CN102513539B - 一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法，其主要是先按重量份取15份铁粉、25份钴粉及60份铜粉于常温下混合形成铁钴铜预合金粉，再按重量份取75-85份铁钴铜预合金粉、10-15份青铜粉及5-10份镍铬合金粉于常温下混合形成制粒粉末，最后在制粒粉末中加入适量金刚石形成胎体原料，并将胎体原料进行冷压、热压烧结等形成胎体。根据本发明制作成的金刚石绳锯串珠胎体具有良好的包镶力，且胎体与钢基体粘接牢固，胎体烧结活性得到大大提高，大大降低了烧结温度，节省了能源。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石绳锯，特别是金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法。
背景技术
金刚石串珠绳锯是一种柔性的超硬材料切割工具，广泛用于石材，混凝土等硬脆材料切割。而串珠是金刚石绳锯的重要组件，是一种以钢丝绳为载体的切割体。
如图1所示，该串珠主要由镶嵌金刚石的胎体1包覆于钢基带2上而形成。
目前国内外串珠胎体主要采用纯钴或者高钴材料制成，但制作出的串珠普遍存在胎体对金刚石的包镶力不够；胎体与钢基体粘接度不够；胎体烧结需采用固相烧结，烧结温度高，金刚石损伤大；成本高等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种具有良好包镶力，且胎体与钢基体粘接牢固的金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法，包括下列步骤：
a、按重量份取15份铁粉、25份钴粉及60份铜粉于常温下混合均匀，形成铁钴铜预合金粉；
b、按重量份取75-85份上述铁钴铜预合金粉、10-15份青铜粉及5-10份镍铬合金粉于常温下混合均匀，形成制粒粉末；
c、按每立方厘米制粒粉末加入1.45克拉金刚石的标准在上述制粒粉末中加入金刚石于常温下混合均匀，形成胎体原料；
d、将上述胎体原料进行冷压、热压烧结形成胎体。
所述青铜粉采用6-6-3青铜粉，所述镍铬合金粉的镍铬重量比为76:24。所述金刚石的粒度为40/50目。
所述铁粉、钴粉、铜粉、铁钴铜预合金粉、青铜粉、镍铬合金粉的粒度都为300目。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明采用铁钴铜预合金粉制作串珠胎体，并在串珠胎体中添加降低烧结温度的材料青铜粉6-6-3以及增大与钢基体粘结强度的镍铬合金，使得本发明串珠胎体的抗弯强度在金刚石加入前后变化很小，即使得本发明制成的胎体的包镶能力更好；本发明胎体在与钢基体烧结过程中，通过原子扩散可与胎体产生了冶金结合，因而有较高的粘结强度；本发明采用铁钴铜预合金粉，其烧结活性得到大大提高，且加入了低熔点的青铜粉6-6-3，大大降低烧结温度，节省了能源。
附图说明
图1为金刚石绳锯的串珠结构示意图。
图2为抗剪强度测试示意图。
具体实施方式
实施例1：取150g铁粉、250g钴粉及600g铜粉于常温下混合均匀，形成铁钴铜预合金粉；取750g铁钴铜预合金粉、150g青铜粉6-6-3及100g镍铬合金粉（镍铬重量比为76:24）于常温下混合均匀，形成制粒粉末；按每立方厘米制粒粉末加入1.45克拉金刚石的标准在上述制粒粉末中加入金刚石于常温下混合形成胎体原料；将胎体原料进行冷压、热压烧结等形成胎体。
实施例2：取150g铁粉、250g钴粉及600g铜粉于常温下混合均匀，形成铁钴铜预合金粉；取800g铁钴铜预合金粉、125g青铜粉6-6-3及75g镍铬合金粉（镍铬重量比为76:24）于常温下混合均匀，形成制粒粉末；按每立方厘米制粒粉末加入1.45克拉金刚石的标准在上述制粒粉末中加入金刚石于常温下混合形成胎体原料；将胎体原料进行冷压、热压烧结等形成胎体。
实施例3：取150g铁粉、250g钴粉及600g铜粉于常温下混合均匀，形成铁钴铜预合金粉；取850g铁钴铜预合金粉、100g青铜粉6-6-3及50g镍铬合金粉（镍铬重量比为76:24）于常温下混合均匀，形成制粒粉末；按每立方厘米制粒粉末加入1.45克拉金刚石的标准在上述制粒粉末中加入金刚石于常温下混合形成胎体原料；将胎体原料进行冷压、热压烧结等形成胎体。
