[發明專利]一種金剛石工具的制備方法

在審

• 申請號: 201910937105.2
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110586934A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 趙志偉;晉凱;鄭紅娟;陳利霞;千雁菊;毛淑芳
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B22F3/04
• 分類號: B22F3/04;B22F3/105;C22C30/02;C22C32/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于金剛石工具制備領域，涉及一種機械合金化金屬結合劑金剛石工具的制備方法。所述的制備方法包括以下步驟：a、按配方稱取Cu粉、Fe粉、Ni粉、Sn粉，將其機械合金化，得到機械合金化合金粉；b、將步驟a制得的產物和金剛石及納米碳化物（納米WC或納米VC或納米Cr₃C₂）進行混合，加入臨時粘結劑，混合均勻密封放置12～24h；c、采用油壓機將步驟b制得的混合料初壓成型，得到初壓壓坯；d、采用冷等靜壓機將步驟c獲得的壓坯再次壓制，得到致密生坯；e、將步驟d得到的生坯，用微波燒結爐或放電等離子燒結爐燒結，制得機械合金化金剛石工具。本方法具有燒成溫度低、燒成速度快、制作簡單、成本低強度高等特點，易于工業化生產。

技術領域

本發明提供了一種金剛石工具的制備方法，屬于金剛石制品制備技術領域。

背景技術

金剛石制品的性能好壞取決于結合劑對金剛石的把持力及結合劑的強度和硬度。金屬結合劑相對于陶瓷結合劑和樹脂結合劑具有更高的強度和韌性，對金剛石的把持力最好，廣泛應用于切削工具、磨具、勘探鉆頭、鋸片等金剛石制品中。

金屬結合劑的性能不僅僅取決于金屬本身的性質，還取決于金屬粉末的制備工藝及金屬結合劑的制備方法。預合金粉具有良好的分散性，各元素成分均一，從根本上避免了金屬在高溫燒結時的偏析問題。由于元素分布均勻，粒徑較小，降低了金屬結合劑燒結所需的激活能，提高結合劑強度和硬度，降低燒結溫度，節約能源，降低生產成本，避免金剛石被燒傷。

機械合金化法制備預合金粉，相對于霧化法和共沉淀法制備預合金粉，工藝簡單，成本極大降低，節約資源，在預合金粉要求不高的情況下非常適合采用此方法。因此，探索機械合金化法預合金粉的制備及燒結工藝勢在必行。

微波燒結法和放電等離子燒結法都能快速均勻地加熱材料而不會引起結合劑開裂或在結合劑內形成熱應力，使金屬結合劑內部形成均勻的細晶結構，進而改善金屬結合劑的性能，增強金剛石制品的強度、硬度，提高金剛石工具的綜合性能。另外，采用微波燒結和放電等離子燒結能夠降低燒結溫度，縮短燒結時間，且制備的金屬組織更均勻、更致密。

另外，納米碳化物（WC、VC、Cr₃C₂）具有高熔點、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、彈性模量大等特性。此外，該碳化物具有較高的比表面積及反應活性。作為增強材料，可以降低基體的燒結溫度，并進一步提高基體的強度、硬度等。

因此，為了更好地提高金屬結合劑金剛石制品的性能，有必要探索一種可實現低溫、快速制備高強度、高韌性、高硬度金剛石制品的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備金剛石工具的新方法，以便得到性能優良的金剛石工具，以便更好滿足現代工業對高性能金剛石工具的迫切需求。該方法具有節約能源、降低生產成本，且工藝簡單等特點。

本發明的金剛石工具的制備方法包括以下步驟：

a、按質量百分比取42～62％的銅粉（粒徑1～3μm）、20～40％的鐵粉（粒徑1～3μm）、5～15％的鎳粉（粒徑1～3μm）、3~13%的錫粉（粒徑1～3μm），加入適量無水乙醇，在球磨機中均勻混合，在干燥箱中干燥后，制得機械合金化預合金粉；

b、將步驟a制得的混合料與100～170目的金剛石及納米碳化物（納米WC或納米VC或納米Cr₃C₂）以適當比例混合均勻，加入臨時粘結劑，混勻，密封放置12～24h；

c、將步驟b制得的產物用單軸油壓機初壓成型，制得初壓壓坯；

d、采用冷等靜壓機將步驟c獲得的壓坯壓制成致密壓坯，并干燥12～16h；

e、將步驟d得到的壓坯放入微波燒結爐或放電等離子燒結爐中燒結，制得本發明的金屬結合劑金剛石工具。