CN102189260B - 一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法，包括下述步骤：（1）按预合金粉末10-15%、Cu22-30%、Sn3-12%、Fe25-40%、TFe10-15%和Zn3-6%、W5-10%、Mn1-3%、PFe0.1-0.2%的质量百分比称取原材料，然后将上述原材料在机械式混合机中进行充分的混合球磨，得到特殊金属结合剂，所述预合金粉末质量百分比组成为：Fe45-55%、Ni5-10%、Cu25-35%、Co5-10%；（2）将步骤（1）得到的金属粉末与金刚石混合；（3）添加成型剂，混合均匀，风干；（4）冷压；（5）热压烧结制成高致密的薄片；（6）将薄片进行磨削加工，制成切割片。采用特殊金属结合剂生产的切割片，烧结温度低、烧结时间短，切割片的使用寿命长、锋利度好，因此大大的降低了切割片的使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备金刚石切割片的方法，一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法。
背景技术
金刚石的高硬度和优良的物理机械性能使金刚石切割片成为加工各种坚硬材料不可缺少的材料。金刚石工具是将金属粉末和人造金刚石颗粒相混合，经压制、烧结而成。胎体使用单元素粉末的混合粉时，存在以下缺点：烧结温度高、元素合金化不充分，烧结不能完全致密化等。因此，预合金粉末得到广泛应用。
金属粉末目前用量较大的是电解铜粉、还原铁粉、还原钴粉等。钴粉用作胎体有许多优越性，但其价格昂贵，在使用上受到限制。专利文献CN1209173A公开了“预制合金粉末及其在金刚石车刀制造中的应用”，该发明中的预制合金粉末含有10～80%Fe、最高达40%Co、最高达60%Ni和最高达15%M，M代表Mn、Cr、V、Al、Mo和Ti等元素中的一种或多种，优选的Fe含量至少为30%，Co含量为30%、Ni含量为10-30%，M含量为5%。这种预合金粉末可以使金刚石车刀具有很高的硬度，但此预合金粉末中贵金属钴和镍的含量高，成本较大，因此不能被广泛应用。
发明内容
本发明提供了具有成本低、易于加工等优点的一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法。
本发明包括以下步骤：
（1）按预合金粉末10-15%、Cu 22-30%、Sn 3-12%、Fe 25-40%、TFe 10-15%和Zn 3-6%、W 5-10%、Mn 1-3%、PFe 0.1-0.2%的质量百分比称取原材料，然后将上述原材料在机械式混合机中进行充分的混合球磨，得到特殊金属结合剂；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 45-55%、Ni 5-10%、Cu 25-35%、Co 5-10%；
（2）将步骤（1）得到的特殊金属结合剂与金刚石按1:0.125-0.25的重量比混合；
（3）添加质量为步骤（2）得到特殊金属结合剂与金刚石混合粉末质量8%的成型剂，混合均匀，风干；所述成型剂为聚乙二醇成型剂或橡胶成型剂；
（4）将步骤（3）风干的粉末装入事先准备好的钢模，在压力为11Mpa下冷压；
（5）在765-795℃下热压烧结5-6小时制成高致密的薄片；
（6）将薄片进行磨削加工，制成切割片。
预合金粉末的制备采用高压水雾化法。高压水雾化是将金属块在熔炉中熔化，然后将合金液倾入带有漏眼的中间包，合金液落下的同时被高压水打击粉碎，快速凝固成合金粉末，并在积粉罐内收集，收集的粉末经脱水干燥、还原退火、筛分，得到预合金粉。
添加羰基铁粉，可以达到与添加钴粉相近的性能。所以用羰基铁粉代替成本昂贵的钴粉，既能保证产品的性能，又能降低成本。
将预合金粉末作为主要成分，配以经过还原处理的金属单质粉末可调整切割片的硬度和抗弯强度，使切割片胎体更容易控制和调整；添加适量的锌、钨、锰或磷，既能降低铜合金的烧结温度，又能使人造金刚石的润湿效果得到改善，提高合金化程度。
热压烧结可使用钟罩炉、连续炉、郑州炉（下顶式）。
采用机械式混合机进行混合球磨，使金属在质地软的预合金表面形成机械镶嵌和组织间的扩散，达到预合金的要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、将铁、镍、铜、钴这四种金属单质，经高温冶炼后再制成金属粉末所得到的预合金粉末，有优良的成分均匀性和足够的烧结反应活性。
2、减少了贵金属的加入量，降低了金属结合剂的成本。
3、特殊金属结合剂在金刚石切割片中应用，可降低烧结温度（765-795℃）、缩短烧结时间（5-6小时），延长切割片的使用寿命（170-230米）、提高切割片锋利度（1.2-1.7米/min），从而大大的降低了切割片的成本。
具体实施方式
实施例1
（1）按预合金粉末15%、TFe（羰基铁粉）10%、Cu 22%、Fe 40%、Sn 3%、Zn 3%、Mn 1.9%、W 5%、PFe 0.1%的质量百分比称取原材料，然后将上述原材料在机械式混合机中进行充分的混合球磨，得到特殊金属结合剂；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 45%、Ni 10%、Cu 35%、Co 10%；
