CN115476283A - 一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法，属于烧结超硬材料锯片制造技术领域。将混以微量稀土元素的Co粉粘结在超硬磨粒周围，使用低温预烧结制造出预烧结超硬颗粒，再将这些预烧结颗粒混进烧结超硬材料锯片切齿的胎体中，通过烧结工艺制造出超硬材料锯片切齿。通过所发明的方法可以节约大量贵金属Co；锯片切齿内部磨粒不会出现热损伤；由于这种方法可以提高胎体材料对超硬磨粒的润湿性和粘结性，比单独使用Cu基、Ni基和Fe基等廉价胎体材料制造的超硬材料锯片切齿的性能大为提高，从而实现用较低的成本制造出高性能的产品。
Description
技术领域
本发明属于烧结超硬材料锯片制造技术领域，具体是一种利用Co粉混以微量稀土元素低温预烧结超硬磨粒制造高性能超硬材料锯片切齿的方法，所制造的烧结超硬材料锯片切齿用于加工各类石材、陶瓷、玻璃、单晶硅和金属合金等材料。
背景技术
金刚石和立方氮化硼(CBN)是两种最常见的磨料，金刚石用以加工石材、陶瓷、玻璃、单晶硅和有色金属合金，CBN用以加工钢铁、锰合金等黑色金属。为了发挥这些磨料的作用，必须将它们以各种方式固结起来，常见的固结方式有：烧结、电镀和钎焊。烧结超硬材料锯片切齿属多层超硬磨料锯片切齿，胎体材料和加工工艺可调性强，兼顾了使用寿命和锋利性两种锯片切齿的使用要求，在目前和可预见的将来，烧结超硬材料锯片切齿都是市场的主流产品。
烧结超硬材料锯片切齿常用的金属胎体有Cu基、Ni基、Fe基和Co基金属材料，前三种胎体材料相对廉价，但性能不如钴基胎体，钴被认为是最出色的结合剂金属。与其它胎体相比，钴基胎体具有对超硬材料的润湿性和粘结性好、耐磨性好等优点。对于钴基胎体而言，尤以纯钴效果最好，国际上高端超硬材料锯片切齿的胎体皆用纯钴。但钴是一种昂贵的资源有限的战略金属，锯片切齿胎体全用纯钴，成本极高。
如果利用钴粉和超硬磨粒预烧结形成预烧结颗粒，再将这些颗粒加进其它廉价的诸如Cu基、Ni基、Fe基等锯片切齿胎体中，既可以降低制造成本，又可以提高锯片切齿的使用性能。稀土是一种常用的活性元素，在钴粉和超硬磨粒预烧结过程中混以微量稀土元素，由于在超硬磨粒表面形成的多相共存效应，可在较低烧结温度和较短烧结时间下促进钴粉对超硬磨粒的快速粘结，保证超硬磨粒不受热损伤，维持好的切削能力。故而，本发明将利用Co粉混以微量稀土元素低温预烧结超硬磨粒以制造高性能超硬材料锯片切齿。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用Co粉混以微量稀土元素低温预烧结超硬磨粒制造高性能超硬材料锯片切齿的方法。这种方法可以提高胎体材料对超硬磨粒的润湿性和粘结性，比单独使用Cu基、Ni基和Fe基等廉价胎体材料制造的超硬材料锯片切齿的性能大为提高，能够大大降低使用纯钴胎体制造高端产品的高成本，具有良好的应用前景。
本发明所采取的技术方案是一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法，包括下列步骤：
(1)选择预烧结原料：原料为200～500目Co粉和200～500目的稀土La粉；
(2)选择磨料：磨料为50～100目的金刚石或CBN；
(3)选择锯片切齿胎体原料：原料为300/400目的Cu、Mo、Sn混合粉(6～8wt.％Mo、10wt.％Sn、余为Cu)，原料为300/400目的Ni、Cu、Sn混合粉(5～9wt.％Cu、3wt.％Sn、余为Ni)，或原料为300/400目的Fe、Mn、Sn混合粉(6～8wt.％Mn、10wt.％Sn、余为Fe)；
(4)制作预烧结混合粉；
(5)润湿磨粒：将5～10wt.％的液态石蜡加入一定量的磨料中，并充分混合；
