[實(shí)用新型]含鈦銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備流水線設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201621032496.1
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206702223U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敬國;張少明;王立根;戴赫;李晨飛;孟德榮;劉一浪;楊中元;汪禮敏;胡強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 有研粉末新材料（北京）有限公司
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F1/00;B22F3/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含鈦銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備流水線設(shè)備。具體說是一種含元素Ti、錫等的銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備裝置，制備的復(fù)合粉末用于金剛石刀頭的制備，可以改善金剛石胎體材料與金剛石界面浸潤和粘結(jié)，提高金剛石工具的綜合性能。

背景技術(shù)

近年來，我國金剛石和金剛石工具工業(yè)有了飛躍的發(fā)展，從數(shù)量的飛躍并開始了從質(zhì)量上的提升。為提高金剛石工具的使用壽命和性能，金剛石業(yè)界研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)是如何加強(qiáng)合金胎體材料對金剛石的冶金結(jié)合力，改善金剛石胎體對金剛石的浸潤性。

上世紀(jì)七十年代，研究發(fā)現(xiàn)在銅、銀等低熔點(diǎn)釬焊合金中添加了適量強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti、Cr等之后，該合金對金剛石的浸潤性有了顯著的改善，其浸潤角均可少于45度，合金成分調(diào)配合適時(shí)，其浸潤角甚至可以達(dá)到0度，這種合金可以實(shí)現(xiàn)對金剛石冶金焊接。其機(jī)理是：當(dāng)添加了適量強(qiáng)碳化物形成元素(Ti、Cr)于銅、銀合金之后，在釬焊溫度下，溶液中Ti、Cr元素優(yōu)先與由碳原子構(gòu)成的金剛石表面產(chǎn)生界面反應(yīng)，生成相應(yīng)的碳化物(TiC、Cr₂C₃)牢固地附著在金剛石表面上，合金溶液通過對界面生成碳化物的浸潤和焊接(粘結(jié))而實(shí)現(xiàn)對金剛石的浸潤和焊接(粘結(jié))。已經(jīng)證實(shí)常用的十種強(qiáng)碳化物的形成元素Ti、Zr、Cr、V、Ta、Nb、Ha、W、Mo、Si，對金剛石均有類似的界面反應(yīng)生成碳化物，均在不同程度上改善了釬焊銅、銀合金對金剛石浸潤和焊接(粘結(jié))。

將這種焊接機(jī)理應(yīng)用于金剛石工具：金剛石拉絲模、金剛石刀頭及孕鑲式金剛石工具生產(chǎn)制造上，由于實(shí)現(xiàn)了對金剛石的冶金焊接(粘結(jié))，增強(qiáng)合金基體(胎體)對金剛石的嵌鑲與粘結(jié)力，顯著提高了金剛石工具的壽命。

縱觀國內(nèi)外強(qiáng)碳化物形成元素對金剛石結(jié)合力方面的研究和應(yīng)用，主要包括“金剛石表面金屬化和包覆技術(shù)”，“改善金剛石胎體材料與金剛石界面浸潤和粘結(jié)技術(shù)”。

“金剛石表面金屬化和包覆技術(shù)”普遍采用真空微蒸方法在金剛石顆粒表面鍍鈦，使金剛石與鍍層之間形成了金屬碳化物鍍層結(jié)構(gòu)，鍍層與金剛石發(fā)生了鍵合，而在表面層為純金屬鈦，鍍鈦層與金剛石結(jié)合力大于140MPa，這種結(jié)構(gòu)使金剛石脫離率降低，出刃高度增加，且避免有害雜質(zhì)影響金剛石性能。但這種鍍鈦技術(shù)對制造設(shè)備和原材料要求高，影響質(zhì)量不穩(wěn)定因素多，成熟技術(shù)掌握在一兩個(gè)研究所和學(xué)校，且成本高；而且金屬鈦和胎體材料的結(jié)合工藝溫度偏高。

“改善金剛石胎體材料與金剛石界面浸潤和粘結(jié)技術(shù)”是對金剛石胎體材料的設(shè)計(jì)，提高燒結(jié)后的金剛石界面和胎體材料的浸潤性。主要方法有：強(qiáng)碳化物形成元素與主體材料混合法、霧化法。混合法制作工藝簡單，但存在以下問題：各元素粉末松裝比重相差較大，成份不均勻，容易產(chǎn)生制品成份偏析，影響工具質(zhì)量穩(wěn)定性。霧化法生產(chǎn)的胎體粉末由于每個(gè)粉末顆粒都包含組成合金的各種金屬元素，成份均勻性相當(dāng)好。由于霧化粉末共熔點(diǎn)較合金中單元素熔點(diǎn)要低得多，因此燒結(jié)溫度低。因此霧化法生產(chǎn)的預(yù)合金粉末在金剛石工具胎體材料中得到了應(yīng)用。由于含強(qiáng)碳化物形成元素，如：Ti、Cr等，屬于活性金屬，采用水霧化大氣中生產(chǎn)，損耗很大，如：銅80％錫13％鈦7％合金粉采用水霧化生產(chǎn)，金屬損耗率10-20％，從社會和經(jīng)濟(jì)效益考慮，都是不經(jīng)濟(jì)的。另外，含強(qiáng)碳化物形成元素的合金粉可以采用真空氬氣霧化來生產(chǎn)，但粉末呈球形或近球形，松裝比重大，壓制成形很差，尤其是對最近發(fā)展起來的金剛石工具刀頭冷壓生產(chǎn)工藝無法使用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種含鈦銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備流水線設(shè)備，其特征在于，該復(fù)合材料的制備流水線設(shè)備由真空熔煉爐、球磨機(jī)、三維混料機(jī)、氫氣燒結(jié)爐、破碎篩分機(jī)按照制備工藝流程串聯(lián)布置成銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備流水線。

所述含鈦銅基金剛石胎體復(fù)合材料的制備流水線在真空熔煉爐前設(shè)置電解銅板和純鈦材料的配料裝置；在真空熔煉爐后設(shè)置銅鈦復(fù)合中間合金保存容器；

所述球磨機(jī)配置氬氣瓶，用于球磨機(jī)球磨機(jī)將中間合金制備成超細(xì)銅鈦合金粉末時(shí)的氬氣保護(hù)。

所述破碎篩分機(jī)由破碎機(jī)和篩網(wǎng)構(gòu)成。