[發明專利]一種金屬結合劑金剛石工具及其制備方法

在審

• 申請號: 202110872977.2
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113770926A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 文平;向剛強;張鳳林;黃耀杰;孫會冰;陶洪亮;尹育航
• 申請（專利權）人: 廣東奔朗新材料股份有限公司
• 主分類號: B24D3/10
• 分類號: B24D3/10;B24D3/34;B24D18/00
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 揭沖

1.一種金屬結合劑金剛石工具，其特征在于，由如下重量份數計的組分組成：70-90份的金屬結合劑、9-20份的金剛石磨料和1-10份的納米增強材料，所述金屬結合劑以Fe粉和Al粉為原料，Fe粉和Al粉的質量比為7:1-1:1，所述納米增強材料為納米金剛石、碳納米洋蔥、納米石墨烯和納米碳管中的一種或兩種以上的混合物。

2.根據權利要求1所述的一種金屬結合劑金剛石工具，其特征在于，所述金屬結合劑、所述金剛石磨料和所述納米增強材料之間的質量比為80:19:1-7:2:1。

3.根據權利要求1所述的一種金屬結合劑金剛石工具，其特征在于，所述Fe粉和所述Al粉的粒度范圍均為10-100μm。

4.根據權利要求1所述的一種金屬結合劑金剛石工具，其特征在于，所述納米增強材料的粒度范圍為5-100nm。

5.一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)納米懸浮液的制備：將納米增強材料加入到酒精溶液中，再加入硬脂酸，超聲波分散，制備成均勻分散的納米懸浮液；

2)機械合金化粉末的制備：將Fe粉和Al粉按照配方量混合，將混合粉體進行機械合金化球磨處理，制得機械合金化粉末；

3)原料的配混：將納米懸浮液、機械合金化粉末和金剛石磨料按照配方量混合，并放入球磨機內充分混合均勻，真空干燥，得到混合均勻的粉料；

4)冷壓成型：將混合均勻的粉料進行冷壓成型，得到坯體；

5)快速燒結處理：將坯體加熱到900-1200℃，保溫1-120s，再冷卻降溫至500-900℃，保溫5-40min，之后隨燒結爐降至室溫，得到金剛石磨具，升溫階段的燒結壓力為20-100MPa，保護氣氛為氬氣或氮氣。

6.根據權利要求5所述的一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，在納米懸浮液的制備步驟中，所述納米增強材料按照質量分數1-10％加入酒精溶液中，硬脂酸按照質量分數1-10％加入酒精溶液中，超聲波分散時間為0.5-2h。

7.根據權利要求5所述的一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，在機械合金化粉末的制備步驟中，機械合金化球磨處理采用150-350r/min的轉速，球磨時間為3-15h。

8.根據權利要求5所述的一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，在原料的配混的步驟中，球磨機的轉速為100-350r/min，球磨時間0.5-5h，球料比為5:1-15:1。

9.根據權利要求5所述的一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，在冷壓成型的步驟中，冷壓壓力為100-250MPa，坯體的壓坯致密度為40-60％。

10.根據權利要求5所述的一種金屬結合劑金剛石工具的制備方法，其特征在于，在快速燒結處理的步驟中，升溫階段采用30-50℃/min的升溫速率，冷卻降溫階段采用30-60℃/min的冷卻速率。