(6)将20～30wt.％的预烧结混合粉加到润湿后的磨粒中，震动，造粒，筛分，喷洒陶瓷粉作隔离剂，进行预烧结；
(7)将预烧结颗粒震动，用水冲洗，晾干备用；
(8)将预烧结颗粒按10～30wt.％的比例加入锯片切齿胎体原料，充分混合搅拌；
(9)冷压成型，制作超硬材料锯片切齿毛坯，工艺参数为：用压力为50～75MPa，保压时间为5～10min，将混以预烧结磨粒的混合粉末冷压成型；
(10)热压烧结，制作超硬材料锯片切齿，工艺参数为：在真空或纯氩环境下，热压温度为650～900℃，热压压力为15～30MPa，热压时间为2～4min，保温时间为5～8min。
所述的制作预烧结混合粉，具体是将一定量的Co粉和0.1～0.3wt.％的稀土La粉充分均匀混合。
所述的预烧结，具体工艺是：在真空环境下，烧结温度为450～650℃，保温时间为30～45min。
本发明通过利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿方法的优点为：
(1)利用本发明工艺制造的超硬材料锯片切齿，可以实现胎体材料对超硬磨粒良好的润湿、粘结和包埋；
(2)利用本发明工艺制造的超硬材料锯片切齿，其内部磨粒不会出现热损伤，能够保持磨粒良好的加工性；
(3)利用本发明工艺制造的超硬材料锯片切齿，可以节约大量贵金属Co，从而实现用较低的成本制造出高性能的产品。
具体实施方式
结合给出的实施例，对本发明加以具体说明：
实施例1：利用低温预烧结金刚石制造Cu基胎体金刚石锯片切齿。
包括以下步骤：
(1)选择预烧结原料：原料为200目Co粉和200目的稀土La粉；
(2)选择磨料：磨料为50目的金刚石；
(3)选择锯片切齿胎体原料：原料为300/400目的Cu、Mo、Sn混合粉(6wt.％Mo、10wt.％Sn、余为Cu)；
(4)制作预烧结混合粉；
(5)润湿金刚石磨粒：将5wt.％的液态石蜡加入一定量的金刚石磨料中，并充分混合；
(6)将20wt.％的预烧结混合粉加到润湿后的金刚石磨粒中，震动，造粒，筛分，喷洒陶瓷粉作隔离剂，进行预烧结；
(7)将预烧结颗粒震动，用水冲洗，晾干备用；
(8)将预烧结颗粒按10wt.％的比例加入锯片切齿胎体原料中，充分混合搅拌；
(9)冷压成型，制作金刚石锯片切齿毛坯，工艺参数为：用压力为50MPa，保压时间为5min，将混以预烧结金刚石磨粒的混合粉末冷压成型；
(10)热压烧结，制作金刚石锯片切齿，工艺参数为：在真空或纯氩环境下，热压温度为650℃，热压压力为15MPa，热压时间为2min，保温时间为5min。
所述的制作预烧结混合粉，具体是将一定量的Co粉和0.1wt.％的稀土La粉充分均匀混合。
所述的预烧结，具体工艺是：在真空环境下，烧结温度为450℃，保温时间为30min。
实施例2：利用低温预烧结金刚石制造Ni基胎体金刚石锯片切齿。
包括以下步骤：
(1)选择预烧结原料：原料为500目Co粉和500目的稀土La粉；
(2)选择磨料：磨料为100目的金刚石；
(3)选择锯片切齿胎体原料：原料为Ni、Cu、Sn混合粉(9wt.％Cu、3wt.％Sn、余为Ni)；
(4)制作预烧结混合粉；
(5)润湿金刚石磨粒：将10wt.％的液态石蜡加入一定量的金刚石磨料中，并充分混合；
(6)将30wt.％的预烧结混合粉加到润湿后的金刚石磨粒中，震动，造粒，筛分，喷洒陶瓷粉作隔离剂，进行预烧结；
(7)将预烧结颗粒震动，用水冲洗，晾干备用；
(8)将预烧结颗粒按30wt.％的比例加入锯片切齿胎体原料，充分混合搅拌；
(9)冷压成型，制作超硬材料锯片切齿毛坯，工艺参数为：用压力为75MPa，保压时间为10min，将混以预烧结磨粒的混合粉末冷压成型；
