CN106270480A - 一种预合金胎体粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预合金胎体粉末，通过雾化法制备，以重量百分比计，预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜25％～35％、碳化钨15％～20％、锰5％、锡2％～5％、铅0.5％、钛1％～2％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。本发明的优点是以铜、铁为基础成分，按配比添加锡、锰、铅、钛和碳化钨，相互协同作用降低烧结温度，合金流动性提高，烧结后胎体强度和硬度增加，提高机械性能，增强耐磨性和对金刚石的把持力；预合金胎体粉末组成中没有钴，在胎体性能达到要求的同时降低了生产成本，减少对环境的潜在污染。

Description

一种预合金胎体粉末
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是一种金刚石工具制造用的预合金胎体粉末。
背景技术
金刚石工具被广泛应用于地质钻探以及硬脆材料的钻孔、切磨等加工。天然金刚石数量极少且价格昂贵，而人造金刚石一般难以生长到足够大，颗粒较细小，其尺寸一般小于0.5mm，无法作为单独元件独立履行切削功能，需要采用胎体材料辅助制成具有一定形状和机械性能的金刚石工具制品。胎体材料的作用是支撑并把持金刚石，维持自锐能力，防止金刚石过早脱落。传统的胎体材料是由单元素金属粉末进行机械混合获得，这种方法获得的胎体烧结温度高，有时不能达到完全合金化且胎体成分也不均匀，端面比较粗糙，硬度偏低，对金刚石的把持力比较差等诸多不利因素。
现有技术中胎体材料多使用预合金胎体粉末，其是将混合金属粉末预先熔炼成合金，然后再制成合金粉末，所以预合金胎体粉末中每颗粉末都包含了组成合金的各种元素，降低了熔点而易烧结，能有效改善金刚石工具的性能。授权公告日为2011年6月29日，授权公告号为CN 101462162B的中国发明专利公开了一种预合金胎体粉末，以铁、钴、铜为基础成分，同时按配比加入镍、锡、磷和碳化钨，以现有制粉技术制备成预合金胎体粉末，显著提高硬度、耐磨损性、抗弯强度和对金刚石的把持力。但上述发明存在的缺陷是预合金胎体粉末中含有钴，钴的市场价格波动强烈且普遍偏高，不利于降低生产成本，同时还存在环境污染的潜在危害。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种预合金胎体粉末，组成组分减少对环境的潜在污染，改善胎体粉末的机械性能。
技术方案：一种预合金胎体粉末，所述预合金胎体粉末通过雾化法制备，以重量百分比计，所述预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜25％～35％、碳化钨15％～20％、锰5％、锡2％～5％、铅0.5％、钛1％～2％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。
进一步的，所述铜的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为1.2～1.7g/cm3；所述铁的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥98.5％，松装密度为2.0～2.6g/cm3。
进一步的，所述锡的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.8％，松装密度为3.0～4.5g/cm3。锡的熔点低，降低合金的表面张力；且协同降低铜的熔点，有一定固溶强化作用，改善金属元素对金刚石的润湿性。
进一步的，所述锰的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.5％，松装密度为3.4～3.7g/cm3。锰为脱氧剂和脱硫剂，减少其他金属元素在烧结时的氧化反应，提高胎体粉末的机械性能，且锰的熔点较低，易与其他金属形成低熔点合金。
进一步的，所述铅的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为5.0～6.0g/cm3。铅的加入提高合金的耐磨性、密实性和抗蚀性，减少胎体与工件的摩擦系数。
进一步的，所述钛的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥97.0％，松装密度为1.9～2.2g/cm3；所述碳化钨的粉末粒度为3.0～4.0μm，以重量百分比计，氧含量≤0.08％，总碳含量5.94％～6.18％。钛和碳化钨为碳化物形成物质，与金刚石形成碳化物层，提高胎体粉末对金刚石的粘结强度和把持力。
进一步的，所述雾化法为高压水雾化法，具体工艺流程为：多种组分金属粉末混合→感应炉冶炼合金液→高压水雾化→干燥筛分→退火筛分→预合金胎体粉末。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：第一，本发明预合金胎体粉末以铜、铁为基础成分，同时按配比添加锡、锰、铅、钛和碳化钨，多种组分金属相互协同作用降低烧结温度，合金流动性提高，烧结后胎体强度和硬度增加，提高了机械性能，增强耐磨性和对金刚石的把持力；第二，本发明预合金胎体粉末组成中没有钴，在胎体性能达到要求的同时降低了生产成本，减少对环境的潜在污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种预合金胎体粉末，所述预合金胎体粉末通过雾化法制备，以重量百分比计，所述预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜25％、碳化钨15％、锰5％、锡2％、铅0.5％、钛2％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。
