CN102652999B - 采用预合金粉加工超硬制品的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加工金刚石工具领域，公开了一种采用预合金粉加工超硬制品的工艺，其工艺步骤为：(1)计算：根据配方算出预合金粉的需要量；(2)配料：根据配方求得预合金粉及其它填充料和金刚石磨料的质量，进行均匀混合；(3)烧结模具：将配好的粉料装入所需加工的模具内入炉烧结；(4)半热压：烧结后，趁热快速将烧结后的模具放置在冷压机上，采用定模成型的方法进行压制；(5)卸模：将模具放置在空气中冷却至100℃以下才可卸模。本发明通过预合金粉和其它元素的结合，克服了单元素金属粉末烧结的缺点，提高了超硬材料制品的使用寿命，并使其获得良好的磨削性能。
Description
技术领域
本发明涉及加工金刚石工具领域，尤其是涉及一种采用预合金粉加工超硬制品的工艺。
背景技术
在金刚石工具业，传统的金刚石金属制品所用原材料是由各种单质金属粉末进行机械混合获得。这种方法存在以下几个缺点：
1、在混料工序中，由于原料密度大小不一，在混料的过程中，容易造成金属粉末的偏析与聚集；
2、烧结温度对于金属而言较低，合金化程度低，不能体现合金的综合性能，降低对金刚石的把持力，降低磨具的使用寿命；
3、烧结温度相对于金刚石较高，金刚石在空气中于750℃左右就会发生石墨化，不利于低品级金刚石的充分利用，降低磨具的锋利度和使用寿命；
4、工艺复杂。
预合金粉末是按照设计好的胎体配比，在烧结之前预先熔炼成合金，然后雾化喷粉，得到所需粒度的胎体粉末。这种方法得到的预合金粉末由于每个粉末颗粒都包含组成合金的各种金属元素，因此预合金粉成分均匀性相当好。同时，预合金粉共熔点比合金中单元素熔点要低得多，烧结过程中，只要温度达到预合金粉末的液相线以上一点时，整个粘结金属成分的粉末熔化。
目前，预合金粉产品已经标准化及商品化，可以满足各种应用需求。
但预合金粉由于是在胎体配方烧结前就已经预制好了，合金元素成分就相对难于满足特殊应用需求的场合。因此，预合金粉在实际应用中需根据特殊应用要求混合加入一些增强胎体特殊性能的元素，以达到最佳应用效果。本发明旨在通过预合金粉和其它元素的结合，克服单元素金属粉末烧结的缺点，提高磨具制品的使用寿命，获得良好的磨削性能。
发明内容
针对以上提出的问题，本发明目的在于提供一种能降低磨具的烧结温度、提高金属粉的合金化、提高金属结合剂对金刚石的把持力延长磨具的使用寿命、简化混料工艺的采用预合金粉加工超硬制品的工艺。
本发明通过以下技术措施实现的，一种采用预合金粉加工超硬制品的工艺，其工艺步骤为：
(1)、计算：根据配方，先将需要的单质金属元素的质量分数列出，再根据选用的预合金粉中金属单质的质量百分比，算出预合金粉的需要量；
(2)、配料：根据配方求得预合金粉及其它填充料和金刚石小颗粒的质量，进行混合均匀；
(3)、烧结模具：将配好的各配料装入所需加工的模具内，于450-600摄氏度之间入炉烧结，烧结温度在650-750℃之间，烧结时间为保证材料各部分温度达到设定温度并且均匀一致；
(4)、半热压：待烧结时间达到设定值，蜂鸣器响起时，打开炉门，趁热快速将烧结后的模具放置在冷压机上，启动压机，开始施压，压制压力采用定模成型的方法进行，即当模具压制到位时，停止继续增加压力，保持当前压力2-8min不变；
(5)、卸模：将模具放置在空气中冷却至100℃以下才可卸模。
具体的，所述步骤(2)配料时先将算好所需要的金属粉末混合，再将金刚石用液体石蜡润湿，加入混合好的金属粉末中，进行混合，然后过筛两到三次。
优选的，所述步骤(5)卸模时将模具放置在空气中冷却至50℃以下才可卸模。
