CN1759963A - 用于制备预合金粉的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备预合金粉的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a.将合金材料在－50℃～－198℃条件下进行深度冷冻处理；b.将经过深度冷冻处理的合金，在气体保护鄂式破碎机中粉碎至直径3～5cm大小的块状，再进入气体保护带筛球磨机中，磨至所需粒度。本发明的方法可用较低的加工成本获得预合金粉，其加工成本仅为金属材料的1.1～1.3倍，因而可获得大规模推广。

Description

用于制备预合金粉的方法
技术领域
本发明涉及金刚石工具生产中所用金刚石结合剂的制备方法，具体说是涉及一种用于制备预合金粉的方法。
技术背景
目前，国内金刚石工具生产中所用的金刚石结合剂均是以各种单质金属按一定比例机械混合而成，称为机械混合结合剂。而国外先进国家是先将这些单质金属按一定比例制成合金，称为预合金结合剂，这两种结合剂性能比较如下表：
机械混合结合剂与预合金结合剂性能对比表
机械混合结合剂 预合金结合剂
与金刚石接触 有效金属与金刚石部分接触 有效金属与金刚石100％接触
切削性能 一般，烧结过程合金化程度对产品切割性能影响很大 好，已合金化的粉末直接与金刚石结合产品切割性能稳定
本体氧化性 易氧化，任一组分氧化都可能造成全部报废 不易氧化
烧结过程 复杂，需经过合金化阶段后方进入真正烧结阶段 简单，直接进入烧结阶段
温度控制 复杂，必须分阶段升温 简单，直接升温至烧结温度
压力控制 复杂，必须分阶段提升压力 简单，可恒速加压至最高压力
烧结时间 较长 可大大缩短
粉末粒度要求 严格，必须-200目 不严格，-100目即可使用
热压损失 大约4-8％(低熔点组分损失严重) 小，约5-3％(无低熔点组分)
价格 各成分金属粉价格总和 各成分价格总和+加工费
目前，生产预合金结合剂有湿法冶金的共沉淀法和合金熔融雾化法，这两种方法共同的特点是附加加工成本太高，是原金属材料的2～3倍，因而在推广应用上受到一定限制。
为此，也有人提出采用合金直接机械粉碎的方法来生产预合金结合剂。但由于金刚石工具专用预合金是一种极易氧化的金属材料，因而在直接粉碎过程中，物料与空气接触会因氧化而产生很大热量，促使物料进一步氧化，最终得到的是合金的氧化物而不是合金；再者由于合金多为弹性材料，因而在常温下，很多合金无法粉碎。这也就使得这一设想无法实施。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种用于制备预合金粉的方法。本发明方法的加工成本仅为金属材料的1.1～1.3倍，因而可获得大规模推广。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的用于制备预合金粉的方法包括以下步骤：a、将合金材料在-50℃～-198℃条件下进行深度冷冻处理，冷冻处理时间为：0.3～1.5小时；b、将经过深度冷冻处理的合金，在气体保护鄂式破碎机中粉碎后，再进入气体保护带筛球磨机中，磨至所需粒度。
本发明中用于进行深度冷冻处理的介质是由液氮与无水乙醇按1∶1～1∶0的重量配比制备而成。
本发明中经气体保护鄂式破碎机粉碎后的合金直径为3～5cm大小的块状体。
本发明的方法中采用将合金进行深度冷冻处理的理论依据是根据物质的“冷脆”原理：具体讲，随着温度的升高或降低，物质的某些机械性质发生变化。在常温下，金属材料中原子的结合较疏松，因此弹性较好，这意味着金属能吸收较多的受外力冲击所产生的能量；在低温下，原子结合得较紧密，由于弹性差，只能吸收极少的外来能量，因此，低温下的材料容易脆断。在物理上，使材料发生脆化的温度叫做“临界脆化温度”。不同材料，临界脆化温度也不相同。
对于各种不同比例的合金的冷处理温度，即冷脆转变温度，可按照《GB4159-84金属低温夏比冲击试验方法》进行测定。
本发明相比现有技术具有以下有益效果：
1、用较低的加工成本获得预合金粉。
2、本发明所得到的预合金粉，大部分性能优于雾化法，见下表：
本发明方法(冷冻粉碎法)  熔融雾化法
