[發明專利]燒結金剛石工具及其用途和制備方法

在審

• 申請號: 201810972117.4
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109202060A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 陳豫章;虢樊英
• 申請（專利權）人: 長沙市薩普新材料有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C9/00;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/10;C22C38/02;C22C26/00;C22C30/02;B28D1/04;B28D1/14;B28D1/18
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 王睿

本發明公開了一種燒結金剛石工具及其用途和制備方法，以解決有效降低對氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等硬脆材料機械加工難度的技術問題。燒結金剛石工具包括含有胎體和固著在胎體上的金剛石顆粒的粉末燒結體，其中，所述胎體主要由按質量份計5?50份的Cu、3?30份的Co、0.5?10份的W和30?80份的Fe構成。燒結金剛石工具的制備方法包括備料、成型及燒結工序，所述備料工序包括獲得含有胎體粉末原料和金剛石顆粒原料的混合粉的操作，其中，所述胎體粉末原料主要由按質量份計5?50份的Cu、3?30份的Co、0.5?10份的W和30?80份的Fe構成。

技術領域

本發明涉及一種金剛石工具，具體涉及一種燒結金剛石工具及其用途和制備方法。

背景技術

目前，對氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等硬脆陶瓷材料的應用需求越發廣泛。由于上述陶瓷材料具有極高的硬度和熔點但韌性又很差，故對它們的機械加工難度非常之高，目前主要采用粉末冶金法和單晶制成法來制造由上述陶瓷材料構成的零件。但是，粉末冶金法和單晶制成法均難以對零件進行精確、完整的一次成型，特別是零件上的沉孔結構、臺階結構和內腔結構等更是難以成型。因此，針對目前的市場需求與制造水平之間的矛盾，一種期望的解決途徑，是通過尋找合適的機械加工工具和機械加工工藝，配合現有加工機床或設備，降低對上述陶瓷材料的機械加工難度。

由于上述陶瓷材料硬度極高，采用高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷的機械加工工具均難以滿足要求，故一般只能選擇金剛石工具。從金剛石工具的制備工藝上劃分，金剛石工具主要可分為燒結金剛石工具和電鍍金剛石工具。其中，燒結金剛石工具是一種將含有胎體粉末原料和金剛石顆粒的混合粉通過成型、燒結等工序后制備而成的粉末燒結體，混合粉中的胎體粉末原料在燒結后形成可將金剛石顆粒緊緊包鑲其上的胎體。然而，現有的燒結金剛石工具主要是鋸片等鋸切工具和鉆頭類工具，因而無法用于成型沉孔結構、臺階結構和內腔結構等通常所需的銑削加工；即便改變這些工具的形狀和結構使之能夠用于特定加工類型，但由于受力、溫度等工作條件的變化，往往難以滿足特定加工類型下的要求。

因此，如要進行沉孔結構、臺階結構和內腔結構等的銑削加工，目前只能使用電鍍金剛石工具。電鍍金剛石工具依靠化學沉積的一層金屬結合劑將一層金剛石顆粒牢牢固定在基體金屬表面，金屬結合劑的厚度約是金剛石顆粒層高度的1/2-2/3，因此具有優異的出刃高度，但在加工上述陶瓷材料時卻表現出以下不足：金剛石顆粒層易剝落導致工具使用壽命較短，進而導致加工過程中換刀次數頻繁，而過多的換刀次數不僅降低工作效率，同時易產生二次對刀誤差和接刀痕跡以致工件報廢；較高的出刃高度容易導致低韌性的陶瓷材料崩缺；加工后工件表面光潔度較差、工件表面質量不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燒結金剛石工具及其用途和制備方法，以解決有效降低對氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等硬脆材料機械加工難度的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種燒結金剛石工具。所述燒結金剛石工具，包括含有胎體和固著在胎體上的金剛石顆粒的粉末燒結體，其中，所述胎體主要由按質量份計5-50份的Cu、3-30份的Co、0.5-10份的W和30-80份的Fe構成。

進一步地是，所述胎體由按質量份百分比計5-50％的Cu、3-30％的Co、0.5-10％的W、0.1-15％的Si和余量的Fe以及不可避免的雜質構成。

進一步地是，所述胎體含有按質量份百分比計10-30％的Cu、5-25％的Co、2-10％的W和2-15％的Si。

進一步地是，所述金剛石顆粒為單晶金剛石顆粒。

進一步地是，所述粉末燒結體具有與該粉末燒結體進行切削加工工作時的旋轉軸相垂直的端面，該端面為銑削加工工作面。