使用本发明加工的磨具降低了磨具的烧结温度，使能耗降低，降低了生产成本；本发明还能使金刚石的性能得以充分发挥，磨具的使用寿命延长，锋利度也得到提高；本发明加工的磨具合金化程度高，结构致密，对金刚石的把持力提高，使磨具的使用寿命延长20％-30％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
一种适宜加工水晶的金刚石砂轮的加工方法：
一、配方
表1
| 元素 | Cu | Sn | Ni | Fe | 金刚石浓度 |
| 含量(％) | 0.6～0.8 | 0.15～0.30 | 0.02～0.10 | 0.02～0.10 | 50～80 |
二、配料计算
以下表为例，介绍预合金粉加入量的计算方式：
假定所需要的金属总质量为100g，则各种金属元素的含量为下表：
表2
| 元素 | Cu | Sn | Ni | Fe |
| 质量(g) | 60 | 30 | 5 | 5 |
选用预合金粉Cu80Sn20代替铜、锡单质，则换算过程如下：
已知所需金属铜的质量为60g，则所需的预合金粉的质量G1为：
G1＝60/0.8＝75g；
在75g预合金粉中所含的Sn粉质量G2为：
G2＝75*0.2＝15g
(1)、计算：根据配方，先将需要的单质金属元素的质量分数列出，再根据选用的预合金粉中金属单质的质量百分比，算出预合金粉的需要量；
由于所需要的Sn粉含量为30g，因此需要另加Sn添加到物料中，其他物料按所需要量进行称量即可，如下表所示：
| 元素 | Cu80Sn20 | Sn | Ni | Fe |
| 质量(g) | 75 | 15 | 5 | 5 |
(2)、配料：根据配方先混合的预合金粉等金属粉末，再将金刚石用液体石蜡润湿，加入混合好的金属粉末中，进行混合，然后过筛两到三次，混料程序结束。
(3)、烧结模具：将配好的各配料装入所需加工的模具内，于450-600摄氏度之间入炉烧结，烧结温度在650-750℃之间，烧结时间为保证材料各部分温度达到设定温度并且均匀一致；
(4)、半热压：待烧结时间达到设定值，蜂鸣器响起时，打开炉门，趁热快速将烧结后的模具放置在冷压机上，启动压机，开始施压，压制压力采用定模成型的方法进行，即当模具压制到位时，停止继续增加压力，保持当前压力2-8min不变；
(5)、卸模：将模具放置在空气中冷却至50℃以下才可卸模。
以上是对本发明采用预合金粉加工超硬制品的工艺进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种采用预合金粉加工超硬制品的工艺，其特征在于工艺步骤为：
（1）、计算：根据配方，先将需要的单质金属元素的质量分数列出，再根据选用的预合金粉中金属单质的质量百分比，算出预合金粉的需要量；
（2）、配料：根据配方求得预合金粉及其它填充料和金刚石磨料的质量，进行均匀混合；
（3）、烧结模具：将配好的各配料装入所需加工的模具内，于450-600摄氏度之间入炉烧结，烧结温度在650-750℃之间，烧结时间为保证各部分温度达到设定温度并且均匀一致；
（4）、半热压：待烧结时间达到设定值，蜂鸣器响起时，打开炉门，趁热快速将烧结后的模具放置在冷压机上，启动压机，开始施压，压制压力采用定模成型的方法进行，即当模具压制到位时，停止继续增加压力，保持当前压力2-8min不变；
（5）、卸模：将模具放置在空气中冷却至50℃以下才可卸模。
2.根据权利要求1所述的采用预合金粉加工超硬制品的工艺，其特征在于：所述步骤（2）配料时先将算好所需要的金属粉末混合，再将金刚石用液体石蜡润湿，加入混合好的金属粉末中，进行混合，然后过筛两到三次。
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