CN115029604A - 一种消音岩板切割锯片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消音岩板切割锯片及其制备方法；所述消音岩板切割锯片包括复合金属‑金刚石刀头，所述复合金属‑金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型、烧结制备得到；按照质量百分比，所述胎体粉末的成分包括Cu 35‑60％、Sn 10‑25％、Zn 5‑10％、Ni 10‑20％、Co 5‑20％、Fe 10‑25％；所述金刚石颗粒为所述胎体粉末重量的0.6‑1.5wt％。本发明制备得到的消音岩板切割锯片相较于其他同类市面上常见岩板切割锯片，具有切割稳定性更好、锋利度更高，消音效果也得到了提高。

Description

一种消音岩板切割锯片及其制备方法

技术领域

本发明属于超硬材料切割工具技术领域，尤其涉及一种消音岩板切割锯片及其制备方法。

背景技术

随着我国天然石材开采量逐渐减少，人造石材已经成为现代建筑首选的饰面材料；其中，岩板是近几年从西班牙、意大利兴起的一种人造石材；相比于天然石和其他人造石，岩板具有硬度高、耐磨性高、吸水率低等特点，因此，岩板已经成为替代天然石、人造石等材料的首选家装用品。

近两年由于国内生产岩板的厂家大幅度增长，加工岩板石材厂家也越来越多，使得对岩板切割锯片的要求也随之提高，主要针对切边、拖尾、掉角、速度等方面；现有技术中用于切割天然石和人造石的陶瓷锯片由三明治结构的基体和三/五层结构的刀头组成，三明治结构基体由两个薄钢板重甲中间加入薄铜板制得。在用于岩板切割时，存在例如崩边、拖尾、掉角等问题；此外，三明治结构基体也存在刚性不足的问题，生产也不好加工、造价高。

一方面针对现有技术中的陶瓷锯片已经不能满足使用要求，另一方面由于岩板材料的特性使得其他锯片切割时基体刚性不足，容易变形，因此，需要开发一种专门用于切割岩板的锯片。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种消音岩板切割锯片及其制备方法。本发明制备得到的消音岩板切割锯片相较于其他同类市面上常见岩板切割锯片，具有切割稳定性更好、锋利度更高，消音效果也得到了提高。

本发明第一方面提供了一种消音岩板切割锯片，采用如下的技术方案：

一种消音岩板切割锯片，包括复合金属-金刚石刀头，所述复合金属-金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型、烧结制备得到；按照质量百分比，所述胎体粉末的成分包括Cu 35-60％(比如40％、45％、50％、 53％、55％)、Sn 10-25％(比如12％、15％、18％、20％、22％)、Zn 5-10％ (比如6％、7％、7.5％、8％、9％)、Ni 10-20％(比如11％、12％、15％、 17％、19％)、Co 5-20％(比如5.5％、7％、9％、13％、18％)、Fe 10-25％(比如12％、15％、18％、20％、22％)；所述金刚石颗粒为所述胎体粉末重量的0.6-1.5wt％(比如0.7wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％)。

本发明中胎体粉末包括Cu、Sn、Zn、Ni、Co、Fe；其中，Cu元素由于硬度不高具有一定的延展性有利于后续压制成型，同时能与Sn、Zn、Ni等元素固溶形成合金；Sn元素由于熔点低，能快速产生液相有利于降低胎体的烧结温度；Zn元素熔点低，加入能够增加烧结过程中的液相，提升烧结动力，进而能够降低胎体的烧结温度及降低成本；Ni元素能与胎体中的其他元素无限互溶，加速胎体粉末合金化，进而增加复合金属-金刚石刀头的抗弯强度； Co元素在特定条件下能和金刚石形成碳化物(Co2C)，又能以极薄的钴膜铺展在金刚石表面，进而降低钴和金刚石的内界面张力；同时Co元素液相下对金刚石又有较大的附着功，是优秀的粘结剂材料；Fe元素有双重作用，一是与金刚石形成渗碳体型碳化物，二是与其它元素合金化，强化胎体，提升胎体对金刚石的把持力。本发明中通过选择限定组分的上述元素制成烧结体，上述Cu、Sn、Zn、Ni、Co、Fe元素在胎体粉末中共同作用才能使其具有良好的硬脆性及强度，因此制得的锯片在切割岩板时锋利度好。