（2）将步骤（1）得到的特殊金属结合剂与金刚石按1:0.125的重量比混合；
（3）添加质量为步骤（2）得到特殊金属结合剂与金刚石混合粉末质量8%的橡胶成型剂，混合均匀，风干；
（4）将步骤（3）风干的粉末装入事先准备好的钢模，在压力为11Mpa下冷压；
（5）在765℃条件下，高温烧结5小时；
（6）将薄片进行磨削加工，制成切割片。
对本实施例的切割片锋利度和使用寿命进行检测，检测结果如表1所示。
实施例2
除以下参数改变外，其他步骤同实施例1。步骤（1）中，原材料的质量百分比为：预合金粉末17%、TFe 10%、Cu 30%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 6%、Mn 3.8%、W 5% 、PFe 0.2%；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 55%、Ni 10%、Cu 30%、Co 5%；
步骤（2）中特殊金属结合剂与金刚石的重量比之比为1: 0.175；
步骤（5）中，烧结温度为795℃，烧结时间为6小时；
步骤（3）中成型剂为聚乙二醇成型剂。
对本实施例的切割片锋利度和使用寿命进行检测，检测结果如表1所示。
实施例3
除以下参数改变外，其他步骤同实施例1。步骤（1）中，原材料的质量百分比为：预合金粉末 20%、TFe 15%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 3.8%、Mn 1%、W 10% 、PFe 0.2%；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 55%、Ni 10%、Cu 25%、Co 10%；
步骤（2）中特殊金属结合剂与金刚石的重量比之比为1: 0.20；
步骤（5）中，烧结温度为780℃，烧结时间为5.5小时；
步骤（3）中成型剂为聚乙二醇成型剂。
对本实施例的切割片锋利度和使用寿命进行检测，检测结果如表1所示。
实施例4
除以下参数改变外，其他步骤同实施例1。步骤（1）中，原材料的质量百分比为：预合金粉末19.8%、TFe 10%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 12%、Zn 3%、Mn 3%、W 5% 、PFe 0.2%；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 52%、Ni 8%、Cu 35%、Co 5%；
步骤（2）中特殊金属结合剂与金刚石的重量比之比为1: 0.22；
步骤（5）中，烧结温度为775℃，烧结时间为5小时；
步骤（3）中成型剂为橡胶成型剂。
对本实施例的切割片锋利度和使用寿命进行检测，检测结果如表1所示。
实施例5
除以下参数改变外，其他步骤同实施例1。步骤（1）中，原材料的质量百分比为：预合金粉末30%、TFe 10%、Cu 22%、Fe 25%、Sn 3%、Zn 3%、Mn 1.8%、W 5% 、PFe 0.2%；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 50%、Ni 10%、Cu 35%、Co 5%；
步骤（2）中特殊金属结合剂与金刚石的重量比之比为1: 0.25；
步骤（5）中，烧结温度为775℃，烧结时间为5.5小时；
步骤（3）中成型剂为聚乙二醇成型剂。
对本实施例的切割片锋利度和使用寿命进行检测，检测结果如表1所示。
表1
本发明的切割片，锋利度达到0.8-1.7米/分，寿命达到170-230米，而传统的切割片锋利度一般在0.6-1.2米/分，寿命为80-120米，可见，采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片，能降低烧结温度和烧结时间，并且可提高金刚石切割片的性能，大大降低金刚石切割片的使用成本。
Claims (1)
1.一种采用特殊金属结合剂制备金刚石切割片的方法，其特征在于其包括下述步骤：（1）按预合金粉末10-15%、Cu 22-30%、Sn 3-12%、Fe 25-40%、TFe 10-15%和Zn 3-6%、W 5-10%、Mn 1-3%、磷铁0.1-0.2%的质量百分比称取原材料，然后将上述原材料在机械式混合机中进行充分的混合球磨，得到特殊金属结合剂；所述预合金粉末的质量百分比组成为：Fe 45-55%、Ni 5-10%、Cu 25-35%、Co 5-10%；
（2）将步骤（1）得到的特殊金属结合剂与金刚石按1:0.125-0.25的重量比混合；
（3）添加质量为步骤（2）得到特殊金属结合剂与金刚石混合粉末质量8%的成型剂，混合均匀，风干；所述成型剂聚乙二醇成型剂或橡胶成型剂；
（4）将步骤（3）风干的粉末装入事先准备好的钢模，在压力为11Mpa下冷压；
（5）在765-795℃下热压烧结5-6小时制成高致密的薄片；
（6）将薄片进行磨削加工，制成切割片。
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