CN108747873A - 一种金属结合剂金刚石工具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂和金刚石磨料，金属结合剂原料包括：铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉。本发明还提出金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机混合，得到预混料；将预混料冷压成型后，经热压烧结得到的金属结合剂金刚石工具。本发明金属结合剂金刚石工具具有自锐性好、磨削效率高、使用寿命长的特点，市场前景好广。

Description

一种金属结合剂金刚石工具及其制备方法
技术领域
本发明涉及结合剂技术领域，尤其涉及一种金属结合剂金刚石工具及其制备方法。
背景技术
结合剂是指固结磨具中各类结合剂与磨料粘结的材料。按照种类可分为：树脂结合剂、陶瓷结合剂、金属结合剂、电镀结合剂。树脂结合剂具有良好的弹性和有抛光作用，形成磨具后，仍具有良好的自锐性，不易堵塞，修整少，而且磨削效率较高，磨削温度较低，磨削的表面光洁度高，但是不耐高温、使用寿命短；陶瓷结合剂结合强度、不易堵塞、切削锋利、磨削效率高，但是易产生崩边、划痕等不良；电镀结合剂强度高，其磨具磨料层薄，磨粒密度高，砂轮表面切割锋利，磨削效率高，经济效益好，不需要修整，但磨具寿命短，需要频繁更换磨具，生产率低下；金属结合剂金刚石磨具因具有结合强度高、成型性好、使用寿命长、能够满足高速磨削和超精密磨削技术的要求等显著特性，逐渐成为硬脆材料磨削的重要加工工具，但是金属结合剂存在粘性大、易堵塞等缺点，限制了其进一步发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种金属结合剂金刚石工具及其制备方法，具有自锐性好、磨削效率高、使用寿命长的特点，市场前景好广。
本发明提出一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂85-95份和金刚石磨料5-15份，金属结合剂原料按重量份包括：铜钯镨预合金粉70-80份，锰粉10-20份，银粉5-10份，碳化钨粉5-10份，纳米分子筛2-4份，氢化铌粉1-3份。
优选地，铜钯镨预合金粉中铜、钯、镨的重量比为17-18：1-2：1-2。
优选地，铜钯镨预合金粉、锰粉及银粉的粒径为1-10μm，碳化钨粉和氢化铌粉的粒径为0.2-0.8μm。
优选地，金刚石磨料的粒径为50-100μm。
本发明还提出上述金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机混合，得到预混料；
S2、将预混料冷压成型后，经热压烧结得到的金属结合剂金刚石工具。
优选地，S1中球磨机的转速为300-360r/min，球磨时间为1.5-2.5h。
优选地，S2中冷压成型后的压坯密度为30-40％理论密度，冷压压力为100-150MPa。
优选地，S2中热压烧结温度为1100-1200℃，热压烧结时间为30-40min，热压烧结压力为50-80MPa。
本发明以金属结合剂和金刚石磨料为原料得到金刚石工具。其中，金属结合剂由铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉组成，钯和镨改性的铜制得铜钯镨预合金粉，可增加烧结过程中液态组分含量，促进结合剂对金刚石的包覆；锰粉、银粉及碳化钨粉配合使用，可提高结合剂对金刚石的润湿性能、提高把持力、提高金刚石工具的使用寿命，且锰粉可以细化晶粒，提高结合剂合金的强度、硬度及耐磨性能，银粉的延展性好，提高结合剂的塑形；纳米分子筛和氢化铌粉可提高金刚石工具的自锐性和磨削效率。本发明合理控制金属结合剂和金刚石磨料的重量及粒径，配合合适的加工条件制得金属结合剂金刚石工具，具有自锐性好、磨削效率高、使用寿命长的特点，应用前景广。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂85份和粒径为50μm的金刚石磨料15份，金属结合剂原料按重量份包括：粒径为1μm的铜钯镨预合金粉64.0份，粒径为1μm的锰粉9.1份，粒径为1μm的银粉4.6份，粒径为0.2μm的碳化钨粉4.6份，纳米分子筛1.8份，粒径为0.2μm的氢化铌粉0.9份。
上述金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机中，以300r/min的转速混合球磨1.5h，得到预混料；