由于岩板硬度高的特性，使得锯片在使用过程中越用越钝，因此，锯片需要保证自锐性。若金刚石颗粒占胎体粉末的重量高于1.5wt％，会使得由于金刚石颗粒数量偏多，即切削刃过多，导致锯片切割过程金刚石不易磨损，胎体不易消耗，自锐性变差，最终导致锯片钝化，即锋利度变差；若金刚石颗粒占胎体粉末的重量低于0.6wt％，会使得作为切削刃的金刚石颗粒数偏少，即切削刃过少，而胎体又不能起到切削作用，因此，使得锯片钝化快，即锋利度变差，同时锯片寿命也会大幅变短。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方式，所述金刚石颗粒的粒度为80-140目(比如100/120目、120/140目)；优选地，所述复合金属- 金刚石刀头为多层结构，由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型得到多个压坯，再将多个压坯进行层叠堆放形成多层结构后经烧结制备得到；优选地，所述复合金属-金刚石刀头为5-9层(比如5层、7层、9层)结构。

本发明中将金刚石颗粒的粒度限定为80-140目，能够保证得到的复合金属-金刚石刀头具有良好的崩边效果和锋利度。此外，将复合金属-金刚石刀头设置成多层结构一方面能够保证锯片的稳定性，另一方面又可以提高锯片的锋利度。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末和金刚石颗粒在混合后、压制成型之前还进行造粒和过筛处理；优选地，造粒时加入液体石蜡作为造粒剂；更优选地，所述液体石蜡的质量为所述胎体粉末和金刚石颗粒的0.1wt％-0.5wt％(比如0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％)。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方式，所述压制成型为液压成型，压力为100-250MPa(比如120MPa、150MPa、180MPa、200MPa、 220MPa)，保压时间为0.3-0.5s(比如0.35s、0.4s、0.45s)；优选地，所述烧结在烧结炉内进行，起始烧结温度为300-450℃(比如320℃、350℃、380℃、 400℃、420℃)，然后升温至710-750℃(比如715℃、720℃、725℃、730℃、 740℃)进行保温，烧结压力为8-12MPa(比如9MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa)，总烧结时间为12-15min(比如12.5min、13min、14min)；优选地，所述烧结采用石墨模具。

本发明中烧结在烧结炉内进行，起始烧结温度为300-350℃(即烧结炉的起始温度)，然后升温至710-750℃进行保温，总烧结时间为12-15min(即从起始烧结温度300-350℃升温至710-750℃的升温时间加上在710-750℃的保温时间)，若烧结温度低于710℃，则复合金属-金刚石刀头中的金属粉末不能进行合金化，使得对金刚石颗粒的把持力小，导致锯片在切割岩板的过程中，金刚石颗粒过早脱落，进而使得锯片的锋利度差，寿命短；若烧结的温度高于750℃，则复合金属-金刚石刀头中低熔点金属形成大量液相，进而从模具缝隙中流失，使得胎体成分改变，从而改变锯片的性能，一般会使得锯片的锋利度变差。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方法，所述消音岩板切割锯片还包括圆形钢基体；所述圆形钢基体外圆周侧分布设置为多个上述复合金属-金刚石刀头。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方式，所述圆形钢基体的材质为65Mn；优选地，所述圆形钢基体的中心开设有通孔；优选地，所述圆形钢基体上沿通孔周围呈圆周布设有多个消音槽，所述消音槽内均匀填充橡胶材料；优选地，所述橡胶材料为丁基橡胶或氟硅橡胶。

在上述消音岩板切割锯片中，作为一种优选实施方式，所述圆形钢基体的外圆周上均匀开设有多个散热槽；优选地，所述散热槽呈U形，U形开口方向背离所述圆形钢基体的中心。

本发明第二方面提供一种消音岩板切割锯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)胎体粉末的制备：按质量百分比计，胎体粉末包括如下组成：Cu 35-60％(比如40％、45％、50％、53％、55％)、Sn 10-25％(比如12％、15％、 18％、20％、22％)、Zn 5-10％(比如6％、7％、7.5％、8％、9％)、Ni 10-20％ (比如11％、12％、15％、17％、19％)、Co 5-20％(比如5.5％、7％、9％、13％、18％)、Fe 10-25％(比如12％、15％、18％、20％、22％)；按照所述质量百分比分别称取铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉，进行混合，得到胎体粉末；

