種(zhong)一次成(cheng)(cheng)型多層(ceng)釬焊金(jin)剛石鉆頭(tou)的(de)制作工藝(yi)，解(jie)決了(le)真空爐(lu)中(zhong)釬焊多層(ceng)金(jin)剛石工具(ju)結(jie)合力小的(de)問題，但是該(gai)技術方案仍舊存在以(yi)下問題：金(jin)剛石磨粒無規則排序，磨削效率欠佳。

技術實現要素：

在本發明(ming)的目的是針對激(ji)光(guang)釬焊(han)單層金(jin)剛(gang)(gang)石工具(ju)壽命短(duan)，激(ji)光(guang)釬焊(han)過程中金(jin)剛(gang)(gang)石石墨化嚴(yan)重，以及多層金(jin)剛(gang)(gang)石工具(ju)有序排布(bu)的問題，提出一種(zhong)磨粒多層有序排布(bu)且金(jin)剛(gang)(gang)石磨粒熱影響(xiang)小的金(jin)剛(gang)(gang)石工具(ju)增(zeng)材(cai)制(zhi)造方法(fa)及制(zhi)得的金(jin)剛(gang)(gang)石工具(ju)。

本發明的技術方案是一(yi)種金剛石工具的增(zeng)材(cai)制(zhi)造方法，其(qi)步驟包括。

步驟1，提供金(jin)剛石工(gong)具(ju)基體。

步驟2，提供(gong)噴射系統，噴射系統包(bao)括依次(ci)相連的(de)送(song)料(liao)(liao)(liao)器料(liao)(liao)(liao)斗、金剛石磨(mo)粒送(song)料(liao)(liao)(liao)器、噴槍(qiang)。

步(bu)驟3，提供(gong)金剛石磨(mo)粒(li)，將金剛石磨(mo)粒(li)置于送料器(qi)料斗中。

步驟4，提供激(ji)光(guang)釬焊系(xi)統，激(ji)光(guang)釬焊系(xi)統包括激(ji)光(guang)發生器(qi)(qi)、送(song)(song)粉(fen)裝置(zhi)(zhi)及與(yu)激(ji)光(guang)發生器(qi)(qi)相連(lian)的(de)激(ji)光(guang)釬焊工(gong)作頭(tou)，激(ji)光(guang)釬焊工(gong)作頭(tou)外圍設(she)有同軸噴(pen)嘴(zui)，送(song)(song)粉(fen)裝置(zhi)(zhi)包括相連(lian)的(de)送(song)(song)粉(fen)器(qi)(qi)與(yu)粉(fen)斗(dou)，送(song)(song)粉(fen)器(qi)(qi)與(yu)同軸噴(pen)嘴(zui)相連(lian)。

步驟5，將釬焊(han)料置于送粉器粉斗(dou)中。

步驟6，將(jiang)激光(guang)釬(han)焊工(gong)作頭與噴槍對準金(jin)剛石(shi)工(gong)具基體表面(mian)。

步驟7，啟動(dong)激(ji)光釬(han)(han)焊(han)(han)系統，送(song)粉(fen)器將釬(han)(han)焊(han)(han)粉(fen)經(jing)同(tong)(tong)軸(zhou)噴(pen)嘴(zui)(zui)送(song)到金(jin)剛(gang)石(shi)工具基體表面，激(ji)光釬(han)(han)焊(han)(han)工作頭(tou)產生的聚焦激(ji)光束(shu)輻照金(jin)剛(gang)石(shi)工具基體表面，激(ji)光束(shu)熔化同(tong)(tong)軸(zhou)釬(han)(han)焊(han)(han)粉(fen)，形(xing)成激(ji)光釬(han)(han)焊(han)(han)熔池，開啟送(song)料(liao)器，金(jin)剛(gang)石(shi)磨粒(li)(li)經(jing)噴(pen)槍噴(pen)射(she)到激(ji)光釬(han)(han)焊(han)(han)熔池，激(ji)光束(shu)、同(tong)(tong)軸(zhou)噴(pen)嘴(zui)(zui)與噴(pen)槍同(tong)(tong)步移動(dong)，完成一(yi)層釬(han)(han)焊(han)(han)過(guo)程(cheng)，得到一(yi)層金(jin)剛(gang)石(shi)磨粒(li)(li)層。

