CN102133640A

CN102133640A - 一种用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法

Info

Publication number: CN102133640A
Application number: CN2011100876799A
Authority: CN
Inventors: 曹雄志; 尹邦跃; 张翠芳; 董小雷; 杨永波
Original assignee: HEBEI XMF TOOLS GROUP CO Ltd
Current assignee: HEBEI XMF TOOLS GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明公开了一种用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法，先将Fe粉、Cu粉、Ni粉、W粉、Mo粉、Ti粉、炭黑、B₄C粉按比例混合，经高能球磨制成粒度细小的铁基预合金粉末，再经钝化后与金刚石颗粒按一定体积比混合，进行热压烧结得到刀头。本发明通过对金刚石刀头的胎体材料成分和工艺进行改进，制备出具有较高三点抗弯强度和硬度的金刚石刀头，在提升刀头切割精度的同时可有效延长刀头的使用寿命，节约使用成本，且制备工艺简单，具有广阔的应用前景。

Description

一种用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法

技术领域

本发明涉及一种制备金刚石刀头的方法，更具体地，是一种利用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法。

背景技术

金刚石刀头被广泛用于石材加工领域，随着石材原料价格的增高以及用户对石材产品质量要求的提高，石材的加工过程也就面临着更严峻的考验，进而，对用于加工石材的关键部件——金刚石刀头的要求也相应提高。传统的金刚石刀头在加工精度、使用寿命等方面已经远远满足不了现在的要求，为了提高加工精度以及节约加工成本，人们对金刚石刀头进行了改进。然而，现有大多数改进都是对刀头结构进行改进，虽可在一定程度内提高加工精度以及使用寿命，但未从源头上解决问题，金刚石刀头的性能才是解决问题的关键所在。

CN101357482A公开了一种用于制备超薄锯片金刚石刀头的金属结合剂及其金刚石刀头，其中公开了一种由一定比例的超细预合金粉末、含磷铜锡合金以及添加剂组成的金属结合剂，其中，所述添加剂由Al、Ce、Ni组成；将所述金属结合剂与30/40目粗颗粒优质金刚石按常规浓度配料经烧结成型后得到超薄锯片金刚石刀头，该金刚石刀头较传统刀头的锋利度有所提高，从而可一定程度提高加工精度。然而，上述金刚石刀头的硬度以及三点抗弯强度方面性能的提高尚不够显著。

因此，如何制备具有较高硬度和三点抗弯强度的金刚石刀头，是本领域面临的技术难题。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种制备抗弯强度和硬度均较高的金刚石刀头的方法，具体而言，其利用高能球磨铁基预合金粉末来制备所述金刚石刀头。

本发明是通过如下技术手段实现的：针对不同成分和粒度的预合金粉末烧结工艺和性能不同的特点，通过制备特定的铁基预合金粉末，经钝化和热压烧结处理后，用所述合金粉末制备金刚石刀头。利用本发明所述方法制备的金刚石刀头具有优异的抗弯强度和硬度。

本发明的用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法，包括如下步骤：

(1)制备铁基预合金粉末：将质量百分比分别为55～75％的Fe粉、1～20％的Cu粉、1～10％的Ni粉、1～10％的W粉、1～10％的Mo粉、1～10％的Ti粉、1～10％的炭黑、0.5～10％的B₄C粉均匀混合后在惰性气体保护下进行高能球磨，其中，球磨机中采用直径为3～10mm的不锈钢磨球，磨球与粉末的质量比为(5～20)∶1，在200～500rpm的转速下球磨20～40小时，得到铁基预合金粉末；

(2)钝化：将上述铁基预合金粉末过200目筛，得到中位粒度为8～20μm的合金粉末，并将其置于手套箱的过渡室内进行钝化，其中，先将过渡室抽真空至-0.05MPa，再充入0.01～0.05MPa的空气，保持4～24小时，得到钝化的铁基预合金粉末；

(3)制备刀头：将上述钝化的铁基预合金粉末与占其体积20％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，在空气中进行热压烧结，其中，热压温度为880～950℃，热压压力为20～50MPa，保温保压时间为4～6min，得到金刚石刀头。

优选地，所述铁基预合金粉末的成分为70～75％的Fe粉、10～20％的Cu粉、5～10％的Ni粉、2～10％的W粉、2～10％的Mo粉、2～10％的Ti粉、1～10％的炭黑、1～10％的B₄C。

