CN104073722B

CN104073722B - 一种复合粉体材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN104073722B
Application number: CN201310105163.1A
Authority: CN
Inventors: 戴赫; 汪礼敏; 王立根; 王磊; 张景怀
Original assignee: GRIPM ADVANCED MATERIALS (BEIJING) CO Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Youyan Powder New Materials Co ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN104073722A

Abstract

本发明属于金刚石工具领域，特别涉及一种复合粉体材料及其制备方法与应用。本发明复合粉体材料组成及各组分质量含量为：Ni：5～10%，Co：0～12%，Cu：15～30%，Sn：5～15%，Zn：0～15%，杂质≤1%，余量为Fe。采用预合金扩散方法制取高性能金刚石工具的复合粉体材料，所述复合粉体的粒度不大于200目，金刚石工具制备方法包括制粉、压制、烧结等步骤，即可制得高性能金刚石工具。该方法流程简单、技术含量高，金刚石工具不易出现偏析现象，耐磨蚀性能好。制备出的金刚石工具特别适合应用于矿山、建筑行业。

Description

一种复合粉体材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于金刚石工具领域，特别涉及一种复合粉体材料及其制备方法与应用。

背景技术

金刚石工具的性能主要是金刚石和胎体粉末，制造金刚石工具需要根据切割对象性能的要求选择与之相适应的胎体材料：既要牢固的粘接金刚石，又要以同步速度磨损，使得工具保持足够的自锐性。胎体材料的选择成为金刚石工具制造的关键技术问题之一。金属基金刚石工具中钴基胎体的综合性能最好，具有良好的高温硬性，韧性、自锐性好等。

铁基胎体的主要优点是：较高的力学性能，如抗弯强度、硬度等；对金刚石有较好的润湿性和更高的附着功；对骨架材料的润湿性好，成本低廉。但常规铁粉活性大，极易在空气中因吸附水蒸汽氧化，强度减弱，脆性增加，进而影响金刚石工具的烧结质量。而且铁基胎体烧结温度高、可控工艺范围窄，对烧结温度、时间要求严格。这是铁基金刚石锯片容易产生金刚石掉粒导致切割效率差、寿命短的主要原因。

近年来，我国粉末生产企业加大研发投入，在产品稳定性和新产品开发等方面取得很大的进步，同国外发达国家的差距正在快速缩小。但是在新产品的开发应用上，还存在较大的差距，不能满足我国粉末冶金的高速发展需求。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种复合粉体材料及其制备方法与应用。

一种复合粉体材料，其组成及各组分质量百分含量如下：

Ni：5％～10％，Co：0～12％，Cu：15％～30％，Sn：5％～15％，Zn：0～15％，杂质含量≤1％，其余为Fe。

所述复合粉体材料中各组分的粒度均不大于200目。

一种复合粉体材料的制备方法，首先将Ni、Cu和Sn元素粉体材料以热扩散或者直接混合方式加入Fe粉中；然后再将Zn或Co元素分体材料以粘接或者直接混合方式加入，即得到复合粉体材料。

所述复合粉体材料中各组分的粒度均不大于200目。

一种利用复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其具体步骤如下：

(1)在复合粉体材料中加入石蜡、金刚石，在混料机中充分混合0.5～2小时，在200～400MPa压力压制成型；其中石蜡为复合粉体材料质量的0.1～0.5％，金刚石为复合粉体材料体积的15～25％；

(2)在850℃～920℃温度下，在氨分解炉还原气氛中烧结0.5～1小时，即制得金刚石工具。

所述石蜡为液体石蜡，其加入方式为直接添加。

所述金刚石粒度为30～70目，其加入方式为直接添加。

所述氨分解炉还原气氛中氢气的流量为2.0～5.0L/min，氮气保护的流量为1.0～6.0L/min。

本发明的有益效果为：

该方法流程简单、技术含量高，制备出的金刚石工具特别适合应用于矿山、建筑行业。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的一种金刚石工具复合粉体材料的扫描电镜照片。

实施例1

一种金刚石工具复合粉体材料，其组成及各组分质量百分含量为：Ni：7％，Co：0，Cu：20％，Sn：8％，Zn：0，杂质≤1％，余量为Fe。

制备方法为：

(1)在复合粉体材料中加入石蜡、金刚石，在混料机中充分混合1小时，在350MPa压力压制成型；其中石蜡为复合粉体材料质量的0.2％，金刚石为复合粉体材料体积的18％。

(2)在880℃温度下，氨分解还原气氛中烧结1小时，即得高性能金刚石工具。

图1是本实施例制备的金刚石工具复合粉体材料粉体的扫描电镜照片，由图1可以看出粉末的表面形貌比较粗糙。

采用国际检测方法测定金刚石工具的硬度为：81.5(HRB)，扳齿强度为：8MPa。

实施例2

一种金刚石工具复合粉体材料，其组成及各组分质量百分含量为：Ni：6％，Co：0，Cu：25％，Sn：9％，Zn：5，杂质≤1％，余量为Fe。

制备方法为：

(1)在复合粉体材料中加入石蜡、金刚石，在混料机中充分混合1小时，在330MPa压力压制成型；其中石蜡为复合粉体材料质量的0.2％，金刚石为复合粉体材料体积的20％。

(2)在860℃温度下，氨分解还原气氛中烧结1小时，即得高性能金刚石工具。

采用国际检测方法测定金刚石工具的硬度为：80(HRB)，扳齿强度为：7.3MPa。

实施例3

一种金刚石工具复合粉体材料，其组成及各组分质量百分含量为：Ni：7％，Co：0，Cu：30％，Sn：6％，Zn：9，杂质≤1％，余量为Fe。

制备方法为：

(1)在复合粉体材料中加入石蜡、金刚石，在混料机中充分混合1小时，在380MPa压力压制成型；其中石蜡为复合粉体材料质量的0.2％，金刚石为复合粉体材料体积的20％。

(2)在870℃温度下，氨分解还原气氛中烧结1小时，即得高性能金刚石工具。

采用国际检测方法测定金刚石工具的硬度为：78(HRB)，扳齿强度为：6.9Mpa。

Claims

1.一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，所述复合粉体材料的组成及各组分质量百分含量如下：

Ni：5％～10％，Co：0～12％，Cu：15％～30％，Sn：5％～15％，Zn：0～15％，杂质含量≤1％，其余为Fe；

其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其特征在于：所述复合粉体材料中各组分的粒度均不大于200目。

3.根据权利要求1所述一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其特征在于：所述复合粉体材料的制备方法：首先将Ni、Cu和Sn元素粉体材料以热扩散或者直接混合方式加入Fe粉中；然后再将Zn或Co元素分体材料以粘接或者直接混合方式加入，即得到复合粉体材料。

4.根据权利要求1所述一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其特征在于：所述石蜡为液体石蜡，其加入方式为直接添加。

5.根据权利要求1所述一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其特征在于：所述金刚石粒度为30～70目，其加入方式为直接添加。

6.根据权利要求1所述一种复合粉体材料制备金刚石工具的方法，其特征在于：所述氨分解炉还原气氛中氢气的流量为2.0～5.0L/min，氮气保护的流量为1.0～6.0L/min。