(2)胎体粉末-金刚石颗粒混料制备：将金刚石颗粒加入到上述胎体粉末中，进行混合，得到胎体粉末-金刚石颗粒混料，其中，所述金刚石颗粒占胎体粉末重量的0.6-1.5wt％(比如0.7wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％)；

(3)过筛：将胎体粉末-金刚石颗粒混料进行造粒并过筛处理；

(4)压制成型：将步骤(3)中经过筛处理后的粒料进行压制成型处理，得到压坯；

(5)烧结：将压坯放入到石墨模具中内，然后在烧结炉内进行烧结处理，得到复合金属-金刚石刀头。

在上述消音岩板切割锯片的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤(1)中，所述铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的粒度均为200-300 目(比如-200目、-300目)；优选地，所述铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的纯度均≥99.9％。

本发明中铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的粒度均为200-300目，指的是过200-300目的筛子，取筛下粉。

在上述消音岩板切割锯片的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤(3)中，所述过筛处理为首先在30#的筛网下进行过筛，取筛下物再在80#的筛网下进行过筛，取筛上物。

在上述消音岩板切割锯片的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤(4)压制成型中，经压制成型得到多个压坯，再将多个压坯进行层叠堆放形成多层结构；优选地，所述多层结构为5-9层(比如5层、7层、9层)。

在上述消音岩板切割锯片的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述制备方法还包括：首先根据圆形钢基体的形状要求，设计并加工得到设置有多个消音槽的圆形钢基体；然后向消音槽内均匀填充橡胶材料；之后在圆形钢基体的外圆周侧焊接多个上述复合金属-金刚石刀头得到半成品锯片；最后将半成品锯片进行开刃、抛光后续处理得到消音岩板切割锯片。

在上述消音岩板切割锯片的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述焊接为高频焊接。

本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：

(1)本发明通过选择限定组分的Cu、Sn、Zn、Ni、Co、Fe元素作为胎体粉末制成烧结体，使其具有良好的硬脆性及强度；同时，限定金刚石颗粒占胎体粉末重量的0.6-1.5wt％，保证了锯片在使用时的自锐性；本发明制备得到消音岩板切割锯片在切割岩板时具有切割稳定性更好，锋利度更高的优点，保证了切边、拖尾、掉角发生情况。

(2)本发明的复合金属-金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型、烧结制备得到，制备方法简单；制备的消音岩板切割锯片切割速度快、声音小、切割稳定，针对国内外岩板砖都适用。

(3)本发明中选用65Mn钢作为圆形钢基体的材料，能够保证基体的刚性，同时在圆形钢基体上布设有多个消音槽，消音槽内均匀填充阻尼性好的橡胶材料，使得切割噪声明显下降。

附图说明

图1(a)、图1(b)、图1(c)为本发明的复合金属-金刚石刀头的剖面结构示意图；

图2为本发明的圆形钢基体的结构示意图；

图3为本发明的消音岩板切割锯片的结构示意图。

附图标记说明：1、消音岩板切割锯片；2、圆形钢基体；3、通孔；4、消音槽；5、散热槽；6、复合金属-金刚石刀头。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够实践和再现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中的试验方法中，如无特殊说明，均为常规方法，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。以下实施例中所述的原料均可从公开商业途径获得。

实施例1-3

本发明中使用的铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的粒度均为200-300 目，纯度均为99.9％；圆形钢基体的材质均为65Mn；填充的橡胶材料均为阻尼特性良好的丁基橡胶。

一种消音岩板切割锯片1，其结构示意图参见图3，包括：圆形钢基体2 以及均匀设置在圆形钢基体2外圆周上的多个复合金属-金刚石刀头6；所述圆形钢基体1的结构示意图参见图2，其中心开设有通孔3，沿通孔3周围呈圆周布设有多个消音槽4，消音槽4内均匀填充丁基橡胶；圆形钢基体2的外圆周上开设有多个散热槽5，散热槽5呈U形，U形开口方向背离所述圆形钢基体2的中心。所述复合金属-金刚石刀头6为多层结构，多层结构为5-9层，其剖面结构示意图参见图1(a)、图1(b)、图1(c)。

所述消音岩板切割锯片的制备方法包括如下步骤：

(1)胎体粉末的制备：按照表1所述质量分别称取铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉，进行混合，得到胎体粉末；

