CN108907176B - 胎体粉末及金刚石烧结体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胎体粉末，属于金刚石烧结工具的技术领域。本发明的胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成。本发明还涉及一种由上述胎体粉末和金刚石颗粒通过热压烧结得到的金刚石烧结体。本发明的胎体粉末烧结得到的金刚石烧结体硬度适中，烧结韧性好、抗弯强度高、导热性好；能够用于陶瓷制品的干切、水切和打磨修边等，且具有切割速率高、切割性能稳定的特点。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石烧结工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种胎体粉末及金刚石烧结体。
背景技术
金刚石工具广泛应用于混凝土、耐火材料、石材，陶瓷等硬脆材料的加工。20世纪30年代以后，随着粉末冶金技术的逐渐成熟，粉末冶金技术开始应用于金刚石工具的制备。而伴随着人造金刚石技术的发展和成熟，20世纪60年代金刚石工具率先在欧美发达国家推广应用并迅速实现产业化。70年代，日本以其相对较低的制造成本赢得竞争优势，迅速成为金刚石工具制造业的主导者之一。80年代以来，伴随着石材加工以及陶瓷工业的发展，我国的金刚石工具产业也从起步到迅速发展壮大，涌现出了一大批金刚石圆锯片厂家，年产值已经超过百亿元的规模，并成为国际金刚石市场的主要供应国之一。
近年来，随着瓷砖、陶瓷等制造水平和装备技术的提高，为降低能耗和人力成本，生产效率越来越高，国内外用户对金刚石工具的性能要求越来越高，众所周知，金刚石工具的性能在很大程度上取决于胎体的性质，因此，有关胎体粉末的研究备受行业内的关注，超细预合金粉末由于其烧结温度低，把持性好，成本低而备受青睐，应用也日益扩大，成为金刚石工具领域的发展趋势；然而预合金粉末中其氧含量通常较高，容易导致其成形形变差，导致烧结韧性降低；而且应用于瓷砖、陶瓷等制品其自锐性仍有待提高，而且其持续切磨的能力不足，容易导致切割效率降低。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种胎体粉末及金刚石烧结体。
为了实现上述发明目的，本发明的第一方面涉及一种胎体粉末。
本发明的胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成。
其中，所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
其中，所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。
其中，所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
其中，所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。
本发明的第二方面还涉及一种金刚石烧结体。
本发明的金刚石烧结体由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压并在保护气体条件下热压烧结得到；所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；并且热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa。
其中，所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm3，所述金刚石颗粒的尺寸为75～300μm。
其中，所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
其中，所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。
其中，所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
其中，所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。
与现有技术相比，本发明的胎体粉末及金刚石烧结体具有以下有益效果：
本发明的胎体粉末烧结得到的金刚石烧结体硬度适中，烧结韧性好、抗弯强度高、导热性好；能够用于陶瓷制品的干切、水切和打磨修边等，且具有切割速率高、切割性能稳定的特点。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的胎体粉末及金刚石烧结体及其制备方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明中涉及的金刚石烧结体由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压成型和热压烧结而成；所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm3，对于瓷砖、陶瓷、玻化砖以及玻璃等的切割而言，优选采用粒度60/70和/或70/80的金刚石颗粒。所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。其余所述的锡粉、镍粉、钴粉和铜粉可采用市售的常规粉末，例如锡粉可以采用平均粒径为10～15μm的雾化锡粉、平均粒径为8～15μm的羰基镍粉、平均粒径为10～25μm的还原钴粉、平均粒径为10～30tm的雾化铜粉。本发明的胎体粉末中Co含量较少，通过采用EX608合金粉、FAM1010合金粉、铜锡扩散合金粉、磷铁粉与常规的锡粉、镍粉、钴粉和铜粉的混合使用，保证了热压烧结胎体与金刚石颗粒之间良好的把持力，而且胎体硬度适中，具有与瓷砖、陶瓷、玻化砖以及玻璃等的高速切割和磨边操作等相匹配的胎体磨损性能，能够保证出刃且锋利度好，能够保证在金刚石颗粒的自锐性，并且操作稳定性好，保证了良好的使用性能。
以制备规格300mm的金刚石锯片(金刚石烧结体)为例，本发明涉及的金刚石烧结体的制备方法如下：
金刚石的配料-冷压-热压烧结-擦片冲孔、喷漆、开刃。具体来说所述制备方法包括以下步骤：
1)配料：准备胎体粉末和金刚石颗粒，金刚石浓度为0.4-0.6ct/cm3，粒度为60/70和70/80的金刚石颗粒各占50％，预混制成成型料，采用三维混料机，混料均匀得到成型料。
2)冷压：调整好工装模具，放圆形钢基体及成型料，组装到冷压成型钢模中加压成型得到坯料，钢基体为65Mn。
3)热压烧结：将冷压得到的坯料，组装在热压钢模中，在保护气体的环境中进行加压烧结，热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa。
4)擦片冲孔、喷漆、开刃：进行去氧化皮，冲法兰孔，按工艺要求加工成所需尺寸，然后进行喷漆、开刃。
以下实施例和对比例制备的金刚石烧结体采用圆形钢基体直径为300mm，厚度为1.5mm，金刚石刀头的高度为10mm，厚度为2.0mm。
实施例1
将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm3，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有1.4kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.6kg的铜锡扩散合金粉、1.0kg的锡粉、0.42kg的磷铁粉、0.51kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.65kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N2气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃。
实施例2
将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm3，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有1.6kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.45kg的磷铁粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.70kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N2气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃。
对比例1
将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm3，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有1.6kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉和4.15kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N2气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃。
对比例2
将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm3，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有2.6kg的EX608合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.45kg的磷铁粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.70kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N2气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃。
烧结后得到的金刚石刀头的性能，参照GB/T230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分测试硬度；参照GB/T5319-2002烧结金属材料横向断裂强度测试抗弯强度；参照GB/T5318-1985烧结金属材料无切口冲击试样测定冲击韧性，其结果如表1所示。
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 硬度(HRB) | 98 | 101 | 98 | 103 |
| 抗弯强度(MPa) | 1150 | 1120 | 980 | 1120 |
| 冲击韧性 | 36 | 32 | 12 | 23 |
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，但本发明的范围并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种胎体粉末，其特征在于：由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；其中，所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成；所述胎体粉末的热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa。
2.根据权利要求1所述的胎体粉末，其特征在于：所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
3.根据权利要求1所述的胎体粉末，其特征在于：所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。
4.根据权利要求1所述的胎体粉末，其特征在于：所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
5.一种金刚石烧结体，由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压并在保护气体条件下热压烧结得到；其特征在于：所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa；其中，所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。
6.根据权利要求5所述的金刚石烧结体，其特征在于：所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm3，所述金刚石颗粒的尺寸为75～300μm。
7.根据权利要求5所述的金刚石烧结体，其特征在于：所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
8.根据权利要求5所述的金刚石烧结体，其特征在于：所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。
9.根据权利要求5所述的金刚石烧结体，其特征在于：所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。
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