CN109175388A - 一种高性能金刚石锯片及其制备方法 - Google Patents

一种高性能金刚石锯片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能金刚石锯片及其制备方法,其刀头包括第一切割区和第二切割区;第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8~14份、铁粉48~55份、铜粉25~32份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5~5份、镧镍五粉0.4~0.7份;第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10~16份、铁粉45~50份、铜粉27~33份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钛粉2.5~4份、镧镍五粉0.4~0.7份。本发明的高性能金刚石锯片综合性能优异。

Description

一种高性能金刚石锯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金刚石锯片,具体涉及一种高性能金刚石锯片及其制备方法。
背景技术
金刚石锯片是目前世界上消耗最多的金刚石工具,其广泛的应用于石材、玻璃、陶瓷、铸铁材料的加工以及房屋、道路、桥梁等工程施工中。随着金刚石锯片的制作技术的不断改善以及生产成本的持续降低,它的运用领域还在不断的扩大,需求量也在不断的扩大。随着我国加入WTO和全球经济一体化的发展,我国的金刚石锯片行业也迎来了巨大的机遇与挑战,同时国内现在已经是世界上最大的市场。但是由于我国对于金刚石锯片的开发和研制较晚,在金刚石锯片的质量、种类和制造技术等方面与发达国家都有较大的差距,因此生产出高性能的金刚石锯片就具有重要意义。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种高性能金刚石锯片及制备方法。本发明的高性能金刚石锯片刀头分为第一切割区和第二切割区,通过精选刀头第一切割区和第二切割区的原料组成,并优化各原料含量,使得本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等综合性能优异,具有广阔的应用前景。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是一种高性能金刚石锯片,包括基体和刀头,所述刀头包括第一切割区和第二切割区;所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8~14份、铁粉48~55份、铜粉25~32份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5~5份、镧镍五粉0.4~0.7份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10~16份、铁粉45~50份、铜粉27~33份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钛粉2.5~4份、镧镍五粉0.4~0.7份。
优选的,所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒10.5份、铁粉51份、铜粉30份、锌粉5.5份、锡粉2.5份、镍粉2.1份、钴粉2.6份、锰粉1.7份、碳化钨和碳化钛混合物粉3.8份、镧镍五粉0.65份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒15份、铁粉48份、铜粉31.5份、锌粉4.5份、锡粉2.5份、镍粉1.9份、钴粉2.7份、锰粉1.6份、碳化钛粉3.5份、镧镍五粉0.6份。
优选的,所述碳化钨和碳化钛混合物粉中的碳化钨粉和碳化钛粉的质量比为1:(1.2~1.35)。
优选的,所述聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒中的聚晶金刚石颗粒和碳化硼颗粒的质量比为1:(0.25~0.4)。
优选的,所述聚晶金刚石颗粒包含50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石。
更优选的,所述50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石的质量比为1:(0.2~0.25)。
优选的,所述碳化硼颗粒为60~65目的碳化硼。
优选的,所述铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、锰粉、碳化钨和碳化钛混合物粉、碳化钛粉和镧镍五粉的细度均为100~200目。
本发明还提供一种高性能金刚石锯片的制备方法,包括下列步骤:
A、按如下重量份称取各原料:所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8~14份、铁粉48~55份、铜粉25~32份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5~5份、镧镍五粉0.4~0.7份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10~16份、铁粉45~50份、铜粉27~33份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钛粉2.5~4份、镧镍五粉0.4~0.7份;
B、将步骤A所称取的第一切割区原料和第二切割区原料分别送入无重力混合机中,各自混合均匀,出料,得到第一切割区混合料和第二切割区混合料;
