目前，超硬磨料钎焊工具的应用已从过去的玻璃、石材和陶瓷加工业，扩大到了硅材料、蓝宝石、碳纤维复合材料、塑料、聚酯复合板、橡胶、耐火材料、铸铁等加工业，其用量正日益增多。值得一提的是，在钛合金、锰钢合金和金属陶瓷等难加工的材料业，超硬磨料钎焊工具的使用具有其独特的优势。超硬磨料钎焊工具的特点就是锋利、效率高、排削能量大、工作温度低和单磨粒把持力强、使用寿命长。

超硬磨料钎焊工具的制作主要分为三种方法：一是惰性气氛保护下的隧道窑加热焊接方法；二是惰性气氛保护下的感应加热焊接方法；三是真空保护下的炉内加热焊接方法。相对而言，第三种方法——真空钎焊法以其自除氧、自净化、熔融合金干净、熔融合金致密、钎焊料熔点低50～80℃、减少高温对金刚石的热损伤、设备操作工艺稳定、工艺重复性强和便于规模化生产等特点，在超硬磨料钎焊工具制作过程中是最常用也是最好用的方法。

1  真空钎焊技术

超硬磨料工具的真空钎焊法制作方法中，最核心的是真空烧制技术，整个真空钎焊生产工艺均是围绕真空烧制技术而展开制定的。真空烧制技术工艺中主要涉及真空钎焊炉的性能、钎焊料在真空炉中的变化特性、金属基体在真空炉高温下的变化特性以及超硬磨料在真空炉高温下的变化特性等四大因素，只有充分了解和掌握这四大因素，才能利用真空钎焊法制作好的超硬磨料工具。

1.1  真空钎焊炉的性能

图1所示的是其中一种比较常用的真空钎焊设备——ZKR系列高真空钎焊炉。真空钎焊设备是制作超硬磨料钎焊工具的基础，其涉及的技术性能要点主要有三个：真空设备的抽气速率是否快、真空设备的极限真空值是否高和真空设备的热场温度均匀性是否好。

真空设备的抽气速率的快慢直接影响着真空炉内工件上挥发物的有效排出。在真空焊接过程中，工件上主要产生氧元素、有机物和钎焊料过渡元素等三种挥发物。有机物必须在400℃之前去除干净，否则将会以碳元素的形式残留在工件中，影响工件的焊接强度；氧元素和钎焊料过渡元素必须在钎焊料熔点之前去除干净，否则将会氧化钎焊料或在工件中留有残杂，影响工件的焊接强度。真空设备的抽气速率直接影响着挥发物的干净排除，所以，真空钎焊炉的抽气速率应是越快越好。

真空设备的极限真空值可以反映两个方面的情况。一是表明工件上的挥发物是否被充分排净，真空设备的极限真空值比较高，就说明工件上的挥发物排除得比较干净。二是表明真空设备是否有漏气现象，真空设备的极限真空值比较高，就说明真空设备不存在漏气现象，就不会造成工件上的基体、超硬磨粒、钎焊料和有机胶等元件的二次氧化，就会将钎焊料的熔化温度大幅度降低，并且钎焊料的熔融形态非常好。所以，真空设备的极限真空值必须高。

真空设备的热场温度均匀性直接影响着炉内所有工件焊接质量的一致性。因为钎焊料的熔融温度范围一般在10℃左右，真空设备的热场温度均匀性比较差（温度均匀度≥10℃）时，将在炉中出现欠烧焊接不牢和过烧损坏磨料等现象，出现次品甚至出现废品，所以，真空设备的热场温度均匀性必须非常好。图2所示的是金刚石钎焊后正确的形态。

1.2  钎焊料在真空炉中的变化特性　　
目前，在用钎焊法制作超硬材料工具中，应用的主要是五类钎焊料：镍基钎焊料、镍-铜基钎焊料、铜基钎焊料、铜-银基钎焊料和银基钎焊料。在真空加热条件下，它们主要发生两个变化：

一是在真空钎焊过程中的升温阶段，通常存在钎焊料中过渡元素的蒸发（如磷、硼等）。不同的钎焊料、不同的过渡元素，其蒸发的温度和蒸发干净所需要的时间也是不同的，这就需要针对不同的钎焊料、不同的过渡元素，采用不同的真空升温工艺。

二是在真空钎焊过程中的降温阶段，通常存在钎焊料合金的热应力变化。在真空钎焊过程中的升温阶段，钎焊料不存在热应力变化问题。当钎焊料熔融，完成对基体和超硬磨粒的润湿后，在降温阶段，通常钎焊料合金存在热应力变化问题。一般情况下，钎焊料的热应力变化值为镍基钎焊料＞镍-铜基钎焊料＞铜基钎焊料＞铜-银基钎焊料＞银基钎焊料。当钎焊料合金热应力变化值大于基体的热应力变化值时，可能会引起基体的变形；当钎焊料合金热应力变化值大于超硬磨粒的热应力变化值时，针对热稳定性较差、易碎的超硬磨粒，可能会被挤破碎。所以，针对不同的钎焊料，需要采用不同的降温工艺。

