CN106495698A - 一种高密度超硬材料制品的制作方法 - Google Patents

一种高密度超硬材料制品的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种高密度超硬材料制品的制作方法，包括以下步骤：称取配方原料—在混料机内搅拌均匀—通过液压成型机预制成型—在柔性薄膜袋中抽真空密封—在高压容器中等静压二次加压定型—脱模—在电炉内常压烧结—产品。本发明具有以下显著效果：(1)由于制品坯体在高压容器中借助加压介质对其进行异向二次加压定型，因而使制品坯体更加致密，强度更高，生产过程中，半成品破损少；(2)制品坯体密度均匀，烧结收缩小，产品尺寸精度高，从而保证了产品的高致密度，高强度性能，也提高了产品的成品率；(3)制品坯体烧结时不需要在间歇式电炉中用热压烧结，而可以在连续式电窑中烧成，因而大大减轻了工人的劳动强度，且提高了生产效率，降低生产成本。

Description

一种高密度超硬材料制品的制作方法
技术领域
本发明涉及超硬材料制品领域，特别涉及一种高密度超硬材料制品的制作方法，其中，超硬材料制品至少包括磨头、磨具、刀具等。
背景技术
现有的超硬材料制品的制作方法有如下几种：
(1)凝胶注模成型，其工艺流程为：
a、各种符合粒度和纯度要求的配方原料按比例称取在混料机内一起搅拌均匀；
b、按比例加入无毒凝胶预混液，再均匀搅拌成浆料；
c、用压注机把浆料注入制品的塑料模具中；
d、在80～90°的温度室里保温20分钟；
e、在室温中干燥24～48小时；
f、脱模放置在有氖气保护的电炉中烧结(700～800℃，保温20～30分钟)；
g、自然冷却后取出即成产品。
(2)液压机冷压成型，其工艺流程为：
a、各种符合粒度和纯度要求的配方原料按比例称取在混料机内一起搅拌均匀成混合料；
b、按混合料的重量比加入0.2～0.4％液体石蜡在三维混料机中混合均匀；
c、按混合料重量加入1～2.5％制粒剂再在三维混料机中制成粒径在0.5～1.5％的颗粒料；
d、在冷压机上加压20～50KN/cm2成型成半成品；
e、在炉温为700～900℃的电炉中用压力为3-4KN/cm2的热压机烧结(保温5～8min)；
f、自然冷却后取出即成产品。
上述制作方法有以下缺点：产品致密度不均匀且致密度不高，导致产品质量不稳定。
因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种致密度高和均匀、质量稳定、尺寸精准、半成品破损少、强度高、劳动强度轻、生产效率高、生产成本低的高密度超硬材料制品的制作方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
①、按比例配好相应超硬材料制品所需的配方原料，然后经过精选和/或加工成所需的粒度范围，并在三维混料机中混合均匀待用；
②、经混合均匀的配方原料，通过液压成型机预制成不同几何形状的制品坯体，晾干待用；
③、把预制成形的制品坯体，放入柔性薄膜袋中，然后通过抽真空工艺，把装有制品坯体的柔性薄膜袋中的空气抽干净并密封；
④、对用柔性薄膜真空密封好的制品坯体进行等静压二次加压定型，将该制品坯体放置于装有加压介质的高压容器中，缓慢加压，通过加压介质对密封袋内的制品坯体进行异向二次加压定型，然后卸压并从高压容器中取出密封袋中的制品坯体；
⑤、将经过等静压二次加压定型以后的制品坯体放置在电炉中依次进行常压烧结、保温和自然冷却，最后就得到高密度的超硬材料制品。
其中，步骤1中按超硬材料制品的用途不同至少有以下配方：
配方1：铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物占85％～95％，金刚石粉占5％～10％，液体石蜡占0.3％～1％，按比例称取上述配方原料后，放置于三维混料机中混合均匀待用；
配方2：碳化硅粉占35～40％，陶瓷结合剂占15～20％，金刚石粉占35～40％，外加水份3～4％，淀粉粘合剂1.5～3％，按比例称取上述配方原料后，放置于三维混料机中混合均匀待用。
配方1中，铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物的粒度小于等于200目，金刚石粉的粒度范围为25～400目。
步骤4中，当加压压力达到200～300Mpa/cm2时，保压5～10分钟。
步骤4中的加压介质为液压油或水。
步骤5中的烧结温度为700～900℃，保温时间为30～40分钟。
