[發明專利]一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法

有效

• 申請號: 201711468504.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109986082B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 柴遼江
• 申請（專利權）人: 江蘇友和工具有限公司
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F5/00;B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法，包括以下步驟：S1、將鐵粉和結合劑微粒，置于高能球磨機中球磨，得強化后的機械合金化微粒；S2、用機械合金化微粒冷壓成鐵劑基體；S3、取機械合金化微粒加造孔材料，得胎體粉末，冷壓成薄坯，打孔，布置金剛石，將薄坯組合制成刀頭形狀，燒結即得金剛石刀頭；S4、使用焊接材料將金剛石刀頭焊接在鐵劑基體上，得金剛石工具半成品，將金剛石工具半成品裝模、熱壓燒結、拆模、磨弧、開刃和修整即得鐵劑基體和結合劑的金剛石工具。本發明提出的制備方法，環境友好，制備成本低，基體和金剛石的結合力強，刀頭的硬度和強度高，鋒利度好，耐磨性好。

技術領域

本發明涉及金剛石工具的制備技術領域，尤其涉及一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法。

背景技術

金剛石鋸片是一種切割工具，廣泛應用于混凝土、耐火材料、石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金剛石鋸片主要由基體與刀頭兩部分組成，其中，基體是主要支撐部分，而刀頭主要起的是切割作用。而刀頭中使用的胎體多數為鈷基胎體或是鐵基胎體，相對鈷基胎體而言鐵基胎體的變形性要遠大于鈷基胎體，且工具鋒利度較差，但耐磨性能要明顯高于鈷基胎體。而且金剛石鋸片上的刀頭通常會使用胎體結合劑，金屬結合劑是胎體結合劑中使用最廣泛的一種，其是20世紀50年代開始使用的，發達國家使用鈷結合劑制造了金剛石工具；直到80年代捷克一家公司才研究了鐵鋁銅結合劑用于制造金剛石工具，90年代中國華僑大學陳先教授成功選用含鐵50％左右的配方制備了用于切割石材的金剛石刀頭，增大了鐵在金屬結合劑中的用量，減少了銅、鈷、鉻等元素對環境的污染。基于現有技術中存在的不足，本發明提出一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法。

一種基于鐵劑基體和結合劑的金剛石工具的制備方法，包括以下步驟：

S1、機械合金化微粒的制備：選取電解鐵粉、還原鐵粉、鑄鐵粉、活化超細鐵粉或磷鐵粉中任意兩種，置于高能球磨機中，同時加入結合劑微粒，進行混合，其中，結合劑微粒為板狀Al₂O₃、SiC、CeO₂、Y₂O₃、Zr0₂、C或金剛石中的任意一種，隨著球磨碾壓和高動能撞擊，鐵粉顆粒變形，形成層狀結構，在高能球磨過程中結合劑微粒植入矩陣，繼續高能球磨即得到強化后的機械合金化微粒；

S2、基體的制備：用步驟S1制備的機械合金化微粒冷壓成鐵劑基體，備用；

S3、刀頭的制備：取步驟S1制備的機械合金化微粒，加入造孔材料，混合均勻得胎體粉末，然后將胎體粉末冷壓成片狀的薄坯，再按照金剛石的排布方式在薄坯上打孔，然后將金剛石定向有序的布置在薄坯上，然后將若干個薄坯組合在一起置于冷壓機中制成刀頭形狀，然后轉移至真空燒結爐中，于410～420℃燒結20～30min，即得金剛石刀頭；

S4、基體和金剛石刀頭的結合：使用焊接材料將步驟S3制備的金剛石刀頭牢固的焊接在步驟S2制備的鐵劑基體上，得金剛石工具半成品，將金剛石工具半成品豎向裝模，進行熱壓燒結，并對模具施加橫向壓力，燒結結束后進行拆模、磨弧、開刃和修整即得鐵劑基體和結合劑的金剛石工具。

優選的，所述造孔材料為碳酸銨、石墨粒或陶瓷球中的任意一種。

優選的，所述薄坯的層數比金剛石的層數少一層。

優選的，所述焊接材料包括以下重量百分比的原料：銅20％～30％，錫2％～6％，鋅0.5％～1.5％，余量為鐵粉。

優選的，所述焊接材料包括以下重量百分比的原料：銅25％，錫4％，鋅1％，鐵粉70％。