一種復(fù)合粉體材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金剛石工具領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合粉體材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明復(fù)合粉體材料組成及各組分質(zhì)量含量為：Ni：5～10%，Co：0～12%，Cu：15～30%，Sn：5～15%，Zn：0～15%，雜質(zhì)≤1%，余量為Fe。采用預(yù)合金擴(kuò)散方法制取高性能金剛石工具的復(fù)合粉體材料，所述復(fù)合粉體的粒度不大于200目，金剛石工具制備方法包括制粉、壓制、燒結(jié)等步驟，即可制得高性能金剛石工具。該方法流程簡(jiǎn)單、技術(shù)含量高，金剛石工具不易出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，耐磨蝕性能好。制備出的金剛石工具特別適合應(yīng)用于礦山、建筑行業(yè)。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合粉體材料及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金剛石工具領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合粉體材料及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]金剛石工具的性能主要是金剛石和胎體粉末，制造金剛石工具需要根據(jù)切割對(duì)象性能的要求選擇與之相適應(yīng)的胎體材料:既要牢固的粘接金剛石，又要以同步速度磨損，使得工具保持足夠的自銳性。胎體材料的選擇成為金剛石工具制造的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。金屬基金剛石工具中鈷基胎體的綜合性能最好，具有良好的高溫硬性，韌性、自銳性好等。
[0003]鐵基胎體的主要優(yōu)點(diǎn)是:較高的力學(xué)性能，如抗彎強(qiáng)度、硬度等；對(duì)金剛石有較好的潤(rùn)濕性和更高的附著功；對(duì)骨架材料的潤(rùn)濕性好，成本低廉。但常規(guī)鐵粉活性大，極易在空氣中因吸附水蒸汽氧化，強(qiáng)度減弱，脆性增加，進(jìn)而影響金剛石工具的燒結(jié)質(zhì)量。而且鐵基胎體燒結(jié)溫度高、可控工藝范圍窄，對(duì)燒結(jié)溫度、時(shí)間要求嚴(yán)格。這是鐵基金剛石鋸片容易產(chǎn)生金剛石掉粒導(dǎo)致切割效率差、壽命短的主要原因。
[0004]近年來(lái)，我國(guó)粉末生產(chǎn)企業(yè)加大研發(fā)投入，在產(chǎn)品穩(wěn)定性和新產(chǎn)品開發(fā)等方面取得很大的進(jìn)步，同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距正在快速縮小。但是在新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用上，還存在較大的差距，不能滿足我國(guó)粉末冶金的高速發(fā)展需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種復(fù)合粉體材料及其制備方法與應(yīng)用。
[0006]一種復(fù)合粉體材料，其組成及各組分質(zhì)量百分含量如下:
[0007]Ni:5% ~10%，Co:0 ~12%，Cu:15% ~30%，Sn:5% ~15%，Zn:0 ~15%，雜質(zhì)含量
(1%，其余為Fe。
[0008]所述復(fù)合粉體材料中各組分的粒度均不大于200目。
[0009]一種復(fù)合粉體材料的制備方法，首先將N1、Cu或Sn元素粉體材料以熱擴(kuò)散或者直接混合方式加入Fe粉中；然后再將Zn或Co元素分體材料以粘接或者直接混合方式加入，即得到復(fù)合粉體材料。
[0010]所述復(fù)合粉體材料中各組分的粒度均不大于200目。
[0011]一種利用復(fù)合粉體材料制備金剛石工具的方法，其具體步驟如下:
[0012](1)在復(fù)合粉體材料中加入石蠟、金剛石，在混料機(jī)中充分混合0.5~2小時(shí)，在200~400 MPa壓力壓制成型；其中石蠟為復(fù)合粉體材料質(zhì)量的0.1~0.5%，金剛石為復(fù)合粉體材料體積的15~25% ；
[0013](2)在850 V、20 °C溫度下，在氨分解爐還原氣氛中燒結(jié)0.5~I小時(shí)，即制得金剛石工具。
[0014]所述石蠟為液體石蠟，其加入方式為直接添加。
[0015]所述金剛石粒度為30~70目，其加入方式為直接添加。
[0016]所述氨分解爐還原氣氛中氫氣的流量為2.0~5.0 L/min,氮?dú)獗Ｗo(hù)的流量為1.O ~6.0 L/min。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]該方法流程簡(jiǎn)單、技術(shù)含量高，制備出的金剛石工具特別適合應(yīng)用于礦山、建筑行業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的一種金剛石工具復(fù)合粉體材料的掃描電鏡照片。
[0020]實(shí)施例1
