CN115058662B - 一种布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方法及布拉刀头 - Google Patents

一种布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方法及布拉刀头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方法及布拉刀头，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是以磷铁的形式加入；该胎体粉末是以铁粉为主，铜粉为辅，引入适量无机非金属磷元素，以提高胎体的脆性，确保产品锋利度；烧结过程中析出脆性相FeP，以来增加胎体的脆性，使产品具备较高的自锐性，保持较高的锋利度；且本发明布拉刀头材料用到的人造单晶金刚石为30/35，35/40粒径大小，配比为4:6，TTI强度为76～82，此等级的金刚石具晶型完整，有着明显的边和棱，强度跟胎体自锐性有效结合，既具有较高的锋利度，而且还能保持连续的自锐性，锋利度保持性高。

Description

一种布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方 法及布拉刀头
技术领域
本发明涉及一种市场新兴高硬度石材的金刚石磨具技术领域，尤其是指一种布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方法及布拉刀头。
背景技术
石英石是一种石英含量高达80％以上，是致密度相对较高的石材；因其具有很高的致密度，所以比较其它石材，具备了更好的耐磨性、耐腐蚀性、防污渍、耐氧化不变色等性能；随着人们对家具生活质量要求的不断提高，高石英石含量的硬石也越来越得到市场的青睐，市场订单量不断增加；由于此类石材的高致密度和高石英含量，目前的金属布拉磨块在打磨的过程中会出现了锋利度不足的问题，经常造成打磨不平整，光泽度不够，甚至板材断裂等问题；因此，市场急需一款锋利度高且通用性好的金属布拉磨块产品，而且由于环保要求更加严格，石材厂加工成本不断攀升，金刚石等主材料不断涨价，低价的金属基胎体配方也成为市场的必要需求。
但是，现有的金属布拉磨块产品的金属基胎体分为三大类：一类是目前市场主流的青铜基，此类胎体具有良好的韧性，虽然产品寿命足够，但产品锋利度欠佳，而且由于含有低熔点锡元素，烧结工艺难以控制，品质稳定相对难以确保，并且随着铜粉和锡粉的不断涨价，此类产品成本增长较高，难以满足市场的价格要求；二类是高耐磨性的碳化钨基体，此类产品虽然耐磨性很好，但是价格已经远超出了市场需求，难以在市场普及；而且此类胎体成型性差，烧结温度高，对模具损伤也大，量产困难；三类是行业内正在尝试的高铁体系，但是加入的是铁粉、铝粉和一些增强材料，此胎体原辅材料混合时因其密度差异大难以均匀，而且制粉时需要粉与液相混合后干燥球磨，不但工艺复杂且粉末容易氧化，品质难以保证，量产较为困难；因此，目前主流胎体设计存在产品锋利度低，烧结工艺管控困难，品质稳定性不足，和随着金属材料涨价导致成本越来越高的问题。
有鉴于此，本发明人针对上述布拉磨块用胎体粉末、布拉磨块材料及其制备方法上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本案。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种布拉刀头用胎体粉末，以铁粉为主，铜粉为辅，与常规方法不同，引入适量无机非金属磷元素，以提高胎体的脆性，确保布拉磨块产品的锋利度；而且去除锡粉和锌粉，大大提高了工艺的稳定性和胎体的均匀性，并且大幅度降低了胎体成本。
本发明的第二目的在于提供一种布拉刀头材料，由上述胎体粉末和金刚石混合而成，具备上述胎体粉末的优点，并配备合适浓度和粒度的人造单晶金刚石，使布拉刀头具有足够的锋利度，同时具有较好的耐磨性和使用寿命。
本发明的第三目的在于提供一种布拉刀头的制备方法，该布拉刀头的烧结工艺简单且容易管控，品质稳定性高；且采用上述布拉刀头材料制成，不仅使布拉磨块具有足够的锋利度，同时具有较为宽泛的工艺区间，具备较高的工艺和品质稳定性，而且由于胎体抗弯强度较高，对金刚石具备较高的把持力，具有较好的耐磨性和使用寿命。
本发明的第四目的在于提供一种布拉刀头，是由上述布拉刀头的制备方法制成的，具有锋利度高、通用性高、价格低且品质稳定等优点。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种布拉刀头用胎体粉末，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入。
所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu，8％P；或者，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％Cu，8％P。
一种布拉刀头材料，所述布拉刀头材料的各组分及体积百分比浓度如下：金刚石体积浓度为40％；余量为胎体粉末；所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入。
所述金刚石采用粒径为30/35和35/40的人造单晶金刚石，且两种粒径金刚石的配比为4:6，TTI强度为76～82。
所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu，8％P；或者，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％Cu，8％P。
一种布拉刀头的制备方法，具有以下步骤：