步驟8，調小(xiao)送(song)粉(fen)(fen)器(qi)的(de)送(song)粉(fen)(fen)量，調低激光(guang)功率，關閉金剛石磨粒送(song)料器(qi)，激光(guang)束熔化同軸(zhou)釬焊粉(fen)(fen)，激光(guang)束、同軸(zhou)噴嘴與噴槍同步移動，在步驟7所述的(de)金剛石磨粒層(ceng)上表面形(xing)成薄的(de)網狀激光(guang)釬焊層(ceng)。

步(bu)驟9，重復上述步(bu)驟8，直至在步(bu)驟7所述的金剛石磨粒(li)層(ceng)上表(biao)面形成多層(ceng)薄的網狀(zhuang)激光釬(han)焊層(ceng)覆蓋(gai)金剛石磨粒(li)形成金剛石復合層(ceng)。

步驟10，重復上述(shu)步驟7~9，獲得n-1層(ceng)激光釬焊金剛石復合層(ceng)。

步驟(zou)11，重復上述步驟(zou)7，獲(huo)得(de)第(di)n層激光(guang)釬焊(han)(han)金(jin)剛(gang)石(shi)磨粒層，完成激光(guang)釬焊(han)(han)過程，制得(de)具(ju)有(you)n層金(jin)剛(gang)石(shi)磨粒的激光(guang)釬焊(han)(han)金(jin)剛(gang)石(shi)工具(ju)。

優選地(di)，步驟(zou)1中，還包(bao)括對基體的表面進行除銹、拋(pao)光、打磨后(hou)，再用有機(ji)溶劑清洗(xi)。

優選地，步(bu)驟3中，將金剛石磨粒(li)置于料斗之前(qian)，采(cai)用濃度為8%的稀硫酸對金剛石磨粒(li)進行清洗(xi)并(bing)用去離(li)子水漂洗(xi)后烘干。

優選地，步(bu)驟6中(zhong)，噴槍與金剛石工(gong)具基體表面所(suo)成夾角α為30°~75°。

優選地，步驟6中(zhong)(zhong)，噴槍與(yu)激光釬焊(han)工(gong)作頭(tou)相連，使(shi)得(de)只需控制其中(zhong)(zhong)一個即能(neng)使(shi)兩者同步移動。

優選地，步驟5中(zhong)，釬(han)焊料(liao)通過如下方式得(de)到：將稀土元素鑭和鈰以200：1混(hun)合(he)經高能球磨處理15小時后得(de)到的混(hun)合(he)粉末(mo)，加(jia)入鎳基(ji)釬(han)料(liao)中(zhong)。

優選(xuan)地，步驟7中，噴射到釬焊(han)熔池(chi)的(de)金剛(gang)石(shi)磨粒(li)與激(ji)光束中心保持一定距離δ。

本發明(ming)還提供一(yi)(yi)種通過增材制造方法制得(de)的(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工具，包括金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)工具基(ji)體(ti)，基(ji)體(ti)上設有n層(ceng)結構，第(di)1層(ceng)到第(di)n－1層(ceng)為(wei)(wei)復合層(ceng)，第(di)n層(ceng)為(wei)(wei)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒(li)層(ceng)，金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)復合層(ceng)包括一(yi)(yi)層(ceng)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒(li)層(ceng)以(yi)及覆(fu)蓋金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒(li)的(de)(de)多層(ceng)薄網狀激光釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)層(ceng)，每一(yi)(yi)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒(li)層(ceng)包括釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫以(yi)及嵌(qian)設于(yu)(yu)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫中的(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒(li)，第(di)一(yi)(yi)層(ceng)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)于(yu)(yu)基(ji)體(ti)表(biao)面(mian)，第(di)二層(ceng)至第(di)n－1層(ceng)依(yi)次釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)于(yu)(yu)上一(yi)(yi)層(ceng)表(biao)面(mian)，第(di)n層(ceng)釬(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)于(yu)(yu)第(di)n－1層(ceng)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)復合層(ceng)表(biao)面(mian)。

