CN106312839A - 一种金刚石用低温陶瓷/铁基金属结合剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金刚石用结合剂的制备领域，涉及一种金刚石用低温陶瓷/铁基金属结合剂及其制备方法。本发明利用低温陶瓷结合剂的脆性，改善铁基金属结合剂粘性大，不锋利的缺点。制备出的复合结合剂兼具陶瓷与金属结合剂二者的优异性能，与陶瓷结合剂相比，抗弯强度和冲击强度有很大的提高，与铁基金属结合剂相比，自锐性有很大的改善。

Description

一种金刚石用低温陶瓷/铁基金属结合剂及其制备方法
技术领域
本发明属于超硬磨料用结合剂的制备领域，涉及一种低温陶瓷/铁基金属结合剂的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，在航空、航天、船舶等工业中，高强度、高硬度的材料使用越来越普遍，而这些材料使用普通磨具往往难以加工，发展超硬磨料磨具显得尤为重要。超硬磨料磨具使用的结合剂分为树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂等，根据不同的磨削加工工件，选用适当的结合剂。
金属结合剂具有磨粒把持力强，结合强度高、耐磨性好、能承受较大的磨削压力等特点，广泛应用于高性能硬脆材料精密、超精密高效磨削加工领域。但金属结合剂存在自锐性差、砂轮表面易堵塞、在磨削加工中易造成工件表面烧伤等缺点，从而影响工件表面的加工质量；而且金属结合剂超硬材料工具修整比较困难，自锐性较差。低温温陶瓷结合剂超硬材料工具具有较好的形状保持性能，易于修整，磨削效率较高，是一种备受青睐的磨削加工工具。但陶瓷结合剂的脆性较大，抗冲击能力较差，因而直接影响工具的磨削加工性能及耐用度。
现有的单一类型的金属或者陶瓷结合剂超硬材料工具在高速、高效、高精密磨削加工应用中，不能取得理想的效果，对兼具二者优异性能的复合结合剂的研究已经是迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具金属结合剂与低温陶瓷结合剂优异性能的低温陶瓷/铁基金属结合剂，克服单一类型结合剂在使用中的不足，促进磨料磨具行业的发展。
]本发明的技术方案是：由低温陶瓷粉料和铁基金属结合剂粉料复合而成，其组成为（体积百分比）：低温陶瓷结合剂粉料25-50%，铁基金属结合剂粉料50-75%。
所述的铁基金属结合剂原料可以为铁、铜、镍、钴、锡中的任意一种以上组成，所述的铁基金属结合剂的较佳百分比（质量比）如下：
铁1-50%、镍1-50%、铜1-50%、钴1-20%、锡1-20%。
所述的铁基金属结合剂制备工艺，其步骤如下：
a、按一定比例称量上述各金属原料置于研钵中；
b、研磨混料至均匀，备用。
本发明所述的铁基金属结合剂热压烧结温度700-900℃，烧结后抗弯强度450-500MPa，冲击强度9-12KJ/m2。
所述的低温陶瓷结合剂原料主要成分为：二氧化硅、三氧化二铝、硼酸、碳酸钡、碳酸钠、黏土和滑石，所述的低温陶瓷结合剂的较佳百分比（质量比）如下：
二氧化硅SiO235-50%、三氧化二铝Al2O35-20%、硼酸HBO35-25%、碳酸钡BaCO31-10%、碳酸钠Na2CO31-10%、黏土1-10%、滑石1-10%。
所述的低温陶瓷结合剂的制备方法，其步骤如下：
a、将低温陶瓷原料按一定比例称量，放入球磨罐球磨混合均匀；
b、将混合好的温陶瓷结合剂原料于1300-1400℃下熔融、水淬；
c、将制备的低温陶瓷结合剂干燥、球磨、过200目筛，制成粉料备用；
本发明所述的低温陶瓷结合剂可热压烧结，烧结温度600-800℃，烧成后抗弯强度30-60MPa，冲击强度2-4KJ/m2。
所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂制备工艺，其特征是包括以下步骤：
a、将低温陶瓷结合剂与铁基金属结合剂按一定比例称量，球磨混合均匀；
b、将混匀的低温陶瓷/铁基金属结合剂原料装入石墨模具；
c、通过真空热压烧结成形，烧成后，脱模取出。
所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂制备工艺，其特征是：真空热压烧结烧制成形，烧结温度600-800℃，压力2-5MPa，保压1-5min，烧成后，脱模取出。
本发明将低温陶瓷与铁基金属原料复合，在铁基金属结合剂的基础上加入低温陶瓷粉料制备一种高性能的低温陶瓷/铁基金属结合剂，本发明所述的复合结合剂兼具陶瓷结合剂的自锐性，铁基金属结合剂的高结合强度，抗冲击能力良好等优点，促进超硬磨料用结合剂的推广与发展。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步描述：
实例1，其技术方案是：低温陶瓷结合剂粉料50%（体积百分比），铁基金属结合剂粉料50%。
低温陶瓷结合剂原料为：二氧化硅SiO235%、三氧化二铝Al2O315%、硼酸HBO320%、碳酸钡BaCO39%、碳酸钠Na2CO36%、黏土7%、滑石8%。
铁基金属结合剂原料为：铁45%、镍16%、铜28%、钴3%、锡8%。
烧结温度760℃，压力3MPa，保压2.5min，制备出的低温陶瓷/铁基金属复合结合剂抗弯强度200-300MPa，抗冲击强度5-7KJ/m2。
实例2，其技术方案是：低温陶瓷结合剂40%（体积百分比），铁基金属结合剂60%(体积百分比)。
低温陶瓷结合剂原料为：二氧化硅SiO235%、三氧化二铝Al2O315%、硼酸HBO320%、碳酸钡BaCO39%、碳酸钠Na2CO36%、黏土7%、滑石8%；铁基金属结合剂原料为铁45%、镍16%、铜24%、钴5%、锡10%。
烧结温度740℃，压力3MPa，保压2.5min，制备出的低温陶瓷/铁基金属结合剂抗弯强度200-350MPa，抗冲击强度7-10KJ/m2。

