[發明專利]一種金剛石復合材料、其制備方法、繩鋸串珠及繩鋸機

在審

• 申請號: 202011528206.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112622057A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張偉;劉詠;彭英博
• 申請（專利權）人: 中南大學;江西昊泰冶金科技有限公司
• 主分類號: B28D1/08
• 分類號: B28D1/08;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任潔芳

本申請公開了一種金剛石復合材料，包括：表面金屬化處理的金剛石；FeCoCrNiMo合金粉末；所述表面金屬化處理的金剛石占復合材料的質量百分比為4?20wt.％。本申請還提供一種上述復合材料的制備方法、制備的繩鋸串珠及繩鋸機。本申請提供的制備方法，提高了金剛石/基體界面結合強度，提高了基體對增強相顆粒的把持力，進而提高所制備的金剛石復合材料、繩鋸串珠、繩鋸機的使用壽命。

技術領域

本申請涉及材料制備技術領域，特別是涉及一種金剛石復合材料、其制備方法、繩鋸串珠及繩鋸機。

背景技術

金剛石繩鋸是石材礦山開采所使用的主要加工工具。金剛石繩鋸的核心部件是金剛石串珠材料。目前，金剛石繩鋸串珠的主要制備技術是傳統的粉末冶金方法，采用冷壓+熱等靜壓工藝，將金剛石與選定的胎體材料均勻混合或制粒后，再與基體組合進行燒結，然后在800～900℃進行等靜壓處理，得到較高性能金剛石繩鋸。但該技術壓頭損耗大、成本較高，串珠間有空隙、不易達到高致密度，而且制備的金剛石串珠最小外徑只能達到6.7mm。

縮小金剛石串珠直徑，使其可以應用于嚴格要求切縫大小的領域，特別是珍貴石材的領域，具有重要意義。小直徑金剛石串珠繩鋸在石材加工上的應用，在節省石材資源、降低成本的同時，還能減少生產能耗，提高生產效率，使得加工手段更加環保。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的第一個目的為提供一種金剛石復合材料；本發明的第二個目的為提供一種制備上述金剛石復合材料的方法；本發明的第三個目的為提供一種繩鋸串珠；本發明的第四個目的為提供一種繩鋸機；本申請金屬基體選用FeCoCrNiMo體系高熵合金粉末，并將金剛石顆粒表面金屬化，選取激光熔化(SLM)3D打印快速成型制備復合材料，提高了金剛石/基體界面結合強度，提高了基體對增強相顆粒的把持力，進而提高所制備的金剛石復合材料、尤其是繩鋸串珠的使用壽命。

本發明提供的技術方案如下：

一種金剛石復合材料，包括：

表面金屬化處理的金剛石；

FeCoCrNiMo合金粉末；

所述表面金屬化處理的金剛石占復合材料的質量百分比為4-20wt.％。

優選地，所述FeCoCrNiMo合金粉末中，Fe、Co、Cr、Ni、Mo的原子比具體為(20-30):(20-30):(20-30):(1-8)。

優選地，所述FeCoCrNiMo合金粉末中，Fe、Co、Cr、Ni、Mo的原子比具體為(24-25):(24-25):(24-25):(3-5)。

優選地，所述FeCoCrNiMo合金粉末的粒徑為45-90μm。

優選地，所述表面金屬化處理的金剛石具體為：表面從內到外依次鍍有Ti鍍層和Ni鍍層的金剛石。

優選地，所述Ti鍍層厚度為0.1-3μm；所述Ni鍍層的厚度為5-50μm；未經表面金屬化處理前的金剛石粒徑為50-200μm。

一種制備上述任一項所述的金剛石復合材料的方法，包括以下步驟：

對金剛石進行表面金屬化處理；

將表面金屬化處理的金剛石與FeCoCrNiMo合金粉末混勻，制成混合粉末，烘干；

根據復合材料的模型切片分層，得到各截面的數據，導入3D打印設備；

將3D打印設備的成型腔抽真空，通入保護氣體，然后使用混合粉末進行3D打印成型；其中，3D打印的成形參數為：激光功率100-400W，掃描速度200-1000mm/s，鋪粉厚度0.05-0.07mm，激光線能量密度0.1-0.6J/mm。

優選地，使用磁控濺射的方法對金剛石進行表面金屬化處理；和/或，