優選地，釬焊(han)縫(feng)材質為(wei)鎳基釬料(liao)，還包括重(zhong)量百分比為(wei)200：1的稀土元素(su)鑭和鈰。

本(ben)發(fa)明的(de)有益效果在于(yu)。

（1）本發明的(de)技術方案中，采用旁軸(zhou)噴射金(jin)(jin)剛石磨(mo)粒進行激(ji)光(guang)釬(han)(han)(han)(han)焊(han)，避免了(le)釬(han)(han)(han)(han)焊(han)時預置的(de)金(jin)(jin)剛石磨(mo)粒或其(qi)表面(mian)釬(han)(han)(han)(han)料對激(ji)光(guang)束(shu)的(de)直接吸收(shou)而導致的(de)金(jin)(jin)剛石磨(mo)粒嚴重(zhong)燒損氧化(hua)和石墨(mo)化(hua)，提高釬(han)(han)(han)(han)料與金(jin)(jin)剛石磨(mo)粒界(jie)面(mian)結(jie)合強度。

（2）本發(fa)明的(de)技術方(fang)案中(zhong)，采用旁軸噴射(she)金(jin)剛石磨(mo)粒進(jin)行激(ji)光(guang)釬焊(han)，與常規預置金(jin)剛石磨(mo)粒和(he)釬焊(han)粉相比，在(zai)同等釬料(liao)(liao)和(he)金(jin)剛石供給的(de)條(tiao)件(jian)下，激(ji)光(guang)束熔化的(de)材料(liao)(liao)層厚大(da)(da)大(da)(da)減小(xiao)(xiao)，因(yin)此，所需激(ji)光(guang)束能(neng)量大(da)(da)大(da)(da)減小(xiao)(xiao)，激(ji)光(guang)釬焊(han)熱輸入(ru)也大(da)(da)大(da)(da)減小(xiao)(xiao)，減小(xiao)(xiao)了釬焊(han)過程中(zhong)金(jin)剛石磨(mo)粒和(he)砂輪基體的(de)熱損傷。

（3）本(ben)發明(ming)的(de)技術方(fang)案中，采用(yong)激光釬焊系(xi)統與數控裝置配合，可(ke)以便捷地(di)控制金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石磨粒噴(pen)射時序，使得金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石磨粒排布到(dao)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石工具表面的(de)特定位置，從而(er)便捷地(di)實現金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石磨粒的(de)有序排布。

（4）本發明的(de)技(ji)術(shu)方案中(zhong)，借鑒增材制造技(ji)術(shu)，相鄰金(jin)剛石(shi)磨粒(li)層(ceng)之間具有多層(ceng)網(wang)狀激光釬焊層(ceng)，即(ji)形成(cheng)了空(kong)隙(xi)結(jie)合劑結(jie)構(gou)，實現了完整的(de)激光釬焊多層(ceng)磨粒(li)金(jin)剛石(shi)工具的(de)制備，延長(chang)了單層(ceng)釬焊金(jin)剛石(shi)砂輪工具的(de)使(shi)用壽命。

（5）本發(fa)明的(de)技術方案中，激光(guang)釬焊利用(yong)激光(guang)加熱使(shi)得(de)金屬(shu)釬料(liao)結合劑(ji)(ji)在金剛石磨(mo)粒(li)、基體(ti)(ti)金屬(shu)之間發(fa)生擴散、冶金化合反應，得(de)到富含碳化物的(de)過渡層，從(cong)而相比(bi)于非金屬(shu)結合劑(ji)(ji)，激光(guang)釬焊金屬(shu)釬料(liao)結合劑(ji)(ji)提高了基體(ti)(ti)對金剛石顆粒(li)的(de)把持力，從(cong)根本上改(gai)善了磨(mo)料(liao)、結合劑(ji)(ji)、基體(ti)(ti)三(san)者間的(de)結合強度。