S2、将预混料在100-MPa冷压成压坯密度为30％理论密度的压坯后，在温度1100℃、压力50MPa下烧结30min，得到的金属结合剂金刚石工具。
实施例2
一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂95份和粒径为100μm的金刚石磨料5份，金属结合剂原料按重量份包括：粒径为10μm的铜钯镨预合金粉59.8份，粒径为10μm的锰粉15.0份，粒径为10μm的银粉7.5份，粒径为0.8μm的碳化钨粉7.5份，纳米分子筛3.0份，粒径为0.8μm的氢化铌粉2.2份。
上述金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机中，以360r/min的转速混合球磨2.5h，得到预混料；
S2、将预混料在150MPa冷压成压坯密度为40％理论密度的压坯后，在温度1200℃、压力80MPa下烧结40min，得到的金属结合剂金刚石工具。
实施例3
一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂90份和粒径为75μm的金刚石磨料10份，金属结合剂原料按重量份包括：粒径为5.5μm的铜钯镨预合金粉61.3份，粒径为5.5μm的锰粉12.3份，粒径为5.5μm的银粉6.1份，粒径为0.5μm的碳化钨粉6.1份，纳米分子筛2.5份，粒径为0.5μm的氢化铌粉1.6份。
上述金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机中，以330r/min的转速混合球磨2.0h，得到预混料；
S2、将预混料在125MPa冷压成压坯密度为35％理论密度的压坯后，在1150℃、65MPa下烧结35min，得到的金属结合剂金刚石工具。
实施例4
一种金属结合剂金刚石工具，其原料按重量份包括：金属结合剂90份和粒径为80μm的金刚石磨料10份，金属结合剂原料按重量份包括：粒径为7μm的铜钯镨预合金粉67.7份，粒径为4μm的锰粉9.7份，粒径为8μm的银粉4.8份，粒径为0.4μm的碳化钨粉4.8份，纳米分子筛1.9份，粒径为0.6μm的氢化铌粉1.0份。
上述金属结合剂金刚石工具的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机中，以350r/min的转速混合球磨2.5h，得到预混料；
S2、将预混料在120MPa冷压成压坯密度为35％理论密度的压坯后，在1140℃、75MPa下烧结40min，得到的金属结合剂金刚石工具。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属结合剂金刚石工具，其特征在于，其原料按重量份包括：金属结合剂85-95份和金刚石磨料5-15份，金属结合剂原料按重量份包括：铜钯镨预合金粉70-80份，锰粉10-20份，银粉5-10份，碳化钨粉5-10份，纳米分子筛2-4份，氢化铌粉1-3份。
2.根据权利要求1所述金属结合剂金刚石工具，其特征在于，铜钯镨预合金粉中铜、钯、镨的重量比为17-18：1-2：1-2。
3.根据权利要求1或2所述金属结合剂金刚石工具，其特征在于，铜钯镨预合金粉、锰粉及银粉的粒径为1-10μm，碳化钨粉和氢化铌粉的粒径为0.2-0.8μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述金属结合剂金刚石工具，其特征在于，金刚石磨料的粒径为50-100μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述金属结合剂金刚石工具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铜钯镨预合金粉、锰粉、银粉、碳化钨粉、纳米分子筛、氢化铌粉和金刚石磨料加入球磨机混合，得到预混料；
S2、将预混料冷压成型后，经热压烧结得到的金属结合剂金刚石工具。
6.根据权利要求5所述金属结合剂金刚石工具的制备方法，其特征在于，S1中球磨机的转速为300-360r/min，球磨时间为1.5-2.5h。
7.根据权利要求5或6所述金属结合剂金刚石工具的制备方法，其特征在于，S2中冷压成型后的压坯密度为30-40％理论密度，冷压压力为100-150MPa。
8.根据权利要求5-7任一项所述金属结合剂金刚石工具的制备方法，其特征在于，S2中热压烧结温度为1100-1200℃，热压烧结时间为30-40min，热压烧结压力为50-80MPa。
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