    能源消耗kwhr/T     1500～1800  4000～5000
    合金成分变化情况     合金成分不变  合金中低熔点成分略有减少
    合金粉表面结构     无定形  球形
合金粉烧结活性     烧结活性高烧结温度低  烧结活性低烧结温度高
    回收率(-200～-300目)     100％  60～70％
    生产安全性     常压安全生产  高温高压生产(安全性较低)
    总加工成本(万元/个)     1～1.2  4
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。
实施例1
使用本发明方法处理Fe70Mn25Ni5：
a、将合金材料Fe70Mn25Ni5置于由液氮与无水乙醇按1∶0.5的重量配比制备而成深度冷冻处理介质中，在-80℃～-138℃条件下进行深度冷冻处理，冷冻处理时间为：0.3～1.5小时，冷却介质消耗：0.15～0.2kg/kg合金；
b、将经过深度冷冻处理的合金，在氩气保护鄂式破碎机(型号MPE-100×250武汉某厂生产)中进行粉碎处理(其合金的进料尺寸小于30×100×100mm，出料尺寸小于10×20×20mm)，再进入氩气保护带筛球磨机(型号600型武汉某厂生产)中，磨至所需粒度(其合金的进料尺寸小于10×20×20mm，出料尺寸-200目)。产量可达：50kg/小时
实施例2
使用本发明方法处理Fe50Cu20Ni13Co8Mn4Sn5：
a、将合金材料Fe50Cu20Ni13Co8Mn4Sn5置于由液氮与无水乙醇按1∶1的重量配比制备而成深度冷冻处理介质中，在-90℃～-130℃条件下进行深度冷冻处理，冷冻处理时间为：0.3～1.2小时，冷却介质消耗：0.16～0.2kg/kg合金；
b、将经过深度冷冻处理的合金，在氩气保护鄂式破碎机(型号MPE-100×250武汉某厂生产)中进行粉碎处理(其合金的进料尺寸小于30×100×100mm，出料尺寸小于10×20×20mm)，再进入氩气保护带筛球磨机(型号600型武汉某厂生产)中，磨至所需粒度(其合金的进料尺寸小于10×20×20mm，出料尺寸-200目)。产量可达；45～55kg/小时
实施例3
使用本发明方法处理Fe60Co20Cu10Zn5Sn5：
a、将合金材料Fe60Co20Cu10Zn5Sn5置于由液氮制备而成深度冷冻处理介质中，在-100℃～-130℃条件下进行深度冷冻处理，冷冻处理时间为：0.4～1.5小时，冷却介质消耗：0.18～0.22kg/kg合金；
b、将经过深度冷冻处理的合金，在氩气保护鄂式破碎机(型号MPE-100×250武汉某厂生产)中进行粉碎处理(其合金的进料尺寸小于30×100×100mm，出料尺寸小于10×20×20mm)，再进入氩气保护带筛球磨机(型号600型武汉某厂生产)中，磨至所需粒度(其合金的进料尺寸小于10×20×20mm，出料尺寸-200目)。产量可达：40～55kg/小时
本发明适于制作合金粉范围为：铁：30～70％、镍：0～30％、钛：0～10％、钴：0～50％、锡：0～20％、锰：0～30％、锌：0～20％、铬：0～40％、钨：0～30％、铜：0～30％或碳化钨：0～40％中的任意2～5种元素组成的合金。
本发明方法不仅可以生产金刚石工具专用预合金结合剂，还可以生产合成人造金刚石专用的粉状触媒。

Claims (3)

1、一种用于制备预合金粉的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a、将合金材料在-50℃～-198℃条件下进行深度冷冻处理，冷冻处理时间为：0.3～1.5小时；b、将经过深度冷冻处理的合金，在气体保护鄂式破碎机中粉碎后，再进入气体保护带筛球磨机中，磨至所需粒度。
2、根据权利要求1所述的用于制备预合金粉的方法，其特征在于：用于进行深度冷冻处理的介质是由液氮与无水乙醇按1∶1～1∶0的重量配比制备而成。
3、根据权利要求1所述的用于制备预合金粉的方法，其特征在于：经气体保护鄂式破碎机粉碎后的合金直径为3～5cm大小的块状体。
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