1.3  金属基体在真空炉高温下的变化特性

通常制作基体的材质是钢铁或不锈钢等。在真空加热条件下，主要发生两个变化：　

一是热变形。受热应力的影响，基体外形尺寸会发生一定的变化，这是在制定操作工艺时一定要注意的。标准钢材可以找到固定的热变化规律，特别是通过慢升温和慢降温的操作工艺，基本可以控制，工件经过烧制后，其外形几何尺寸符合用户的公差要求。

二是改变硬度或改变刚性。通常经过真空钎焊后，基体材质中的碳和其它元素会在晶界上被分离出来，基体的硬度将变软，其刚性也会变差，为了保证用户对工件硬度或刚性的要求，可以事先提高基体制作材质的硬度或刚性。　

1.4  超硬磨料在真空炉高温下的变化特性

在真空的条件下，对于品级较好的超硬磨粒，在钎焊温度的范围内其本身的性能是不受温度影响的。但超硬磨粒的品级较差时，受温度影响比较大，主要表现在：因晶格发生转变而使得超硬磨粒强度变低，并且其表面还会有一定的热腐蚀。针对品级较差的超硬磨粒，应尽可能采用提高真空度、降低焊接温度、慢升温和慢降温的操作工艺，最大可能降低其性能变化。

2  钎焊生产工艺

真空钎焊生产工艺是制作好超硬磨料钎焊工具的技术软件，共有产品准备、前处理、上砂上粉、烧制、后处理和包装入库等六道工序，图3所示的是真空钎焊生产工艺的流程。

2.1  产品准备工序　　

产品准备工序的工作内容主要有：基体设计加工、磨料选择、上砂工装设计、钎焊料选择和包装设计加工等。　　
产品准备工序是钎焊技术人员最繁重的一项工作，做好此项工作必须充分了解磨料工具在客户中的使用条件（转速、给进速度、行走速度、加工对象特征特性、加工表面质量和工具连接方法等），然后结合真空钎焊的特性，选择好磨料和钎焊料，设计并加工好基体、上砂工装和包装形式。

2.2  前处理工序　　

前处理工序的工作内容主要有：上砂基底整理、基体清洗、磨料清洗、磨料混合、上砂工装制作和钎焊料粒度筛分等。　　

前处理工序是钎焊作业人员最细致的一项工作，此项工作做好基本上可以说完成了50%的工作量，为钎焊磨料工具的制作奠定了基础。做好此项工作的原则是：所有待作业工件（基体、磨料等）干净无尘，上砂基底有活性，上砂工装得心应手，钎焊料粒度均匀。

2.3  上砂上粉工序　　

上砂上粉工序的工作内容主要有：上砂和上粉（钎焊料）等。　

上砂上粉工序是钎焊作业人员最繁重的一项工作，作业工作量比较大，做好此项工作的原则是：严格按照上砂工装进行布砂，磨料紧紧附着在基体轮廓上，钎焊料附涂不能虚空。

2.4  烧制工序　　

烧制工序的工作内容主要有：烧前整形、工件摆放和真空烧制等。　

烧制工序是钎焊作业人员最精心的一项工作，做好此项工作必须了解掌握真空是怎么建立的和炉子热场中的温度是怎么变化的等真空设备的运行规律。做好此项工作的原则是：非焊接处不能有焊料，工件在炉中要集中放置，严格按照真空烧制工艺操作。　

2.5  后处理工序　　

后处理工序的工作内容主要有：形状修整、动平衡和美化整理等。

后处理工序是钎焊作业人员最认真的一项工作，做好此项工作的原则是：去除高点，平衡振动，美化工具。　

2.6  包装入库工序　　

包装入库工序的工作内容主要有：包装和入库等。

包装入库工序是钎焊作业人员最有成就感的一项工作，做好此项工作的原则是：保护好钎焊工具，方便运输。

3  结束语

从上可知，超硬磨料真空钎焊工具的技术是一项绿色制造模式的技术，与传统的烧结法制作多层超硬磨料工具和电镀法制作单层超硬磨料工具相比，真空钎焊法制作超硬磨料工具在节省资源、减少污染、保护环境和实现绿色加工等方面具有明显优势。随着十多年的发展与提高，超硬磨料真空钎焊工具的技术已经趋于成熟。可以预见，随着当前环保经济的发展，超硬磨料钎焊工具真空制作技术必将在超硬磨料工具业中形成为一种新的发展势力，充实并进一步繁荣中国的超硬磨料工具业。