Claims (9)

1.一种金刚石用低温陶瓷/铁基金属结合剂及其制备方法，其特征在于：它由以下体积百分比的原料组成：低温陶瓷结合剂粉料25-50%，铁基金属结合剂原料50-75%。
2.根据权利要求1所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂的原料作为超硬磨料结合剂的配方，其特征是：所述的铁基金属结合剂原料可以为铁、铜、镍、钴、锡中的任意一种以上组成。
3.根据权利要求2所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂的原料作为超硬磨料结合剂的配方，其特征是所述的铁基金属结合剂的较佳百分比（质量比）如下：
铁1-50%、镍1-50%、铜1-50%、钴1-20%、锡1-20%。
4.根据权利要求3所述的铁基金属结合剂制备工艺，其特征包括如下步骤：
a、按一定比例称量原料，置于研钵中；
b、研磨混料至均匀，备用。
5.根据权利要求1所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂的原料作为超硬磨料结合剂的配方，其特征是所述的低温陶瓷结合剂原料主要成分为：二氧化硅、三氧化二铝、硼酸、碳酸钡、碳酸钠、黏土和滑石。
6.根据权利要求1所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂的原料作为超硬磨料结合剂的配方，其特征是所述的低温陶瓷结合剂的较佳百分比（质量比）如下：
二氧化硅SiO235-50%、三氧化二铝Al2O35-20%、硼酸HBO35-25%、碳酸钡BaCO31-10%、碳酸钠Na2CO31-10%、黏土1-10%、滑石1-10%。
7.根据权利要求6所述的低温陶瓷结合剂的制备方法，其特征包括如下步骤：
a、将低温陶瓷原料按一定比例称量，放入球磨罐中混合均匀；
b、将混合好的温陶瓷结合剂原料于1300-1400℃下熔融、水淬；
c、将制备的低温陶瓷结合剂干燥、球磨、过200目筛，制成粉料备用。
8.根据权利要求1所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂制备工艺，其特征是包括以下步骤：a.将低温陶瓷结合剂粉料与铁基金属结合剂粉料按一定比例称量，球磨混合均匀；b.将混匀的低温陶瓷/铁基金属结合剂原料装入石墨模具；c.通过真空热压烧结成型，烧成后，脱模取出。
9.权利要求8所述的低温陶瓷/铁基金属结合剂制备工艺，其特征是：所述的真空热压烧结烧制成型，温度600-800℃，压力2-5MPa，烧成后，脱模取出。
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