[發(fā)明專利]一種高熵合金胎體金剛石刀頭的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011124135.0 | 申請日： | 2020-10-20 |
| 公開（公告）號： | CN112410599B | 公開（公告）日： | 2022-07-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 熊才華;劉全心 | 申請（專利權(quán)）人： | 湖北銀天鉆石科技有限公司 |
| 主分類號： | C22C1/05 | 分類號： | C22C1/05;C22C26/00;B22F3/14;B22F9/04;B22F1/12;B22F1/18;B22F5/00 |
| 代理公司： | 武漢泰山北斗專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42250 | 代理人： | 程千慧 |
| 地址： | 436000 *** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 合金 金剛石 刀頭 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種高熵合金胎體金剛石刀頭的制備方法，包括以下步驟：步驟1、將Cu粉、Sn粉、Cr粉、Ti粉和Fe粉混合后，采用機(jī)械合金化法，制成高熵預(yù)合金粉末，所述高熵預(yù)合金粉末中Cu粉、Sn粉、Cr粉、Ti粉和Fe粉的原子分?jǐn)?shù)范圍均為5％?35％；步驟2、將金剛石、高熵預(yù)合金粉末、耐磨輔料和改善劑加入三維混料機(jī)內(nèi)，混合攪拌30?60分鐘，攪拌完成后得到粉末料；步驟3、將粉末料裝入石墨模具中，置于真空熱壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié)成型，得到金剛石刀頭。本發(fā)明所制得的刀頭胎體材料的微觀結(jié)構(gòu)具備高熵合金特點(diǎn)，即嚴(yán)重的晶格畸變、原子遲緩擴(kuò)散效應(yīng)、及雞尾酒效應(yīng)，胎體性能得到很大優(yōu)化，表面顯微硬度高，耐蝕性良好，抗拉強(qiáng)度高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金剛石工具技術(shù)領(lǐng)域，具體的講是一種高熵合金胎體金剛石刀頭的制備方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)有金剛石刀頭胎體材料種類繁多，絕大多數(shù)都是采用多種單質(zhì)金屬粉未，或部分基礎(chǔ)性預(yù)合金粉未，按照一定的配比進(jìn)行混合使用。所用的金屬粉末主要有Cu粉、Sn粉、Ni粉、Fe粉、Zn粉、Ti粉、Cr粉、Co粉、WC粉，所使用的預(yù)合金粉末有Cu-Fe合金、Cu-Sn合金、Cu-Zn合金粉未，其他三元或四元預(yù)合金粉末。所用的各種粉末按照一定的配比稱量，經(jīng)過三維混料機(jī)充分混合后，加入一定濃度的金剛石，攪拌均勻，然后放入熱壓燒結(jié)機(jī)中，高溫高壓燒結(jié)成金剛石刀頭。由于該工藝方法難以實(shí)現(xiàn)粉末材料的完全均勻混合，特別是微觀形態(tài)上的混合均勻，與金剛石顆粒接觸的各種單質(zhì)金屬粉末對金剛石的浸潤性和把持力存在巨大差異，以及整個(gè)模具內(nèi)的熱壓燒結(jié)受熱均勻度不足，常常導(dǎo)致金剛石刀頭質(zhì)量不穩(wěn)定，或鉆切不鋒利，或不夠耐磨，或掉粒嚴(yán)重。在傳統(tǒng)的金剛石刀頭制備過程中，Co粉是常用金屬，主要原因是Co對金剛石有很好的包裹效果，使用表面鍍鈦金剛石時(shí)，Ti在熱壓燒結(jié)過程中與Co能形成合金，有效提高胎體對金剛石的包裹效果，大大提高了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。但金屬Co為稀缺資源，特別是我國的Co資源貧乏，因此少Co或無Co金剛石刀頭也在業(yè)界形成共識。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上不足，提供一種高熵合金胎體金剛石刀頭的制備方法，本發(fā)明以高熵合金設(shè)計(jì)原理進(jìn)行胎體材料的整體設(shè)計(jì)，由定量的Cu、Sn、Ti、Cr、Fe五種金屬組成，胎體性能得到優(yōu)化，制成的金剛石刀頭具備高熵合金的特點(diǎn)。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高熵合金胎體金剛石刀頭的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、將Cu粉、Sn粉、Cr粉、Ti粉和Fe粉混合后，采用機(jī)械合金化法，制成高熵預(yù)合金粉末，所述高熵預(yù)合金粉末中Cu粉、Sn粉、Cr粉、Ti粉和Fe粉的原子分?jǐn)?shù)范圍均為5％-35％；
步驟2、將金剛石、高熵預(yù)合金粉末、耐磨輔料和改善劑加入三維混料機(jī)內(nèi)，混合攪拌30-60分鐘，攪拌完成后得到粉末料；
步驟3、將粉末料裝入石墨模具中，置于真空熱壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié)成型，熱壓溫度為850-900℃，壓力240KN，保溫保壓2-3分鐘，得到金剛石刀頭。
進(jìn)一步的，步驟2中，所述高熵合金粉末的粉末粒度為300目，所述耐磨輔料的粉末粒度為250目。
進(jìn)一步的，步驟2中，所述金剛石為鍍鈦金剛石。
進(jìn)一步的，步驟2中，所述金剛石由三種不同粒度的金剛石顆粒組成，包括粒度為(40/45)、(45/50)和(50/60)的金剛石顆粒，其中(40/45)、(45/50)和(50/60)的金剛石顆粒的質(zhì)量比為1:2：1。
進(jìn)一步的，步驟2中，所述改善劑由碳黑和鈦粉混合制成，其中碳黑和鈦粉的質(zhì)量比為1:1-1:0.5。
進(jìn)一步的，步驟2中，所述金剛石、高熵預(yù)合金粉末、耐磨輔料和改善劑的質(zhì)量份數(shù)分別為40-50、20-30、1-20和0.1-1。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
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