CN101342686A - 自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法。该方法利用钛和钴或钛和镍反应合成金属间化合物，通过TiCo或TiNi金属间化合物放出来的热量来维持反应的快速进行，制备性能优异的金刚石磨块。本发明包括混合、压制成形、升温保温、点火和组装等若干步骤，具有自蔓延过程中，金刚石表面部分与胎体成分Ti反应形成碳化物，结合强度高；胎体为钛钴金属间化合物，强度、耐磨性和耐蚀性高，磨块使用寿命长；依靠自蔓延反应，能耗低，并且合成时间短，生产效率高的优点。

Description

自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金金属基复合材料制备技术，尤其涉及一种自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法。
背景技术
花岗岩石板材的粗、中磨加工中广泛使用传统的菱苦土磨块，其存在磨削效率低、使用寿命短、消耗量大、环境污染大等缺点。而金刚石磨块具有效率高、速度快和寿命长等优点。传统金刚石磨块是采用金属粉末和金刚石单晶，经高温热压烧结致密而成。例如，中国专利94114204.3公开了一种金刚石磨块及烧结方法，其是将金刚石颗粒与一定含量的钴、铜、镍、铁、锡、铬、锌等金属粉末及碳化钨粉末混合，经热压烧结而成。金刚石磨块的热压烧结过程中需要加压设备以及较长时间的加热过程，因此，这种方法限制了金刚石磨块的生产效率。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术生产效率低的缺陷，提出一种改进的自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法，该方法不仅能提高生产效率，降低生产能耗，而且，制备的金刚石磨快粘接牢固，使用寿命长。
本发明提出的自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法包括以下具体步骤：
1.选用粒度为37.5～75μm的Ti粉、Co粉或Ni粉，将Ti粉和Co粉或Ti粉和Ni粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合12～24小时，得到的TiCo或TiNi混合粉；
2.选用镀镍的金刚石砂粒，和TiCo或TiNi混合粉按照质量比1∶30～1∶50的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
3.将步骤2得到的混合料钢模压制成一定形状的刀头压坯；
4.将步骤3得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到300～500℃，并继续保温10～15min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温时即可开炉取出得到刀头；
5.将多个刀头组装为一个磨块。
本发明与现有技术相比，优点在于：自蔓延过程中，金刚石表面部分与胎体成分Ti反应形成碳化物，结合强度高；胎体为钛钴金属间化合物，强度、耐磨性和耐蚀性高，磨块使用寿命长；依靠自蔓延反应，能耗低，并且合成时间短，生产效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明的原理为：将Ti和Co或Ni在一定预热温度和钨丝点火诱导的条件下，利用其自身反应生成的TiCo或TiNi金属间化合物放出来的热量来维持反应的快速进行，同时达到烧结目的，从而得到TiCo(或TiNi)金属间化合物为胎体的金刚石磨块刀头。
实施例1：
制备规格为80/100的TiCo基金刚石磨块，具体步骤如下进行：
1.选用粒度为37.5μm的Ti粉以及粒度为37.5μm的Co粉，将Ti粉和Co粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合12小时，得到TiCo混合粉；
2.选用粒度为80/100的镀镍金刚石砂粒，和步骤1所得到的TiCo混合粉按照质量比1∶50的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
3.将步骤2得到的混合料钢模压制成形得到刀头压坯；
4.将步骤3得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到350℃，并继续保温10min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温时，即可开炉取出所得刀头；
5.将6个刀头组装成为一个磨块。
实施例2：
制备规格为100/120的TiNi基金刚石磨块，具体步骤如下进行：
1.选用粒度为37.5μm的Ti粉及粒度为37.5μm的Ni粉，将Ti粉和Ni粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合12小时，得到TiNi混合粉；
2.选用粒度为100/120的镀镍金刚石砂，和步骤1所得到的TiNi混合粉按照质量比1∶45的比例在混料机中混合6小时，得到得到混合料；
3.将步骤2得到的混合料钢模压制成形得到刀头压坯；
4.将步骤3得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到500℃，并继续保温15min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温时即可开炉取出所得刀头；
5.将4个刀头组装成为一个磨块。
实施例3：
制备规格为120/140的TiCo基金刚石磨块，具体步骤如下进行：
1.选用粒度为75μm的Ti粉以及粒度为75μm的Co粉，将Ti粉和Co粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合24小时，得到TiCo混合粉；
2.选用粒度为120/140的镀镍的金刚石，和步骤1所得到的TiCo混合粉按照质量比1∶40的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
3.将步骤2得到的混合料钢模压制成形得到刀头压坯；
4.将步骤3得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到300℃，并继续保温10min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温即可开炉取出所得刀头。
5.将5个刀头组装成为一个磨块。
实施例4：
制备规格为140/170的TiNi基金刚石磨块，具体步骤如下进行：
1.选用粒度为75μm的Ti粉及粒度为75μm的Ni粉，将Ti粉和Ni粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合24小时，得到TiNi混合粉；
2.选用粒度为140/170的镀镍的金刚石砂，并将该金刚石砂和步骤1所得到的TiNi混合粉按照质量比1∶30的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
3.将步骤2得到的混合料钢模压制成形得到刀头压坯；
4.将步骤3得到的到头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到400℃，并继续保温15min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温即可开炉取出所得刀头。
5.将6个刀头组装成为一个磨块。

Claims (2)

1、一种自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法，其特征在于包括下列工艺步骤：
(1).选用粒度为37.5～75μm的Ti粉和Co粉，将Ti粉和Co粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合12～24小时，得到的TiCo混合粉；
(2).选用镀镍的金刚石砂粒，并将其和TiCo混合粉按照质量比1∶30～1∶50的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
(3).将步骤(2)得到的混合料钢模压制成一定形状的刀头压坯；
(4).将步骤(2)得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到300～500℃，并继续保温10～15min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温时即可开炉取出所得刀头；
(5).将多个刀头组装为一个磨块。
2、一种自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法，其特征在于包括下列工艺步骤：
(1).选用粒度为37.5～75μm的Ti粉和Ni粉，将Ti粉和Ni粉按原子比1∶1的比例在球磨机中球磨混合12～24小时，得到的TiNi混合粉；
(2).选用镀镍的金刚石砂粒，并将其和TiNi混合粉按照质量比1∶30～1∶50的比例在混料机中混合6小时，得到混合料；
(3).将步骤(2)得到的混合料钢模压制成一定形状的刀头压坯；
(4).将步骤(2)得到的刀头压坯置于自蔓延真空炉中，抽真空至真空度达到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升温速率加热到300～500℃，并继续保温10～15min，然后启动钨丝点火装置将坯体点燃，引发自蔓延反应，当炉温降至室温时即可开炉取出所得刀头；
(5).将多个刀头组装为一个磨块。
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