C、将步骤B所得的第一切割区混合料和第二切割区混合料通过冷压模具冷压成型,制成刀头坯体;
D、将步骤C所得的刀头坯体送入真空烧结炉中,控制升温速度为15~20℃/min,烧结温度为880~920℃,保温时间6~10min,进行烧结,然后控制降温速度为20~25℃/min,降温至550℃,再控制升温速度为15~20℃/min,升温至700℃,保温1min,然后自然冷却,得到刀头;
E、将步骤D所得的刀头通过激光焊焊接至基体上,得到所述高性能金刚石锯片。
本发明与现有技术相比,其详细说明如下:
1、本发明的高性能金刚石锯片刀头分为第一切割区和第二切割区,通过精选刀头第一切割区和第二切割区的原料组成,并优化各原料含量,使得本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等综合性能优异,具有广阔的应用前景。
2、本发明所述第一切割区采用聚晶金刚石颗粒,所述第二切割区采用聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒,既可以满足高硬度等力学性能要求,又可以节约成本;更重要的是使两个切割区有了区别,由于第一切割区比第二切割区表面粗糙程度不相同,硬度也不相同,在切割时可使被切割的物体的切割面更加光滑,不容易崩边。
3、本发明所述第一切割区和所述第二切割区均采用铁粉、铜粉、锌粉、锡粉、镍粉、钴粉和锰粉做粘结剂,并通过优化各组分的配比,使各原料组分之间相容性好,聚晶金刚石颗粒或聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒嵌入牢固,保证了本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等力学性能。
4、本发明所述第一切割区引入了适当重量份的碳化钨和碳化钛混合物粉,且本发明所述第二切割区引入了适当重量份的碳化钛粉,各原料组分之间相容性好,聚晶金刚石颗粒或聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒嵌入牢固,提高了本发明的高性能金刚石锯片的切割性能,如干法切割时,被切割的物体不容易崩边。
5、本发明所述第一切割区和第二切割区中均引入了适当重量份的镧镍五粉,进一步提高了本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等力学性能。
6、本发明采用真空烧结炉烧结,并通过控制烧结工艺条件参数,来控制和保证本发明的高性能金刚石锯片质量以及性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
参考图1,一种高性能金刚石锯片,包括基体1和刀头2,所述刀头2包括第一切割区21和第二切割区22;所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8份、铁粉48份、铜粉25份、锌粉4份、锡粉2份、镍粉1.5份、钴粉2份、锰粉1.5份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5份、镧镍五粉0.4份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10份、铁粉45份、铜粉27份、锌粉4份、锡粉2份、镍粉1.5份、钴粉2份、锰粉1.5份、碳化钛粉2.5份、镧镍五粉0.4份。
在本实施例1中,所述碳化钨和碳化钛混合物粉中的碳化钨粉和碳化钛粉的质量比为1:1.2。
在本实施例1中,所述聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒中的聚晶金刚石颗粒和碳化硼颗粒的质量比为1:0.25。
在本实施例1中,所述聚晶金刚石颗粒包含50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石。
在本实施例1中,所述50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石的质量比为1:0.2。
在本实施例1中,所述碳化硼颗粒为60~65目的碳化硼。
在本实施例1中,所述铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、锰粉、碳化钨和碳化钛混合物粉、碳化钛粉和镧镍五粉的细度均为100~200目。
在本实施例1中,该高性能金刚石锯片的制备方法,包括下列步骤:
A、按上述重量份称取各原料;
B、将步骤A所称取的第一切割区原料和第二切割区原料分别送入无重力混合机中,各自混合均匀,出料,得到第一切割区混合料和第二切割区混合料;
C、将步骤B所得的第一切割区混合料和第二切割区混合料通过冷压模具冷压成型,制成刀头坯体;
D、将步骤C所得的刀头坯体送入真空烧结炉中,控制升温速度为15℃/min,烧结温度为920℃,保温时间6min,进行烧结,然后控制降温速度为20℃/min,降温至550℃,再控制升温速度为15℃/min,升温至700℃,保温1min,然后自然冷却,得到刀头2;
E、将步骤D所得的刀头2通过激光焊焊接至基体1上,得到所述高性能金刚石锯片。
实施例2:
参考图1,一种高性能金刚石锯片,包括基体1和刀头2,所述刀头2包括第一切割区和第二切割区;所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒14份、铁粉55份、铜粉32份、锌粉6份、锡粉3份、镍粉2.5份、钴粉3份、锰粉2份、碳化钨和碳化钛混合物粉5份、镧镍五粉0.7份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒16份、铁粉50份、铜粉33份、锌粉6份、锡粉3份、镍粉2.5份、钴粉3份、锰粉2份、碳化钛粉4份、镧镍五粉0.7份。