S1、制备胎体粉末：所述胎体粉末的各组分按比例称好，使用四维混料机混料1个小时，混料过程中加入铁链，铁链和粉末的质量比为1:5，混料转速20～50rpm，在室温和无保护气体下制备得到所需混合粉末；其中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu， 5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入；
S2、金刚石选择：所述金刚石采用粒径为30/35和35/40的人造单晶金刚石，且两种粒径金刚石的配比为4:6，TTI强度为76～82；
S3、刀头制备：将上述混合的胎体粉末与占其体积40％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，装入后使用条形铁片搅拌均匀，组装好模具后在空气中进行热压烧结，热压温度为850℃～860℃，热压压力为130KN，保压时间10min，得到布拉刀头。
在步骤S1中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu，8％P。
在步骤S1中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％ Cu，8％P。
一种布拉刀头，由所述布拉刀头的制备方法制成的布拉刀头。
本发明布拉刀头用胎体粉末、布拉刀头材料、布拉刀头的制备方法及布拉刀头，该胎体粉末中加入70％～80％Fe以保证胎体的强度，加入10％～15％Cu粉来提升胎体的韧性，5％～10％P，烧结过程中析出脆性相FeP，以来增加胎体的脆性，胎体的脆性增加，使产品具备较高的自锐性，在产品使用过程中始终保持较高的锋利度；本发明用到的人造单晶金刚石为 30/35，35/40粒径大小，配比为4:6，TTI强度为76～82，此等级的金刚石具晶型完整，有着明显的边和棱，强度跟胎体自锐性有效结合，既具有较高的锋利度，而且还能保持连续的自锐性，锋利度保持性高；因为Fe元素含量高达70％以上，胎体抗弯强度达到700MPa以上，HRB达到80以上，胎体对金刚石的把持力和耐磨性也兼顾，布拉磨块产品的寿命也得到了保证。
附图说明
图1a为常规青铜基胎体的断口形貌图；
图1b为本发明实施例1的胎体粉末的断口形貌图；
图1c为本发明实施例2的胎体粉末的断口形貌图；
图2a为常规青铜基胎体和本发明实施例1、实施例2中胎体粉末的硬度(HRB)对比图；
图2b为常规青铜基胎体和本发明实施例1、实施例2中胎体粉末的抗弯强度对比图；
图2c为常规青铜基胎体和本发明实施例1、实施例2中胎体粉末的致密度对比图；
图2d为常规青铜基胎体和本发明实施例1、实施例2中胎体粉末的流料率对比图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明揭示了一种布拉刀头用胎体粉末，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入。
本发明的所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu， 8％P；或者，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％Cu， 8％P。
本发明的布拉刀头用胎体粉末中加入70％～80％Fe以保证胎体的强度，加入10％～15％Cu粉来提升胎体的韧性，加入5％～10％P，可在烧结过程中析出脆性相FeP，以来增加胎体的脆性，胎体的脆性增加，使产品具备较高的自锐性，在产品使用过程中始终保持较高的锋利度；本发明胎体粉末以铁粉为主，铜粉为辅，与常规方法不同，引入适量无机非金属磷元素，以提高胎体的脆性，确保产品锋利度；且去除锡粉和锌粉，大大提高了工艺的稳定性和胎体的均匀性，并且大幅度降低了胎体成本；该胎体粉末是一款锋利度高、通用性高、价格低、通用性好且品质稳定的金属基胎体。
本发明还揭示了一种布拉刀头材料，所述布拉刀头材料的各组分及体积百分比浓度如下：金刚石体积浓度为40％；余量为胎体粉末；所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入。
本发明的所述金刚石采用粒径为30/35和35/40的人造单晶金刚石，且两种粒径金刚石的配比为4:6，TTI强度为76～82。
本发明的所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu， 8％P；或者，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％Cu， 8％P。
本发明布拉刀头材料由上述胎体粉末和金刚石混合而成，具备上述胎体粉末的优点，从而满足布拉刀头的高锋利度需求；并配备合适浓度和粒度的人造单晶金刚石，使布拉磨块产品具有足够的锋利度，同时具有较为宽泛的工艺区间，具备较高的工艺和品质稳定性，而且由于胎体抗弯强度较高，对金刚石具备较高的把持度，布拉磨块产品从而具备高锋利度而且还有较好的使用寿命和耐磨性表现；其中，该胎体粉末中加入70％～80％Fe 以保证胎体的强度，加入10％～15％Cu粉来提升胎体的韧性，加入5％～10％ P，可在烧结过程中析出脆性相FeP，以来增加胎体的脆性，胎体的脆性增加，使产品具备较高的自锐性，在产品使用过程中始终保持较高的锋利度；而且，本发明用到的人造单晶金刚石为30/35，35/40粒径大小，配比为4:6， TTI强度为76～82；此等级的金刚石晶型完整，有着明显的边和棱，强度跟胎体自锐性有效结合，既具有较高的锋利度，而且还能保持连续的自锐性，锋利度保持性高；因为Fe元素含量高达70％以上，胎体抗弯强度达到 700MPa以上，HRB达到80以上，胎体对金刚石的把持力和耐磨性也兼顾，布拉磨块产品的寿命也得到了保证。
本发明还揭示了一种布拉刀头的制备方法，具有以下步骤：
S1、制备胎体粉末：所述胎体粉末的各组分按比例称好，使用四维混料机混料1个小时，混料过程中加入铁链，铁链和粉末的质量比为1:5，混料转速20～50rpm，在室温和无保护气体下制备得到所需混合粉末；其中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu， 5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入；
