激光钎焊技术具有光斑直径小，能量密度高，便于局部加热且热影响区小的特点，近年来在金刚石工具焊接领域得到大量应用。现有研究表明，采用激光热源可以实现金刚石的钎焊，且大多聚焦于金刚石界面组织与力学性能的研究。细粒度金刚石/45钢基体的激光钎焊工艺试验的结果表明，工艺参数是获得可靠焊接的关键。李时春等人研究了激光钎焊多层金刚石磨粒Ni/Cr合金成形工艺，结果获得了优化的工艺参数。Daniel等人使用镍基钎料激光钎焊金刚石，结果表明，在连接界面处未发现碳化物，并为了提高结合强度，围绕外加辅助场焊接开展大量研究，用于提高激光钎焊强度。李晋禹等人采用Ni/Cr合金对金刚石开展激光钎焊试验，结果表明，经过超声辅助激光钎焊，金刚石表层生成Cr3C2和Cr7C3，即超声波高频振动对界面反应有明显促进作用，进而生成含碳量低的Cr7C3.采用金刚石激光/超声耦合钎焊，通过将超声效应引入钎焊，在液态熔池中产生空化和声流等效应，缩短了界面反应时间。产生了Cr7C3，也就证明了超声波对钎料界面反应有明显的激发作用。激光钎涂金刚石是近年来逐渐兴起的耐磨新技术，与传统的激光钎焊金刚石相比，金刚石钎涂层由多层金刚石组成，这与早期的单层金刚石工具有很大的不同。

前期开展了激光钎涂金刚石技术研究，分析了激光功率和扫描速率对涂层微观组织与力学性能的影响。从现有研究来看，已有的激光钎涂金刚石研究大多数集中于金刚石/钎料合金界面的组织演变和单层金刚石工具的机械加工性能方面，在钎涂层的成形过程方面尚未进行深入的研究工作。前期研究发现，在激光钎涂金刚石过程中，金刚石易于向表面聚集，这对涂层的整体性能提升将会产生极大的影响，因此需要针对涂层的成形行为及其机理方面进行深入的研究，进一步提升涂层的耐磨性能。文中采用BNi-2合金作为钎料，利用光纤激光在65Mn钢基体上制备金刚石涂层，并利用高速摄影技术观察金刚石激光钎涂过程中，镍基粉末形成涂层和金刚石迁移全过程，分析钎涂层的成形行为及其机理，并讨论激光钎涂金刚石的能量转换与传递路径，以期为激光钎涂金刚石的工程应用提供数据支撑。

1.试验方法

金刚石磨粒的抗压和耐磨性能与其自身品级有关，精选河南黄河旋风股份有限公司晶形完整、强韧度好、无缺陷的高品级HSD90型人造金刚石，图1为金刚石和BNi-2钎料粉的形貌，其中金刚石的原始形貌如图1a所示，所用粒度为35目——40目。钎涂试验前，利用角磨机或喷砂机清理基材表面，然后利用丙酮进行超声波清洗30 min，以避免试验过程杂质干扰，保证金刚石磨粒的透光性。钎涂试验基材为65Mn钢，激光钎涂试样尺寸为200 mm×100 mm×10 mm.钎料合金既要润湿金刚石和钢基材，形成冶金结合，又要兼顾耐磨性，与涂层硬质颗粒耐磨性能匹配。选用钎料合金为200目NiCrSiB（Ni82Cr7Si4.5B3.1Fe3，后文简称BNi-2）钎料，形貌如图1b所示。BNi-2钎料具有耐磨性好、成本低等优点，合金中Cr元素可大幅提高钎料/金刚石界面结合强度，B元素和Si元素的添加降低了钎料熔点，有助于减少金刚石热损伤。

图1金刚石和BNi-2钎料粉形貌

激光钎涂是利用激光作为热源使钎料层熔化，进而润湿并连接金刚石与基材的工艺，其原理如图2所示。与传统真空钎涂工艺相比，激光钎涂工艺可显著降低涂层能量输入，大大缩短热循环周期，具有非常好的结构和工艺适应性。文中激光钎涂试验系统包括功率为6 kW的LYS-6000-ST2型光纤激光设备和AcutEye型库卡轨道机器人。分别对钎料涂层和钎料/金刚石涂层进行激光钎涂试验。金刚石钎涂试验时，首先将BNi-2钎料铺在65Mn基板上，粉末厚度为0.5 mm，然后在BNi-2钎料层上沉积金刚石颗粒，随后在金刚石表面再预置一层0.5mm的粉末钎料。首先，预置1 mm厚度的钎料合金粉末层，然后进行钎涂试验，工艺参数如表1所示。试验过程中，利用激光钎涂系统配备的高速摄像机观察钎料层的熔化过程。使用Zeiss Smartzoom5型超景深显微镜对涂层形貌进行三维观察和尺寸测量。通过Image-pro plus 6.0软件对涂层超景深图片色域进行调整，直至色域所覆盖的区域为孔隙所占区域，测量方式选择Per area（单位面积）。

图2激光钎涂示意图

表1激光钎涂工艺参数

激光钎涂金刚石的涂层形成与表面张力有何关系（一）

激光钎涂金刚石的涂层形成与表面张力有何关系（一）