在本实施例2中,所述碳化钨和碳化钛混合物粉中的碳化钨粉和碳化钛粉的质量比为1:1.35。
在本实施例2中,所述聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒中的聚晶金刚石颗粒和碳化硼颗粒的质量比为1:0.4。
在本实施例2中,所述聚晶金刚石颗粒包含50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石。
在本实施例2中,所述50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石的质量比为1:0.25。
在本实施例2中,所述碳化硼颗粒为60~65目的碳化硼。
在本实施例2中,所述铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、锰粉、碳化钨和碳化钛混合物粉、碳化钛粉和镧镍五粉的细度均为100~200目。
在本实施例2中,该高性能金刚石锯片的制备方法,包括下列步骤:
A、按上述重量份称取各原料;
B、将步骤A所称取的第一切割区原料和第二切割区原料分别送入无重力混合机中,各自混合均匀,出料,得到第一切割区混合料和第二切割区混合料;
C、将步骤B所得的第一切割区混合料和第二切割区混合料通过冷压模具冷压成型,制成刀头坯体;
D、将步骤C所得的刀头坯体送入真空烧结炉中,控制升温速度为20℃/min,烧结温度为920℃,保温时间10min,进行烧结,然后控制降温速度为25℃/min,降温至550℃,再控制升温速度为20℃/min,升温至700℃,保温1min,然后自然冷却,得到刀头2;
E、将步骤D所得的刀头2通过激光焊焊接至基体1上,得到所述高性能金刚石锯片。
实施例3:
参考图1,一种高性能金刚石锯片,包括基体和刀头,所述刀头包括第一切割区和第二切割区;所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒10.5份、铁粉51份、铜粉30份、锌粉5.5份、锡粉2.5份、镍粉2.1份、钴粉2.6份、锰粉1.7份、碳化钨和碳化钛混合物粉3.8份、镧镍五粉0.65份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒15份、铁粉48份、铜粉31.5份、锌粉4.5份、锡粉2.5份、镍粉1.9份、钴粉2.7份、锰粉1.6份、碳化钛粉3.5份、镧镍五粉0.6份。
在本实施例3中,所述碳化钨和碳化钛混合物粉中的碳化钨粉和碳化钛粉的质量比为1:1.25。
在本实施例3中,所述聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒中的聚晶金刚石颗粒和碳化硼颗粒的质量比为1:0.35。
在本实施例3中,所述聚晶金刚石颗粒包含50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石。
在本实施例3中,所述50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石的质量比为1:0.22。
在本实施例3中,所述碳化硼颗粒为60~65目的碳化硼。
在本实施例3中,所述铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、锰粉、碳化钨和碳化钛混合物粉、碳化钛粉和镧镍五粉的细度均为100~200目。
在本实施例3中,该高性能金刚石锯片的制备方法,包括下列步骤:
A、按上述重量份称取各原料;
B、将步骤A所称取的第一切割区原料和第二切割区原料分别送入无重力混合机中,各自混合均匀,出料,得到第一切割区混合料和第二切割区混合料;
C、将步骤B所得的第一切割区混合料和第二切割区混合料通过冷压模具冷压成型,制成刀头坯体;
D、将步骤C所得的刀头坯体送入真空烧结炉中,控制升温速度为18℃/min,烧结温度为900℃,保温时间8min,进行烧结,然后控制降温速度为23℃/min,降温至550℃,再控制升温速度为16℃/min,升温至700℃,保温1min,然后自然冷却,得到刀头2;
E、将步骤D所得的刀头2通过激光焊焊接至基体1上,得到所述高性能金刚石锯片。
对实施例1-3所得高性能金刚石锯片进行测试,实施例1-3所得高性能金刚石锯片以及现有金刚石锯片的刀头厚度均为1.8mm,大小形状相同;其中,硬度的测试参见标准GB/T 230.1-2009;抗冲击韧性的测试参见标准GBT 5318-1985;抗弯强度的测试参见标准 GB/T 5319-2002;刀头磨耗比按照JB-T3235-1999 进行测试;结果如表1所示。
注:表1中硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比的测试结果为第一切割区和第二切割区的平均值。
从上表可以看出,硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等性能优异,具有广阔的应用前景。
本发明的高性能金刚石锯片具有以下优点:
1、本发明的高性能金刚石锯片刀头分为第一切割区和第二切割区,通过精选刀头第一切割区和第二切割区的原料组成,并优化各原料含量,使得本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等综合性能优异,具有广阔的应用前景。
2、本发明所述第一切割区采用聚晶金刚石颗粒,所述第二切割区采用聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒,既可以满足高硬度等力学性能要求,又可以节约成本;更重要的是使两个切割区有了区别,如第一切割区比第二切割区硬度高,在切割时可使被切割的物体的切割面更加光滑,不容易崩边。