所述高压容器由第一封盖、第二封盖和若干侧板组成，若干侧板共同组成一管状体，第一封盖和第二封盖分别装配于该管状体两端。
所述第一封盖上设置有加压阀，第二封盖上设置有泄压阀。
所述高压容器内设置有用于放置制品坯体的支架。
可见本发明具有以下流程：
称取配方原料——在混料机内搅拌均匀——通过液压成型机预制成型——在柔性薄膜袋中抽真空密封——在高压容器中等静压二次加压定型——脱模——在电炉内常压烧结——产品。
与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：
(1)本发明把已经预制成型好的制品坯体经过柔性薄膜真空密封包装后，放置在高压容器中进行等静压二次加压定型，由于制品坯体在高压容器中借助加压介质对其进行异向二次加压定型，因而使制品坯体致密度更高，强度更高，生产过程中，半成品破损少。
(2)由于制品坯体在高压容器中通过异向二次加压定型，所以制品坯体密度均匀，烧结收缩小，产品尺寸精度高，从而保证了产品的高致密度，高强度性能，也提高了产品的成品率。
(3)由于本制品坯体的强度高，致密度好，所以制品坯体烧结时不需要在间歇式电炉中用热压烧结，而可以在连续式电窑中烧成，因而大大减轻了工人的劳动强度，且提高了生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例中呈长方体的超硬材料制品在液压成型机中预制成型示意图。
图2为本发明第一实施例中呈长方体的超硬材料制品等静压过程的异向受压示意图。
图3为本发明第一实施例中呈圆柱体的超硬材料制品在液压成型机中预制成型示意图。
图4为本发明第一实施例中呈圆柱体的超硬材料制品等静压过程的异向受压示意图。
图5为本发明第二实施例中呈圆环体的超硬材料制品在液压成型机中预制成型示意图。
图6为本发明第二实施例中呈圆环体的超硬材料制品等静压过程的异向受压示意图。
图7为本发明第二实施例中呈管状的超硬材料制品在液压成型机中预制成型示意图。
图8为本发明第二实施例中呈管状的超硬材料制品等静压过程的异向受压示意图。
图9为本发明第一实施例中呈长方体的超硬材料制品的立体图。
图10为本发明第一实施例中呈圆柱体的超硬材料制品的立体图。
图11为本发明第二实施例中呈圆环体的超硬材料制品的立体图。
图12为本发明第二实施例中呈管状的超硬材料制品的立体图。
图13为本发明第一和/或第二实施例中制品坯体在高压容器中进行等静压二次加压定型的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图1-图4、图9、图10和图13(图中箭头为超硬材料制品的受力方向)，本高密度超硬材料制品的制作方法，包括以下步骤：
①、按比例配好相应超硬材料制品所需的配方原料，然后经过精选和加工成所需的粒度范围，并在三维混料机中混合均匀待用；
②、把经混合均匀的配方原料1放入模具2中，通过液压成型机预制成长方体的制品坯体3A和圆柱体的制品坯体3B，晾干待用；
③、把预制成形的制品坯体，放入柔性薄膜袋中，然后通过抽真空工艺，把装有制品坯体的柔性薄膜袋中的空气抽干净并密封；
④、对用柔性薄膜真空密封好的制品坯体进行等静压二次加压定型，将该制品坯体放置于装有加压介质4的高压容器5中，缓慢加压，通过加压介质4对密封袋内的制品坯体进行异向二次加压定型，然后卸压并从高压容器5中取出密封袋中的制品坯体；
⑤、将经过等静压二次加压定型以后的制品坯体放置在电炉中依次进行常压烧结、保温和自然冷却处理，最后就得到高密度的超硬材料制品。
进一步说，步骤1中按超硬材料制品的用途不同至少有以下配方：
配方1：铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物占85％～95％，金刚石粉占5％～10％，液体石蜡占0.3％～1％，按比例称取上述配方原料后，放置于三维混料机中混合均匀待用；
配方2：碳化硅粉占35～40％，陶瓷结合剂占15～20％，金刚石粉占35～40％，外加水份3～4％，淀粉粘合剂1.5～3％，按比例称取上述配方原料后，放置于三维混料机中混合均匀待用。
进一步说，配方1中，铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物的粒度小于等于200目，金刚石粉的粒度范围为25～400目。
进一步说，步骤4中，当加压压力达到200～300Mpa/cm2时，保压5～10分钟。
进一步说，步骤4中的加压介质为液压油或水，本实施例采用液压油。
进一步说，步骤5中的烧结温度为700～900℃，保温时间为30～40分钟。