（6）本發(fa)明的技術方(fang)(fang)案中，激(ji)光釬(han)焊系(xi)統極易與現代數控裝置(zhi)匹配(pei)，可以(yi)實現全方(fang)(fang)位自動(dong)化柔性釬(han)焊加工，大(da)大(da)提高生產效率。金剛(gang)石砂(sha)輪釬(han)焊方(fang)(fang)法無(wu)需釬(han)劑，對環(huan)境(jing)友好。

（7）本發(fa)明的技術方案中，采用氮氣(qi)(qi)作為霧(wu)化(hua)噴射氣(qi)(qi)體(ti)和金剛(gang)石(shi)顆粒(li)輸(shu)送氣(qi)(qi)體(ti)，對(dui)釬(han)焊熔(rong)池具有較好的冷卻效果，進一步降低金剛(gang)石(shi)磨粒(li)的熱損傷。

附圖說明

圖(tu)1是本發明實施例中單層金(jin)剛石磨粒(li)激光燒結宏觀示意圖(tu)。

圖2是本發(fa)明實施例中單(dan)層金剛石(shi)磨粒激光燒結局部(bu)示意(yi)圖。

圖3是本發明實施例中第一層(ceng)薄網狀釬焊層(ceng)激光燒結宏觀示意(yi)圖。

圖(tu)4是本發明實施例中第二層金剛(gang)石(shi)磨(mo)粒層激光燒結(jie)宏觀示(shi)意圖(tu)。

圖5是(shi)本發明實施例金剛(gang)石工具局(ju)部截(jie)面示意圖。

圖中：1-基體、2-凝固的(de)釬(han)焊(han)縫、3-金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒(li)、4-激(ji)光(guang)束、5-同軸(zhou)噴(pen)嘴(zui)、6-激(ji)光(guang)釬(han)焊(han)工作(zuo)頭(tou)、7-送(song)(song)粉(fen)管(guan)(guan)、8-釬(han)焊(han)料、9-粉(fen)斗、10-送(song)(song)粉(fen)器、11-料斗、12-控制器、13-送(song)(song)料器、14-真空(kong)室、15-真空(kong)發(fa)生器、16-送(song)(song)料管(guan)(guan)、17-輸送(song)(song)氣(qi)體入(ru)口、18-霧化氣(qi)體入(ru)口、19-噴(pen)槍、20-網狀激(ji)光(guang)釬(han)焊(han)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、21-同軸(zhou)保(bao)護氣(qi)體、22-釬(han)焊(han)熔池、31-第一層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)復合(he)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、32-第二層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)復合(he)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、33-第三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒(li)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。

具體實施方式

以下(xia)將結合附圖1-5對(dui)本發(fa)明實施例的技術方案進行詳細說明。

如圖1所(suo)示，本實施例使用的設備主要包(bao)括激光釬焊系統(tong)和噴射系統(tong)。

噴射系(xi)統包括依次相(xiang)連的送(song)料(liao)器(qi)料(liao)斗11、送(song)料(liao)器(qi)13（本實施例采(cai)用螺旋桿送(song)料(liao)器(qi)）、真空(kong)室14、送(song)料(liao)管16、噴槍19。送(song)料(liao)器(qi)13還接有(you)控制(zhi)器(qi)12，真空(kong)室14接有(you)真空(kong)發生器(qi)15，真空(kong)發生器(qi)15設有(you)輸送(song)氣(qi)體(ti)入口17，噴槍19設有(you)霧化(hua)氣(qi)體(ti)入口18。