3、本发明所述第一切割区和所述第二切割区均采用铁粉、铜粉、锌粉、锡粉、镍粉、钴粉和锰粉做粘结剂,并通过优化各组分的配比,使各原料组分之间相容性好,聚晶金刚石颗粒或聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒嵌入牢固,保证了本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等力学性能。
4、本发明所述第一切割区引入了适当重量份的碳化钨和碳化钛混合物粉,且本发明所述第二切割区引入了适当重量份的碳化钛粉,各原料组分之间相容性好,聚晶金刚石颗粒或聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒嵌入牢固,提高了本发明的高性能金刚石锯片的切割性能,如干法切割时,被切割的物体不容易崩边。
5、本发明所述第一切割区和第二切割区中均引入了适当重量份的镧镍五粉,进一步提高了本发明的高性能金刚石锯片硬度、抗冲击韧性、抗弯强度和刀头磨耗比等力学性能。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高性能金刚石锯片,包括基体和刀头,其特征在于,所述刀头包括第一切割区和第二切割区;所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8~14份、铁粉48~55份、铜粉25~32份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5~5份、镧镍五粉0.4~0.7份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10~16份、铁粉45~50份、铜粉27~33份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钛粉2.5~4份、镧镍五粉0.4~0.7份。
2.根据权利要求1所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒10.5份、铁粉51份、铜粉30份、锌粉5.5份、锡粉2.5份、镍粉2.1份、钴粉2.6份、锰粉1.7份、碳化钨和碳化钛混合物粉3.8份、镧镍五粉0.65份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒15份、铁粉48份、铜粉31.5份、锌粉4.5份、锡粉2.5份、镍粉1.9份、钴粉2.7份、锰粉1.6份、碳化钛粉3.5份、镧镍五粉0.6份。
3.根据权利要求1所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述碳化钨和碳化钛混合物粉中的碳化钨粉和碳化钛粉的质量比为1:(1.2~1.35)。
4.根据权利要求1所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒中的聚晶金刚石颗粒和碳化硼颗粒的质量比为1:(0.25~0.4)。
5.根据权利要求1或4所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述聚晶金刚石颗粒包含50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石。
6.根据权利要求5所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述50~55目的聚晶金刚石和60~65目的聚晶金刚石的质量比为1:(0.2~0.25)。
7.根据权利要求4所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述碳化硼颗粒为60~65目的碳化硼。
8.根据权利要求1所述的高性能金刚石锯片,其特征在于,所述铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、锰粉、碳化钨和碳化钛混合物粉、碳化钛粉和镧镍五粉的细度均为100~200目。
9.一种高性能金刚石锯片的制备方法,其特征在于,包括下列步骤:
A、按如下重量份称取各原料:所述第一切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石颗粒8~14份、铁粉48~55份、铜粉25~32份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钨和碳化钛混合物粉2.5~5份、镧镍五粉0.4~0.7份;所述第二切割区包括以下重量份的原料:聚晶金刚石和碳化硼混合物颗粒10~16份、铁粉45~50份、铜粉27~33份、锌粉4~6份、锡粉2~3份、镍粉1.5~2.5份、钴粉2~3份、锰粉1.5~2份、碳化钛粉2.5~4份、镧镍五粉0.4~0.7份;
B、将步骤A所称取的第一切割区原料和第二切割区原料分别送入无重力混合机中,各自混合均匀,出料,得到第一切割区混合料和第二切割区混合料;
C、将步骤B所得的第一切割区混合料和第二切割区混合料通过冷压模具冷压成型,制成刀头坯体;
D、将步骤C所得的刀头坯体送入真空烧结炉中,控制升温速度为15~20℃/min,烧结温度为880~920℃,保温时间6~10min,进行烧结,然后控制降温速度为20~25℃/min,降温至550℃,再控制升温速度为15~20℃/min,升温至700℃,保温1min,然后自然冷却,得到刀头;
将步骤D所得的刀头通过激光焊焊接至基体上,得到所述高性能金刚石锯片。
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