(2)胎体粉末-金刚石颗粒混料制备：将金刚石颗粒加入到胎体粉末中，进行混合，得到胎体粉末-金刚石颗粒混料，其中，金刚石颗粒加入的质量和粒度参见表1；

(3)过筛：将胎体粉末-金刚石颗粒混料进行造粒并过筛处理；其中，造粒时加入液体石蜡作为造粒剂(加入的液体石蜡的质量参见表1)，过筛处理为首先在30#的筛网下进行过筛，取筛下物再在80#的筛网下进行过筛，取筛上物；

(4)压制成型：将步骤(3)中经过筛处理后的粒料进行压制成型处理，具体压制成型的工艺参数参见表2，经压制成型得到多个压坯，再将多个压坯进行层叠堆放形成多层结构；

(5)烧结：将步骤(4)得到的多层结构的压坯放入到石墨模具中内，然后在烧结炉内进行烧结处理，得到复合金属-金刚石刀头，具体烧结工艺参数参见表2；

(6)焊接：首先根据圆形钢基体的形状要求，设计并加工得到设置有多个消音槽的圆形钢基体，其中，圆形钢基体的直径

厚度2.2mm；然后向消音槽内均匀填充橡胶材料；之后采用高频焊接将多个步骤(5)得到的复合金属-金刚石刀头焊接在在圆形钢基体的外圆周侧得到半成品锯片；最后将半成品锯片进行开刃、抛光后续处理得到消音岩板切割锯片。

表1

表2

对比例1

对比例1中加入金刚石颗粒质量为5g；其余均与实施例1相同。

对比例2

对比例2中加入金刚石颗粒质量为16g；其余均与实施例1相同。

对比例3

对比例3中，(1)胎体粉末的制备：按照铜粉0.34kg、锡粉0.15kg、锌粉 0.11kg、镍粉0.15kg、钴粉0.15kg、铁粉0.1kg进行称取，然后进行混合，得到胎体粉末；其余均与实施例1相同。(对比例3胎体粉末中Zn含量高于10％，使得烧结温度偏低，锯片在高频焊接时焊接温度高于刀头的烧结温度，会导致锯片不能成功制备，另一方面Zn含量高于10％也会导致刀头抗弯强度变差，锯片使用存在掉齿风险)

对比例4

对比例4中，(1)胎体粉末的制备：按照铜粉0.41kg、锡粉0.15kg、锌粉 0.04kg、镍粉0.15kg、钴粉0.15kg、铁粉0.1kg进行称取，然后进行混合，得到胎体粉末；其余均与实施例1相同。(对比例4胎体粉末中Zn含量小于5％，烧结过程产生的液相不足，韧性增加，刀头不够脆，导致锯片锋利度变差)

对比例5

对比例5中，(1)胎体粉末的制备：按照铜粉0.36kg、锡粉0.15kg、锌粉 0.1kg、镍粉0.15kg、钴粉0.15kg、铁粉0.09kg进行称取，然后进行混合，得到胎体粉末；其余均与实施例1相同。(对比例5胎体粉末中Fe含量低于9％，刀头韧性不足，表现为刀头偏脆，锯片使用时存在掉齿风险)

对比例6

对比例6中，(1)胎体粉末的制备：按照铜粉0.19kg、锡粉0.15kg、锌粉0.1kg、镍粉0.15kg、钴粉0.15kg、铁粉0.26kg进行称取，然后进行混合，得到胎体粉末；其余均与实施例1相同。(对比例6胎体粉末中Fe含量高于25％，使得刀头韧性加强，脆性变弱，刀头不易磨损，切割易打火，表现为锋利度变差)

性能测试

将本发明实施例1-3、对比例1-2制得的消音岩板切割锯片和现有市面上常见的岩板锯片、市面常见消音岩板锯片进行切割试验，具体结果参见表3。

注：A越多表示拖尾、崩边、消音效果越好，本发明中拖尾指的是锯片在切岩板切到最末端时，由于锯片锋利度不足无法正常切透，在切到末端时岩板底部被切割力强行压断，因此在岩板末端切割面上残留一定长度压断截面，此截面称为拖尾。岩板能正常切断无压断截面，则拖尾等级为AA,如存在5-10mm长度压断截面则拖尾等级为A；崩边指的是岩板切割面边缘的切边质量，豁口越多越大，则认为崩边越差，主要通过目视评价，崩边符合客户要求的为AA；崩边勉强符合客户要求的A；消音效果：超100分贝的为AA级，噪音95-100分贝的为AAA级，90-95分贝为AAAA级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消音岩板切割锯片，其特征在于，包括复合金属-金刚石刀头，所述复合金属-金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型、烧结制备得到；按照质量百分比，所述胎体粉末的成分包括Cu 35-60％、Sn 10-25％、Zn 5-10％、Ni 10-20％、Co 5-20％、Fe10-25％；所述金刚石颗粒为所述胎体粉末重量的0.6-1.5wt％。