将上述实施例1-3形成的胎体与现有采用纯钴材料制成的胎体进行下述对比试验研究，得到结果如下：
一：胎体抗弯强度实验结果及分析
分别取实施例1-3形成的胎体与现有采用纯钴材料制成的胎体进行胎体抗弯强度测试的结果如下表1所示（表中为每种5个样的平均值）：
| 序号 | 结合剂 | σ空（MPa） | σ金（MPa） | （σ空-σ金）/σ空 |
| 1 | 纯钴 | 1220 | 983 | 19.4% |
| 2 | 实施例1 | 1181 | 1034 | 12.4% |
| 3 | 实施例2 | 1180 | 1035 | 12.3% |
| 4 | 实施例3 | 1182 | 1032 | 12.5% |
表中“σ空”为不含金刚石的空白胎体抗弯强度； “σ金”为含金刚石的胎体抗弯强度。
从表中可以看出，在不加入金刚石时，采用纯钴材料制成的胎体的抗弯强度比本发明所制成的胎体的抗弯强度高，但是一旦加入金刚石采用纯钴材料制成的胎体的抗弯强度下降很大，而本发明制成的胎体具有很大的优势。这就说明，本发明比现有纯钴材料制成的胎体的包镶能力好。从显微镜下观察本发明及现有纯钴材料制成的胎体断面也可看出：本发明制成的胎体中金刚石的凹坑粗糙，且裸露出的金刚石表面粘结有许多粉末颗粒，表明金刚石与本发明铁钴铜预合金粉末形成了化学粘结，提高了包镶能力。
二：胎体粘结强度实验结果及分析
试验方法：分别取本发明实施例1-3和现有纯钴材料制成的胎体烧结5个带实心钢基体试样，并将试样上、下面磨平、抛光，如图2所示，测试试样的胎体高度h、基体外径D，在材料试验机3上进行串珠胎体1与钢基体2的剥离试验，记录剥离时的剪切力F，计算抗剪强度τ，即为胎体与基体间的粘接强度。抗剪强度计算公式为：
抗剪强度 τ=F/πDh
式中：F——剥离时的载荷，即剪切力；
D——基体外径（单位：mm）；
h——串珠胎体高度（单位：mm）。
本发明实施例1-3和现有纯钴材料制成的胎体与钢基体剪切强度实验数据如下表2所示：
| 序号 | 结合剂 | 剪切强度（MPa） | 增率（%） |
| 1 | 纯钴 | 194 | 0 |
| 2 | 实施例1 | 243 | 25 |
| 3 | 实施例2 | 242 | 23 |
| 4 | 实施例3 | 245 | 24 |
从表中数据可以看出，本发明实施例1-3与现有纯钴材料制成的胎体相比，本发明胎体与钢基体的剪切强度高出25%；同时，在显微镜下观察胎体剥离后基体表面，可以发现与现有纯钴材料制成胎体结合的钢基体表面光滑，无胎体粘结痕迹，呈原色；而本发明胎体剥离的钢基体表面粗糙，大部分面积粘有薄层胎体金属，其颜色与胎体颜色相近。由此可判断本发明胎体在与钢基体烧结过程中，通过原子扩散与胎体产生了冶金结合，因而有较高的粘结强度。
三：降低了烧结温度，避免了金刚石损伤,节省了能源
对于纯钴结合剂，由于钴的熔点高于1400度，胎体烧结属于固相烧结，烧结温度要超过900度，且烧结保温时间长，而温度过高金刚石容易碳化，从而降低了串珠的使用寿命。本发明采用预合金粉末，其烧结活性得到大大提高，且加入了低熔点合金粉末，大大降低烧结温度，节省了能源。
Claims (3)
1.一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法，其特征在于包括下列步骤：
a、按重量份取15份铁粉、25份钴粉及60份铜粉于常温下混合均匀，形成铁钴铜预合金粉；
b、按重量份取75-85份上述铁钴铜预合金粉、10-15份青铜粉及5-10份镍铬合金粉于常温下混合均匀，形成制粒粉末；
c、按每立方厘米制粒粉末加入1.45克拉金刚石的标准在上述制粒粉末中加入金刚石于常温下混合均匀，形成胎体原料；
d、将上述胎体原料进行冷压、热压烧结形成胎体。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法，其特征在于，所述青铜粉采用6-6-3青铜粉，所述镍铬合金粉的镍铬重量比为76:24。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石绳锯烧结型串珠的胎体制作方法，其特征在于，所述金刚石的粒度为40/50目。
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