激光釬焊(han)系統(tong)包(bao)括(kuo)激光發(fa)生器（未(wei)圖示）、送(song)粉(fen)裝置及與激光發(fa)生器相連(lian)的激光釬焊(han)工作頭6，激光釬焊(han)工作頭6外圍設有(you)同軸噴嘴5，送(song)粉(fen)裝置包(bao)括(kuo)依次相連(lian)的粉(fen)斗9、送(song)粉(fen)器10、送(song)粉(fen)管(guan)7，送(song)粉(fen)管(guan)7與同軸噴嘴5相連(lian)。

激光(guang)(guang)釬焊(han)工作頭6與(yu)噴(pen)槍(qiang)19固(gu)定(ding)在一起(qi)，且兩者之間成一夾角，焊(han)接過(guo)程中(zhong)兩者同時移動。激光(guang)(guang)釬焊(han)系統與(yu)數控裝置(zhi)配(pei)合，可以實(shi)現金剛石磨粒的有序排布(bu)。

如圖(tu)1、圖(tu)2所(suo)示，真空發生器15通過負(fu)壓吸金剛(gang)石磨(mo)粒(li)3，用輸送氣(qi)體(ti)(ti)氮氣(qi)經送料管(guan)16將金剛(gang)石磨(mo)粒(li)3輸送到(dao)噴槍(qiang)19，再由霧(wu)化氣(qi)體(ti)(ti)氮氣(qi)將金剛(gang)石磨(mo)粒(li)3從噴槍(qiang)19噴入釬(han)焊熔池22中，快速冷卻后(hou)形成凝固的釬(han)焊縫2，最后(hou)得(de)到(dao)一層(ceng)金剛(gang)石磨(mo)粒(li)層(ceng)。

接下來，如(ru)圖3所示，調小(xiao)送粉(fen)(fen)器10的(de)送粉(fen)(fen)量，調低(di)激(ji)光(guang)功率，關閉送料器13，激(ji)光(guang)束4熔化同軸(zhou)釬焊(han)料8，激(ji)光(guang)束4、同軸(zhou)噴嘴(zui)5與(yu)噴槍(qiang)19同步移動，在一(yi)層金(jin)剛石磨(mo)粒層上表(biao)面形成薄的(de)網狀激(ji)光(guang)釬焊(han)層20。

如圖4、圖5所示，重復上述(shu)步(bu)驟，直至在所述(shu)的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒(li)(li)層(ceng)(ceng)上表面形成多(duo)層(ceng)(ceng)薄(bo)的(de)網狀激(ji)光釬焊層(ceng)(ceng)20覆蓋金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒(li)(li)2形成金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)復合層(ceng)(ceng)，再用(yong)上述(shu)同(tong)樣的(de)方法可最后制(zhi)得多(duo)層(ceng)(ceng)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)磨粒(li)(li)的(de)激(ji)光釬焊金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)。

該實(shi)施例提供(gong)了一種金剛石工具(ju)的增材(cai)制造方法(fa)，其(qi)步驟包括。

步驟(zou)1：提供金(jin)剛(gang)石(shi)工具基體1，具體為(wei)利用機械加工的方法制備金(jin)剛(gang)石(shi)工具的基體，對基體表面(mian)進行除銹，拋(pao)光打磨后，再用有機溶劑進行清(qing)洗。

該(gai)步驟(zou)中：金剛石工具(ju)的基體1材質為45鋼。

步驟(zou)2：提(ti)供上述(shu)噴射系統。

步(bu)驟3：提供金(jin)(jin)剛(gang)石磨(mo)粒，采用濃(nong)度(du)為8%的(de)稀硫酸對金(jin)(jin)剛(gang)石磨(mo)粒3進行清(qing)洗并用去離(li)子水漂洗后烘(hong)干(gan)，再將所述金(jin)(jin)剛(gang)石磨(mo)粒3置于(yu)送料器料斗11中。