进一步说，所述高压容器5由第一封盖8、第二封盖11和若干侧板9组成，若干侧板9共同组成一管状体，第一封盖8和第二封盖11分别装配于该管状体两端，且第一封盖8上设置有加压阀6，第二封盖11上设置有泄压阀10。对制品坯体3进行等静压二次加压定型时，先将制品坯体3放置于支架7上，然后往高压容器5内腔灌满加压介质4，关闭泄压阀10，打开加压阀6，开始加压；完成等静压二次加压定型后，停止加压，然后打开泄压阀10，以缓慢泄压。
进一步说，所述高压容器5内设置有用于放置制品坯体的支架7。
第二实施例
参见图5-图8、图11、图12和图13(图中箭头为超硬材料制品的受力方向)，本高密度超硬材料制品的制作方法，其不同于第一实施例之处在于：本超硬材料制品呈圆环体和管状等其他具有内腔结构的形状。制作过程中，其通过液压成型机预制成圆环体的制品坯体3C和管状的制品坯体3D，等静压二次加压定型处理中，加压介质4是液体，液体可进行该制品坯体3的内腔，同时对内腔进行等静压二次加压定型，使其致密度均匀，尺寸精准。
其他未述部分同第一实施例，这里不再分析说明。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
①、按比例配好相应超硬材料制品所需的配方原料(1)，然后经过精选和/或加工成所需的粒度范围，并在混料机中混合均匀待用；
②、经混合均匀的配方原料(1)，通过成型机预制成不同形状的制品坯体，晾干待用；
③、把预制成形的制品坯体，放入柔性薄膜袋中，然后通过抽真空工艺，把装有制品坯体的柔性薄膜袋中的空气抽干净并密封；
④、对用柔性薄膜真空密封好的制品坯体进行等静压二次加压定型，将该制品坯体放置于装有加压介质(4)的高压容器(5)中，缓慢加压，通过加压介质对密封袋内的制品坯体进行异向加压定型，然后卸压并从高压容器(5)中取出密封袋中的制品坯体；
⑤、将经过等静压二次加压定型以后的制品坯体放置在电炉中依次进行常压烧结、保温和自然冷却，最后就得到高密度的超硬材料制品。
2.根据权利要求1所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：步骤1中按超硬材料制品的用途不同至少有以下配方：
配方1：铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物占85％～95％，金刚石粉占5％～10％，液体石蜡占0.3％～1％，按比例称取上述配方原料后，放置于混料机中混合均匀待用；
配方2：碳化硅粉占35～40％，陶瓷结合剂占15～20％，金刚石粉占35～40％，外加水份3～4％，淀粉粘合剂1.5～3％，按比例称取上述配方原料后，放置于混料机中混合均匀待用。
3.根据权利要求2所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：配方1中，铁硅合金粉、铁铜合金粉、铜锡合金粉和镍粉组成的混合物的粒度小于等于200目，金刚石粉的粒度范围为25～400目。
4.根据权利要求3所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：步骤4中，当加压压力达到200～300Mpa/cm2时，保压5～10分钟。
5.根据权利要求4所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：步骤4中的加压介质(4)为液压油或水。
6.根据权利要求5所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：步骤5中的烧结温度为700～900℃，保温时间为30～40分钟。
7.根据权利要求1-6任一项所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：所述高压容器(5)由第一封盖(8)、第二封盖(11)和若干侧板(9)组成，若干侧板(9)共同组成一管状体，第一封盖(8)和第二封盖(11)分别装配于该管状体两端。
8.根据权利要求7所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：所述第一封盖(8)上设置有加压阀(6)，第二封盖(11)上设置有泄压阀(10)。
9.根据权利要求8所述高密度超硬材料制品的制作方法，其特征在于：所述高压容器(5)内设置有用于放置制品坯体的支架(7)。
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