2.根据权利要求1所述的消音岩板切割锯片，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒度为80-140目；优选地，所述复合金属-金刚石刀头为多层结构，由胎体粉末和金刚石颗粒混合后经压制成型得到多个压坯，再将多个压坯进行层叠堆放形成多层结构后经烧结制备得到；优选地，所述复合金属-金刚石刀头为5-9层结构。

3.根据权利要求1或2所述的消音岩板切割锯片，其特征在于，所述胎体粉末和金刚石颗粒在混合后、压制成型之前还进行造粒和过筛处理；优选地，造粒时加入液体石蜡作为造粒剂；更优选地，所述液体石蜡的质量为所述胎体粉末和金刚石颗粒的0.1wt％-0.5wt％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的消音岩板的切割锯片，其特征在于，所述压制成型为液压成型，压力为100-250MPa，保压时间为0.3-0.5s；优选地，所述烧结在烧结炉内进行，起始烧结温度为300-450℃，然后升温至710-750℃进行保温，烧结压力为8-12MPa，总烧结时间为12-15min；优选地，所述烧结采用石墨模具。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的消音岩板的切割锯片，其特征在于，所述消音岩板切割锯片还包括圆形钢基体；所述圆形钢基体外圆周侧分布设置为多个上述复合金属-金刚石刀头；优选地，所述圆形钢基体的材质为65Mn；优选地，所述圆形钢基体的中心开设有通孔；优选地，所述圆形钢基体上沿通孔周围呈圆周布设有多个消音槽，所述消音槽内均匀填充橡胶材料；优选地，所述橡胶材料为丁基橡胶或氟硅橡胶；优选地，所述圆形钢基体的外圆周上均匀开设有多个散热槽；优选地，所述散热槽呈U形，U形开口方向背离所述圆形钢基体的中心。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的消音岩板切割锯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)胎体粉末的制备：按质量百分比计，胎体粉末包括如下组成：Cu 35-60％、Sn 10-25％、Zn 5-10％、Ni 10-20％、Co 5-20％、Fe 10-25％；按照所述质量百分比分别称取铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉，进行混合，得到胎体粉末；

(2)胎体粉末-金刚石颗粒混料制备：将金刚石颗粒加入到上述胎体粉末中，进行混合，得到胎体粉末-金刚石颗粒混料，其中，所述金刚石颗粒占胎体粉末重量的0.6-1.5wt％；

(3)过筛：将胎体粉末-金刚石颗粒混料进行造粒并过筛处理；

(4)压制成型：将步骤(3)中经过筛处理后的粒料进行压制成型处理，得到压坯；

(5)烧结：将压坯放入到石墨模具中内，然后在烧结炉内进行烧结处理，得到复合金属-金刚石刀头。

7.根据权利要求6所述的消音岩板切割锯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的粒度均为200-300目；所述铜粉、锡粉、锌粉、镍粉、钴粉、铁粉的纯度均≥99.9％。

8.根据权利要求6或7所述的消音岩板切割锯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述过筛处理为首先在30#的筛网下进行过筛，取筛下物再在80#的筛网下进行过筛，取筛上物。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的消音岩板切割锯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤(4)压制成型中，经压制成型得到多个压坯，再将多个压坯进行层叠堆放形成5-9层的多层结构。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的消音岩板切割锯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：首先根据圆形钢基体的形状要求，设计并加工得到设置有多个消音槽的圆形钢基体；然后向消音槽内均匀填充橡胶材料；之后在圆形钢基体的外圆周侧焊接多个上述复合金属-金刚石刀头得到半成品锯片；最后将半成品锯片进行开刃、抛光后续处理得到消音岩板切割锯片；优选地，所述焊接为高频焊接。

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