铜和铁为基本成分，铜的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为1.2～1.7g/cm3；铁的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥98.5％，松装密度为2.0～2.6g/cm3。
锡、锰、铅、钛和碳化钨为添加成分。锡的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.8％，松装密度为3.0～4.5g/cm3；锡的熔点低，能降低合金的表面张力；且协同降低铜的熔点，有一定固溶强化作用，改善金属元素对金刚石的润湿性。锰的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.5％，松装密度为3.4～3.7g/cm3；锰为脱氧剂和脱硫剂，减少其他金属元素在烧结时的氧化反应，提高胎体粉末的机械性能，且锰的熔点较低，易与其他金属形成低熔点合金。铅的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为5.0～6.0g/cm3；铅的加入提高合金的耐磨性、密实性和抗蚀性，减少胎体与工件的摩擦系数。钛的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥97.0％，松装密度为1.9～2.2g/cm3；碳化钨的粉末粒度为3.0～4.0μm，以重量百分比计，氧含量≤0.08％，总碳含量5.94％～6.18％。钛和碳化钨为碳化物形成物质，与金刚石形成碳化物层，提高胎体粉末对金刚石的粘结强度和把持力。
本发明预合金胎体粉末用高压水雾化法进行制备，生产效率高，具体工艺流程为：多种组分金属粉末混合→感应炉冶炼合金液→高压水雾化→干燥筛分→退火筛分→预合金胎体粉末。高压水雾化法制备的预合金胎体粉末烧结温度低，合金化程度高，流动性好，烧结后胎体强度和硬度增加，提高了机械性能，增强耐磨性和对金刚石的把持力；预合金胎体粉末组成中没有钴，在胎体性能达到要求的同时降低了生产成本，减少对环境的潜在污染。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：以重量百分比计，本实施例中预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜35％、碳化钨17％、锰5％、锡2.5％、铅0.5％、钛1％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。
实施例3：
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：以重量百分比计，本实施例中预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜30％、碳化钨20％、锰5％、锡5％、铅0.5％、钛1.3％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。
实施例4：
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：以重量百分比计，本实施例中预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜33％、碳化钨19％、锰5％、锡4.5％、铅0.5％、钛1.2％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。

Claims (7)

1.一种预合金胎体粉末，所述预合金胎体粉末通过雾化法制备，其特征在于：以重量百分比计，所述预合金胎体粉末组成组分和各组分的含量为：铜25％～35％、碳化钨15％～20％、锰5％、锡2％～5％、铅0.5％、钛1％～2％、余量为铁，各组分的重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述铜的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为1.2～1.7g/cm3；所述铁的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥98.5％，松装密度为2.0～2.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述锡的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.8％，松装密度为3.0～4.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述锰的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥99.5％，松装密度为3.4～3.7g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述铅的粉末粒度为－300目，有效成分重量百分比≥99.7％，松装密度为5.0～6.0g/cm3。
6.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述钛的粉末粒度为－200目，有效成分重量百分比≥97.0％，松装密度为1.9～2.2g/cm3；所述碳化钨的粉末粒度为3.0～4.0μm，以重量百分比计，氧含量≤0.08％，总碳含量5.94％～6.18％。
7.根据权利要求1所述的一种预合金胎体粉末，其特征在于：所述雾化法为高压水雾化法，具体工艺流程为：多种组分金属粉末混合→感应炉冶炼合金液→高压水雾化→干燥筛分→退火筛分→预合金胎体粉末。
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