[0021]一種金剛石工具復(fù)合粉體材料，其組成及各組分質(zhì)量百分含量為:Ni:7%, Co:0,Cu:20%, Sn:8%, Zn:0，雜質(zhì)≤1%，余量為 Fe。
[0022]制備方法為:
[0023](I)在復(fù)合粉體材料中加入石蠟、金剛石，在混料機(jī)中充分混合I小時(shí)，在350 MPa壓力壓制成型；其中石蠟為復(fù)合粉體材料質(zhì)量的0.2%，金剛石為復(fù)合粉體材料體積的18%。
[0024](2)在880 °C 溫度下，氨分解還原氣氛中燒結(jié)I小時(shí)，即得高性能金剛石工具。
[0025]圖1是本實(shí)施例制備的金剛石工具復(fù)合粉體材料粉體的掃描電鏡照片，由圖1可以看出粉末的表面形貌比較粗糙。
[0026]采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定金剛石工具的硬度為:81.5 (HRB)，扳齒強(qiáng)度為:8 MPa。
[0027]實(shí)施例2
[0028]一種金剛石工具復(fù)合粉體材料，其組成及各組分質(zhì)量百分含量為:Ni:6%, Co:0,Cu:25%, Sn:9%, Zn:5，雜質(zhì)< 1%，余量為 Fe。
[0029]制備方法為:
[0030](I)在復(fù)合粉體材料中加入石蠟、金剛石，在混料機(jī)中充分混合I小時(shí)，在330 MPa壓力壓制成型；其中石蠟為復(fù)合粉體材料質(zhì)量的0.2%，金剛石為復(fù)合粉體材料體積的20%。
[0031](2)在860 °C溫度下，氨分解還原氣氛中燒結(jié)I小時(shí)，即得高性能金剛石工具。
[0032]采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定金剛石工具的硬度為:80 (HRB)，扳齒強(qiáng)度為:7.3 MPa。
[0033]實(shí)施例3
[0034]一種金剛石工具復(fù)合粉體材料，其組成及各組分質(zhì)量百分含量為:Ni:7%, Co:0,Cu:30%, Sn:6%, Zn:9，雜質(zhì)≤1%，余量為 Fe。
[0035]制備方法為:
[0036](I)在復(fù)合粉體材料中加入石蠟、金剛石，在混料機(jī)中充分混合I小時(shí)，在380 MPa壓力壓制成型；其中石蠟為復(fù)合粉體材料質(zhì)量的0.2%，金剛石為復(fù)合粉體材料體積的20%。
[0037](2)在870 °C溫度下，氨分解還原氣氛中燒結(jié)I小時(shí)，即得高性能金剛石工具。
[0038]采用國(guó)際檢測(cè)方法測(cè)定金剛石工具的硬度為:78 (HRB)，扳齒強(qiáng)度為:6.9 Mpa0
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合粉體材料，其特征在于，其組成及各組分質(zhì)量百分含量如下: Ni:5% ~10%，Co:0 ~12%，Cu:15% ~30%，Sn:5% ~15%，Zn:0 ~15%，雜質(zhì)含量≤ 1%,其余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體材料，其特征在于:所述復(fù)合粉體材料中各組分的粒度均不大于200目。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體材料的制備方法，其特征在于，首先將N1、Cu或Sn元素粉體材料以熱擴(kuò)散或者直接混合方式加入Fe粉中；然后再將Zn或Co元素分體材料以粘接或者直接混合方式加入，即得到復(fù)合粉體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合粉體材料中各組分的粒度均不大于200目。
5.利用權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體材料制備金剛石工具的方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)在復(fù)合粉體材料中加入石蠟、金剛石，在混料機(jī)中充分混合0.5~2小時(shí)，在200~400 MPa壓力壓制成型；其中石蠟為復(fù)合粉體材料質(zhì)量的0.1~0.5%，金剛石為復(fù)合粉體材料體積的15~25% ； (2)在850℃、20 °C溫度下，在氨分解爐還原氣氛中燒結(jié)0.5~I小時(shí)，即制得金剛石工具。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備金剛石工具的方法，其特征在于:所述石蠟為液體石蠟，其加入方式為直接添加。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備金剛石工具的方法，其特征在于:所述金剛石粒度為30~70目，其加入方式為直接添加。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備金剛石工具的方法，其特征在于:所述氨分解爐還原氣氛中氫氣的流量為2.0~5.0 L/min，氮?dú)獗Ｗo(hù)的流量為1.0~6.0 L/min。
【文檔編號(hào)】C22C30/06GK104073722SQ201310105163
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】戴赫, 汪禮敏, 王立根, 王磊, 張景懷 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院, 有研粉末新材料（北京）有限公司