(10)热压烧结，制作超硬材料锯片切齿，工艺参数为：在真空或纯氩环境下，热压温度为900℃，热压压力为30MPa，热压时间为4min，保温时间为8min。
所述的制作预烧结混合粉，具体是将一定量的Co粉和0.3wt.％的稀土La粉充分均匀混合。
所述的预烧结，具体工艺是：在真空环境下，烧结温度为650℃，保温时间为45min。
实施例3：利用低温预烧结金刚石制造Fe基胎体CBN锯片切齿。
包括下列步骤：
(1)选择预烧结原料：原料为300目Co粉和300目的稀土La粉；
(2)选择磨料：磨料为70目的CBN；
(3)选择锯片切齿胎体原料：原料为300/400目的Fe、Mn、Sn混合粉(7wt.％Mn、10wt.％Sn、余为Fe)；
(4)制作预烧结混合粉；
(5)润湿磨粒：将8wt.％的液态石蜡加入一定量的CBN磨料中，并充分混合；
(6)将25wt.％的预烧结混合粉加到润湿后的CBN磨粒中，震动，造粒，筛分，喷洒陶瓷粉作隔离剂，进行预烧结；
(7)将预烧结颗粒震动，用水冲洗，晾干备用；
(8)将预烧结颗粒按20wt.％的比例加入锯片切齿胎体原料，充分混合搅拌；
(9)冷压成型，制作超硬材料锯片切齿毛坯，工艺参数为：用压力为60MPa，保压时间为8min，将混以预烧结磨粒的混合粉末冷压成型；
(10)热压烧结，制作超硬材料锯片切齿，工艺参数为：在真空或纯氩环境下，热压温度为800℃，热压压力为20MPa，热压时间为3min，保温时间为7min。
所述的制作预烧结混合粉，具体是将一定量的Co粉和0.2wt.％的稀土La粉充分均匀混合。
所述的预烧结，具体工艺是：在真空环境下，烧结温度为550℃，保温时间为40min。
以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法，其特征在于：
包括下列步骤：
(1)选择预烧结原料：原料为200～500目Co粉和200～500目的稀土La粉；
(2)选择磨料：磨料为50～100目的金刚石或CBN；
(3)选择锯片切齿胎体原料：原料为300/400目的Cu、Mo、Sn混合粉(6～8wt.％Mo、10wt.％Sn、余为Cu)，原料为300/400目的Ni、Cu、Sn混合粉(5～9wt.％Cu、3wt.％Sn、余为Ni)，或原料为300/400目的Fe、Mn、Sn混合粉(6～8wt.％Mn、10wt.％Sn、余为Fe)；
(4)制作预烧结混合粉；
(5)润湿磨粒：将5～10wt.％的液态石蜡加入一定量的磨料中，并充分混合；
(6)将20～30wt.％的预烧结混合粉加到润湿后的磨粒中，震动，造粒，筛分，喷洒陶瓷粉作隔离剂；
(7)进行预烧结，将预烧结颗粒震动，用水冲洗，晾干备用；
(8)将预烧结颗粒按10～30wt.％的比例加入锯片切齿胎体原料，充分混合搅拌；
(9)冷压成型，制作超硬材料锯片切齿毛坯，工艺参数为：用压力为50～75MPa，保压时间为5～10min，将混以预烧结磨粒的混合粉末冷压成型；
(10)热压烧结，制作超硬材料锯片切齿，工艺参数为：在真空或纯氩环境下，热压温度为650～900℃，热压压力为15～30MPa，热压时间为2～4min，保温时间为5～8min。
2.根据权利要求1所述的一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法，其特征在于：步骤(4)所述的制作预烧结混合粉，具体是将一定量的Co粉和0.1～0.3wt.％的稀土La粉充分均匀混合。
3.根据权利要求1所述的一种利用低温预烧结磨粒制造超硬材料锯片切齿的方法，其特征在于：步骤(7)所述的预烧结，具体工艺是：在真空环境下，烧结温度为450～650℃，保温时间为30～45min。
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