S2、金刚石选择：所述金刚石采用粒径为30/35和35/40的人造单晶金刚石，且两种粒径金刚石的配比为4:6，TTI强度为76～82；
S3、刀头制备：将上述混合的胎体粉末与占其体积40％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，装入后使用条形铁片搅拌均匀，组装好模具后在空气中进行热压烧结，热压温度为850℃～860℃，热压压力为130KN，保压时间10min，得到布拉刀头。
本发明在步骤S1中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％ Fe，19％Cu，8％P。
本发明在步骤S1中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％ Fe，14％Cu，8％P。
本发明布拉刀头的制备方法，烧结工艺简单且容易管控，品质稳定性高；且采用上述布拉刀头材料制成，不仅使布拉磨块具有足够的锋利度，同时具有较为宽泛的工艺区间，具备较高的工艺和品质稳定性，而且由于胎体抗弯强度较高，对金刚石具备较高的把持力，具有较好的耐磨性和使用寿命。
本发明还揭示了一种布拉刀头，由所述布拉刀头的制备方法制成的布拉刀头，该布拉刀头具有锋利度高、通用性高、价格低且品质稳定等优点。
实施例1：
按照如下步骤制备布拉刀头：
S1、制备胎体粉末：所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：73％Fe，19％Cu，8％P，其中的P元素是以磷铁的形式加入；使用四维混料机混料1 个小时，混料过程中加入铁链，铁链和粉末的质量比为1:5，混料转速20～ 50rpm，在室温和无保护气体下制备得到所需混合粉末；
S2、金刚石选择：本发明用到的人造单晶金刚石为30/35，35/40粒径大小，配比为4:6，TTI强度为76～82；
S3、刀头制备：将上述混合的金属粉末与占其体积40％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，装入后使用条形铁片搅拌均匀，组装好模具后在空气中进行热压烧结：热压温度为850℃～860℃，热压压力为130KN，保压时间10min，得到布拉刀头。
实施例2：
按照如下步骤制备布拉刀头：
S1、制备胎体粉末：所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe， 14％Cu，8％P，其中的P元素是以磷铁的形式加入；使用四维混料机混料1 个小时，混料过程中加入铁链，铁链和粉末的质量比为1:5，混料转速20～ 50rpm，在室温和无保护气体下制备得到所需混合粉末；
S2、金刚石选择：本发明用到的人造单晶金刚石为30/35，35/40粒径大小，配比为4:6，TTI强度为76～82；
S3、刀头制备：将上述混合的金属粉末与占其体积40％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，装入后使用条形铁片搅拌均匀，组装好模具后在空气中进行热压烧结：热压温度为850℃～860℃，热压压力为130KN，保压时间10min，得到布拉刀头。
从图2a中可以看出，利用本发明布拉刀头材料制备的布拉刀头，洛氏硬度HRB趋于较为中等的胎体硬度，对比常规青铜基胎体具有更好的自锐性，可以大大提高产品的锋利度和锋利度的持续性。
从图2b可以看出，利用本发明布拉刀头材料制备的布拉刀头，因为脆性相的产生，抗弯强度明显降低，对金刚石的包镶把持力下降，有利于布拉磨块产品使用过程中金刚石的不断露出和脱落更替，使产品锋利度大大提高。
从图2c和图1a、图1b、图1c可以看出，利用本发明布拉刀头材料制备的布拉刀头，因为胎体配方中取消了低熔点粉末，烧结过程中没有液相粘结，断口呈现较多的孔洞区，是本发明中胎体能时刻保持自锐性的根本原因。
从图2d可以看出，利用本发明布拉刀头材料制备的布拉刀头，因为取消了常规的低熔点元素，烧结流料率大大降低，不但保证了胎体的自锐性，也大大拓宽了烧结工艺区间，提高了布拉磨块产品工艺适应性和避免了低熔点元素的流失。
上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (3)

1.一种布拉刀头的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：
S1、制备胎体粉末：所述胎体粉末的各组分按比例称好，使用四维混料机混料1个小时，混料过程中加入铁链，铁链和粉末的质量比为1:5，混料转速20～50rpm，在室温和无保护气体下制备得到所需混合粉末；其中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：70％～80％Fe，10％～15％Cu，5％～10％P，其中的P元素是无机非金属磷元素，且以磷铁的形式加入；
S2、金刚石选择：所述金刚石采用粒径为30/35和35/40的人造单晶金刚石，且两种粒径金刚石的配比为4:6，TTI强度为76～82；
S3、刀头制备：将上述混合的胎体粉末与占其体积40％的金刚石颗粒混合均匀后，装入石墨模具内，装入后使用条形铁片搅拌均匀，组装好模具后在空气中进行热压烧结，热压温度为850℃～860℃，热压压力为130KN，保压时间10min，得到布拉刀头。
2.如权利要求1所述布拉刀头的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述胎体粉末的各组分及重量百分比如下：78％Fe，14％Cu，8％P。
3.一种布拉刀头，其特征在于：由权利要求1或2所述布拉刀头的制备方法制成的布拉刀头。
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