該步(bu)驟(zou)中：金剛(gang)石(shi)大小為規格(ge)為25~55目(mu)。

步驟(zou)4：提供上述激光釬焊系統。

步驟5：將釬焊料8置于送粉器粉斗9中(zhong)。

該步驟中(zhong)：釬焊料(liao)(liao)為鎳(nie)基釬料(liao)(liao)。

優選地(di)，將稀土(tu)元素鑭和鈰以(yi)200：1混合經高能球磨處(chu)理(li)15小時后得(de)到的混合粉末，加入(ru)鎳(nie)基釬料(liao)(liao)中，可(ke)以(yi)明顯(xian)改善釬焊料(liao)(liao)8與金(jin)剛石磨粒3之間界面(mian)的浸(jin)潤性，加快釬焊料(liao)(liao)8與金(jin)剛石磨粒3的界面(mian)反應過(guo)程。

步(bu)驟6：將激光釬焊(han)工作頭與噴槍(qiang)對準金(jin)剛石(shi)工具基體(ti)表面(mian)，且使得噴槍(qiang)19與金(jin)剛石(shi)工具基體(ti)表面(mian)所成夾(jia)角α為30°~75°（如圖2所示(shi)）。

步驟(zou)7：啟(qi)動激(ji)(ji)光(guang)釬(han)(han)焊(han)(han)系統，打開(kai)(kai)控制(zhi)同軸(zhou)保護氣體(ti)(ti)21的同軸(zhou)保護氣體(ti)(ti)閥門，開(kai)(kai)啟(qi)送粉(fen)器(qi)10，釬(han)(han)焊(han)(han)料8送到(dao)金(jin)剛(gang)石工(gong)具基(ji)體(ti)(ti)1表(biao)面(mian)(mian)，激(ji)(ji)光(guang)釬(han)(han)焊(han)(han)工(gong)作(zuo)頭6產生的聚焦激(ji)(ji)光(guang)束(shu)4輻照金(jin)剛(gang)石工(gong)具基(ji)體(ti)(ti)1表(biao)面(mian)(mian)，激(ji)(ji)光(guang)束(shu)4熔(rong)(rong)化同軸(zhou)釬(han)(han)焊(han)(han)料8，形(xing)成(cheng)激(ji)(ji)光(guang)釬(han)(han)焊(han)(han)熔(rong)(rong)池(chi)22，開(kai)(kai)啟(qi)送料器(qi)13，金(jin)剛(gang)石磨(mo)粒(li)3經噴(pen)槍(qiang)19噴(pen)射到(dao)激(ji)(ji)光(guang)釬(han)(han)焊(han)(han)熔(rong)(rong)池(chi)22，激(ji)(ji)光(guang)釬(han)(han)焊(han)(han)熔(rong)(rong)池(chi)22冷卻后形(xing)成(cheng)凝固的釬(han)(han)焊(han)(han)縫2，將金(jin)剛(gang)石磨(mo)粒(li)3焊(han)(han)接(jie)固定于金(jin)剛(gang)石工(gong)具基(ji)體(ti)(ti)1表(biao)面(mian)(mian)，激(ji)(ji)光(guang)束(shu)4、同軸(zhou)噴(pen)嘴5與噴(pen)槍(qiang)19同步移動，完(wan)成(cheng)一層釬(han)(han)焊(han)(han)過程,得到(dao)一層金(jin)剛(gang)石磨(mo)粒(li)層。

該步驟中(zhong)(zhong)：所述(shu)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)4為(wei)(wei)光(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)，碟片激(ji)光(guang)(guang)，nd:yag激(ji)光(guang)(guang)或半導體(ti)激(ji)光(guang)(guang)器。激(ji)光(guang)(guang)束(shu)功率為(wei)(wei)600~1000w。噴射(she)到釬(han)焊熔池的(de)金(jin)剛石磨粒3與(yu)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)4中(zhong)(zhong)心保持一定距離δ，其中(zhong)(zhong)距離δ為(wei)(wei)0.2~5mm。金(jin)剛石磨粒3以速度(du)為(wei)(wei)0.1～10m/min經噴槍(qiang)19噴射(she)到釬(han)焊熔池22。其中(zhong)(zhong)霧化氣(qi)體(ti)為(wei)(wei)氮(dan)氣(qi)，氮(dan)氣(qi)氣(qi)壓為(wei)(wei)0.5~1.5mpa。輸送氣(qi)體(ti)為(wei)(wei)氮(dan)氣(qi)，氮(dan)氣(qi)氣(qi)壓為(wei)(wei)0.1~1mpa。同軸保護氣(qi)體(ti)21為(wei)(wei)氬氣(qi)。