选择性地，所述球磨机选自但不限于行星式球磨机。

为了保证所得金刚石刀头的优异性能，所述金刚石颗粒的粒度优选为45/50目。

选择性地，所述惰性气体为氩气。

进一步地，为了保证生产的可靠性以及产品质量的合格率，所述氩气的纯度为99.9％以上。

本发明采用独特的配方通过高能球磨制备粒度细小的铁基预合金粉末，经钝化后与金刚石颗粒混合，在一定条件下热压烧结，得到一种具有较高三点抗弯强度和硬度的金刚石刀头，其中，所述三点抗弯强度可达到600～1000MPa，同时，所述硬度可达到HRB108～122，从而可实现在提升刀头切割精度的同时有效延长刀头的使用寿命，节约使用成本。另外，所述金刚石刀头的制备方法简单，工艺条件宽松，易于实现，胎体中Fe含量高，成本低，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下描述本发明的几个优选实施方式，但并非用以限定本发明。

实施例1：

按照如下步骤制备金刚石刀头：

(1)制备铁基预合金粉末：将质量百分比分别为73.5％的Fe粉、15％的Cu粉、5％的Ni粉、2％的W粉、1％的Mo粉、2％的Ti粉、1％的炭黑、0.5％的B₄C粉均匀混合后置于内充纯度为99.9％的氩气的行星式球磨机内高能球磨，其中，球磨机中采用直径为5mm的201不锈钢磨球，磨球与粉末的质量比为5∶1，在300rpm的转速下球磨20小时，得到铁基预合金粉末；

(2)钝化：将上述铁基预合金粉末过200目筛，得到中位粒度为15μm的合金粉末，并将其置于手套箱的过渡室内进行钝化，其中，先将过渡室抽真空至-0.05MPa，再充入0.02MPa的空气，保持10小时，得到钝化的铁基预合金粉末；

(3)制备刀头：将上述钝化的铁基预合金粉末与其体积20％的粒度为45/50目的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，在空气中进行热压烧结，其中，热压温度为920℃，热压压力为40MPa，保温保压时间为6min，得到金刚石刀头1。

实施例2：

按照如下步骤制备金刚石刀头：

(1)制备铁基预合金粉末：将质量百分比分别为70％的Fe粉、10％的Cu粉、5％的Ni粉、5％的W粉、2％的Mo粉、5％的Ti粉、2％的炭黑、1％的B₄C粉均匀混合后置于内充纯度为99.9％的氩气的行星式球磨机内高能球磨，其中，球磨机中采用直径为6mm的201不锈钢磨球，磨球与粉末的质量比为10∶1，在400rpm的转速下球磨30小时，得到铁基预合金粉末；

(2)钝化：将上述铁基预合金粉末过200目筛，得到中位粒度为12μm的合金粉末，并将其置于手套箱的过渡室内进行钝化，其中，先将过渡室抽真空至-0.05MPa，再充入0.03MPa的空气，保持20小时，得到钝化的铁基预合金粉末；

(3)制备刀头：将上述钝化的铁基预合金粉末与其体积20％的粒度为45/50目的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，在空气中进行热压烧结，其中，热压温度为930℃，热压压力为30MPa，保温保压时间为5min，得到金刚石刀头2。

为了证明本发明实施例所得产品的性能，对其三点抗弯强度以及硬度进行测试，测试结果如表1所示：

表1

	三点抗弯强度(MPa)	硬度(HRB)
			金刚石刀头1	847	116
金刚石刀头2	950	120

从表1中可以看出，利用本发明制备的金刚石刀头具有较高的三点抗弯强度和硬度。较现有金刚石刀头385-750MPa的三点抗弯强度和硬度HRBHRB95-108，本发明制备的金刚石刀头三点抗弯强度和硬度均具有显著的提高，其相对于现有技术取得了预料不到的技术效果。本发明制备的金刚石刀头可实现在提升刀头切割精度的同时有效延长刀头的使用寿命，节约使用成本，另外，利用本发明制备金刚石刀头，工艺简单，易于实施，胎体中Fe含量高，成本低，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球磨机为行星式球磨机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁基预合金粉末的成分为70～75％的Fe粉、10～20％的Cu粉、5～10％的Ni粉、2～10％的W粉、2～10％的Mo粉、2～10％的Ti粉、1～10％的炭黑、1～10％的B₄C。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒度为45/50目。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氩气的纯度为99.9％以上。