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作者：刘松，李云阳，谢帮全，孔维平

       一、引言  
       超硬刀具主要是指以金刚石或立方氮化硼为材料制作的刀具，目前使用的较多的材料有：单晶金刚石、PCD聚晶金刚石、整体CBN、PCBN复合片这四类。
       超硬刀具真空焊接即指在真空的状态下加热完成超硬刀具基体与刀头之间钎焊动作。与火焰钎焊，高频感应钎焊一样，真空焊接的最终目的也是让熔融的焊料在毛细吸管的作用下，均匀的流动到焊缝的各个部位从而达到最佳焊接效果。所以针对适宜真空焊接的超硬刀具产品选取合适的焊料、进行适当的焊前处理、采用正确的焊接工艺才能充分利用真空焊接的优点，确保超硬刀具产品性能的发挥。

       二、适宜真空焊接的超硬刀具产品  
       真空焊接由于需要将刀具产品放置到真空环境中加热，整个炉膛都会达到焊接温度，所以需要真空焊接的刀具产品尺寸不能太大，必须能放进炉膛。同时刀具材料（基体加刀片）必须承受焊接过程的温度变化而自身性能不发生改变。刀具生产厂家都追求高的生产效率，因此可见：真空焊接工艺尤其适合大批量生产的尺寸较小且能整体受热的超硬刀具系列（见图1），不适合尺寸较大或者仅能接受局部加热的超硬刀具产品的焊接加工。

图1 小尺寸的单头或多头超硬刀具系列

       三、 超硬刀具真空焊接钎料选取  
       常见的的超硬刀具原材料有：①单晶金刚石；②PCD聚晶金刚石；③整体CBN；④PCBN复合片。它们对焊料的选取有着各自的要求：
       （1）②④都含有一层硬质合金衬垫，采用常规的钎料都可以进行焊接（即目前广泛使用的银焊、铜焊）；
       （2）①③属于非金属材料，需要使用活性钎料才能将其焊接到刀体上（一般金属基钎料只能连结金属与金属，而活性钎料既能进行金属对金属的焊接，还能实现金属对非金属材料的焊接加工，见图3、图4）；中拓代理的美国进口焊膏能完美地解决这一问题。

图3 一般焊料，合金与合金之间连结紧密，CBN与合金之间无焊料填充

图4 活性焊料，合金与合金之间连结紧密，CBN层与合金之间也连结良好

       （3）①②都具有金刚石的特性，在高温下会出现石墨化，所以真空焊接温度需要控制在700℃左右（推荐使用中拓800-41美国进口焊膏）；

       （4）而③④制作的CBN刀具加工淬硬钢时刀尖温度极高，为防止焊接面松动，需要采用高温焊料（推荐使用中拓850-41美国进口焊膏）。

       鉴于超硬刀具材料的自身特性，对于真空焊接而言，至少需要选取两种焊料才能满足全部的需求，即一种低温的活性焊料，用于单晶金刚石与PCD刀具的焊接加工；另一种高温活性焊料，用于整体CBN与PCBN刀具的焊接加工。第一种低温活性焊料虽然是可以焊接所有超硬刀具，但是对于CBN刀具，建议还是采用高温焊料，这样CBN刀具产品在高温下的稳定性会大大增加。
       四、焊前的准备工作(入炉前)  
       钎焊的强度是由多方面的因素共同决定的，为了获得良好的钎焊焊缝，需要控制一些可能影响焊接质量的细节。相对于常规焊接而言，真空焊接对准备工作的要求更严格一些。表1列出一些主要影响因素。

       只有在每个细节都得到保证的情况下，才可能获得最佳的焊接效果，某一项的缺失或保证不到位容易让焊接的稳定性大大降低。
       五、真空焊接工艺(炉中)  
       一旦准备工作完毕，将刀具产品放入真空炉，后续的生产完全由加热工艺控制。对于真空焊接加热工艺曲线的设定主要由炉膛尺寸、温度场分布、所选取的焊料的固相线、液相线，装炉量，焊缝尺寸等共同制约，基本工艺大致如图5所示。

       六、结语  
       采用真空焊接工艺可以有效的排除空气对超硬刀具的影响，刀具外观良好。炉中加热温度均匀，产品变形小，刀具不容易产生裂纹。在工艺稳定的情况下，每炉的产品都有相同品质，尤其适合小尺寸超硬刀具的大批量生产。
       参考文献：

       ［1］张启云.钎焊手册［M］.北京：机械工业出版社，2008.

       ［2］屠恒锐.真空钎焊技术的应用［J］.金属热处理1998（5）：21-23.

       ［3］卢金斌，徐九华.真空钎焊金刚石界面碳化物的形貌［J］.中国有色金属学报，2007（7）：1143-1148.

       ［4］王毅，邱小明，卢广林，等.CuNiSnTi钎料钎焊立方氮化硼的焊接性与微观结构［J］.稀有金属材料与工程，2007（9）：343-346.