步(bu)驟8：調(diao)(diao)小送(song)(song)粉(fen)器10的送(song)(song)粉(fen)量，調(diao)(diao)低激光(guang)功率，關閉送(song)(song)料器13，激光(guang)束4熔化(hua)同軸(zhou)釬焊(han)料8，激光(guang)束4、同軸(zhou)噴(pen)嘴5與噴(pen)槍19同步(bu)移動，在步(bu)驟7所述的金剛石磨粒層上表面(mian)形成薄的網狀(zhuang)激光(guang)釬焊(han)層20。

步驟9：重(zhong)復上(shang)述步驟8，直至在步驟7所述的金(jin)剛(gang)石磨粒(li)層上(shang)表面形成多層薄的網狀(zhuang)激光(guang)釬焊層20覆蓋金(jin)剛(gang)石磨粒(li)3形成金(jin)剛(gang)石復合層。

步(bu)驟10：重(zhong)復上述步(bu)驟7~9，獲(huo)得n-1層(ceng)(ceng)激光(guang)釬(han)焊金剛石復合層(ceng)(ceng)。

步驟11：重復上述步驟7，獲得(de)第n層(ceng)激(ji)光釬(han)焊(han)金(jin)剛石(shi)磨粒(li)層(ceng)，完成(cheng)激(ji)光釬(han)焊(han)過程，制得(de)具(ju)(ju)有n層(ceng)金(jin)剛石(shi)磨粒(li)的激(ji)光釬(han)焊(han)金(jin)剛石(shi)工具(ju)(ju)。

該步(bu)驟中(zhong)，n為需要制備的(de)金剛石工具的(de)磨粒層數量。

該(gai)技術方案除用于制造多層(ceng)金(jin)剛(gang)石砂輪外(wai)，還可用于制作其他多層(ceng)金(jin)剛(gang)工具，如磨盤(pan)、鉆頭等。

如圖5所示(shi)，通(tong)過上(shang)述增材制造方法制得(de)的金剛石(shi)工(gong)具(ju)，包括金剛石(shi)工(gong)具(ju)基(ji)體1，基(ji)體1上(shang)設有n層結(jie)構(gou)，第1層31到第n－1層32為(wei)復合(he)層，第n層33為(wei)金剛石(shi)磨(mo)粒層。

金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石復合層(ceng)包括一(yi)層(ceng)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石磨粒層(ceng)以及(ji)覆蓋金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石磨粒的(de)多層(ceng)薄網狀激光釬(han)(han)焊層(ceng)20，每一(yi)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石磨粒層(ceng)包括釬(han)(han)焊縫2以及(ji)嵌(qian)設于(yu)釬(han)(han)焊縫2中的(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石磨粒3。

第一層(ceng)(ceng)(ceng)31釬焊(han)于(yu)基(ji)體(ti)1表(biao)(biao)面，第二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)至第n－1層(ceng)(ceng)(ceng)32依次釬焊(han)于(yu)上一層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面，第n層(ceng)(ceng)(ceng)33釬焊(han)于(yu)第n－1層(ceng)(ceng)(ceng)金剛石復(fu)合層(ceng)(ceng)(ceng)32表(biao)(biao)面。

本(ben)實施例中，釬(han)焊縫材質為鎳基釬(han)料，還包括重量百分比為200：1的稀土元素鑭和鈰。