專利名稱：一種燒結(jié)-釬焊制作金屬基金剛石節(jié)塊的方法
一種燒結(jié)-釬焊制作金屬基金剛石節(jié)塊的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領(lǐng)域，主要是針對金屬基金剛石節(jié)塊的制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
高溫釬焊單層金剛石工具具有結(jié)合強(qiáng)度高，有利于環(huán)境保護(hù)，磨料出露高，磨料有效利用率高，壽命長等優(yōu)異特性，有著廣泛的應(yīng)用。
N1-Cr-B-Si釬料具有對金剛石潤濕性優(yōu)良、耐磨性好等特點(diǎn)，是目前釬焊金剛石工具應(yīng)用最廣泛的釬料。采用N1-Cr-B-Si釬料對金剛石釬焊能夠在金剛石的表面形成碳化物，提高了金剛石與釬料的連接強(qiáng)度，因此常用于制造單層釬焊金剛石工具，該類工具具有出露高、磨料把持強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。但該釬料原先是用于焊接高溫合金等高強(qiáng)度材料，因此具有耐磨性、硬度、強(qiáng)度均較高的特點(diǎn)，而在使用過程中金剛石工具需要連接層即釬料層適度磨損以使金剛石磨料適時出露，因此N1-Cr合金對于焊接金剛石磨料來講，其硬度、強(qiáng)度有些偏高。本發(fā)明通過在N1-Cr-B-Si合金中添加一定量的Cu元素，即形成N1-Cr-Cu-B-Si合金粉，主要基于以下幾方面:l、Cu與Ni能無限互溶；2、單質(zhì)Cu的熔點(diǎn)、強(qiáng)度、硬度均低于單質(zhì)Ni。3、Cu元素對金剛石不是觸媒，而Ni元素是觸媒，Cu元素不會對金剛石有熱損傷。
釬焊單層金剛石工具由于只有單層磨料，而采用N1-Cr合金進(jìn)行釬焊多層金剛石工具制造，會發(fā)生磨料難以出露的缺點(diǎn)，因此受到限制。
燒結(jié)型金屬結(jié)合劑工具多以青銅、鐵基、鎳基等金屬作為結(jié)合劑，用高溫?zé)Y(jié)法制造，成型性好，耐高溫，導(dǎo)熱性耐磨性好，使用壽命長，可承受較大負(fù)荷，但使用過程中由于金剛石磨料把持強(qiáng)度低常導(dǎo)致脫落，使金剛石磨料利用率下降。可以看出，燒結(jié)、釬焊方法制造金剛石工具各有一定的優(yōu)勢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對釬焊單層金剛石工具和燒結(jié)工具背景技術(shù)中的不足，提供一種燒結(jié)-釬焊制作金屬基金剛石節(jié)塊的方法。
為了解決上述問題采用以下技術(shù)方案:一種燒結(jié)-釬焊制作金屬基金剛石節(jié)塊的方法，具體的制備方法如下: (1)首先對金剛石進(jìn)行清洗，采用有機(jī)膠預(yù)涂一層N1-Cr-Cu-B-Si合金粉； (2)Fe基預(yù)合金粉與涂覆有N1-Cr-Cu-B-Si合金粉的金剛石按照重量比15 20:1進(jìn)行混合，并進(jìn)行冷壓為節(jié)塊； (3)將節(jié)塊在900°C、20°C進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，在真空高溫中N1-Cr-Cu-B-Si合金粉與金剛石反應(yīng)形成碳化物，提高了 Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。
所述的N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其中 C 為(wt%) 0.6 1.2, Cr % (wt%) 12 15，Cu 為(wt%) 6 15，B 為(wt%) 2.5 4.5，Si (wt%) 3 4.5，Ni 為余量。
本發(fā)明的燒結(jié)-釬焊金剛石節(jié)塊，既有釬焊的化學(xué)冶金結(jié)合特點(diǎn)，又具備燒結(jié)多層的優(yōu)勢，因此采用該類節(jié)塊制備的工具具有壽命長、鋒利度高的優(yōu)點(diǎn)。
具體實施方式
實施例1:一種燒結(jié)-釬焊制作金屬基金剛石節(jié)塊的方法，制備方法如下:(I)原材料的準(zhǔn)備:35-40目人造金剛石，F(xiàn)e基預(yù)合金粉，其中人造金剛石:Fe基預(yù)合金粉重量為1:18。
(2)采用丙酮對金剛石進(jìn)行超聲波清洗，將有機(jī)膠預(yù)涂在人造金剛石表面，沾附一層 N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化學(xué)成為 C 為(wt%) 1，Cr 為(wt%) 12，Cu 為(wt%) 10，B 為(wt%) 3, Si (wt%) 3，余量為 Ni。
(3)將涂覆合金粉的金剛石、Fe基預(yù)合金粉混合均勻，采用冷壓機(jī)進(jìn)行冷壓為所需節(jié)塊，壓力為120MPa。
(4)將預(yù)壓的節(jié)塊在920°C進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，真空度高于10_2Pa，保溫lOmin，通過金剛石表面的N1-Cr-Cu-B-Si合金粉中Cr與金剛石在真空反應(yīng)形成碳化物，提高了 Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。
實施例2:—種燒結(jié)-釬焊金剛石節(jié)塊，制備方法如下:(I)原材料的準(zhǔn)備，40-45目人造金剛石，F(xiàn)e基預(yù)合金粉，其中人造金剛石:Fe基預(yù)合金粉重量為1:20。
(2)采用丙酮對金剛石 進(jìn)行超聲波清洗，將有機(jī)膠預(yù)涂在金剛石表面，沾附一層N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化學(xué)成為 C 為(wt%)l.2，Cr 為(wt%)12，Cu 為(wt%)10，B 為(wt%)3.5，Si (wt%) 3.5，余量為 Ni。
(3)將預(yù)涂有合金粉的人造金剛石與Fe基預(yù)合金粉混合均勻，采用冷壓機(jī)進(jìn)行冷壓成所需節(jié)塊尺寸。
(4)將節(jié)塊在920°C進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，保溫時間15min，真空度高于10_2Pa，在保溫時間N1-Cr-Cu-B-Si為固液相共存，其中的Cr元素與金剛石在真空反應(yīng)形成碳化物Cr3C2，通過界面處得碳化物大幅提高了 Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。
實施例3:—種燒結(jié)-釬焊方法制作金屬基金剛石節(jié)塊，制備方法如下:(I)原材料的準(zhǔn)備，35-40目人造金剛石，F(xiàn)e基預(yù)合金粉，其中金剛石:Fe基預(yù)合金粉重量為1:15。
(2)采用丙酮對金剛石進(jìn)行超聲波清洗，將有機(jī)膠預(yù)涂在金剛石表面，沾附一層N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其化學(xué)成為 C 為(wt%)l.2，Cr 為(wt%) 14，Cu 為(wt%)9，B 為(wt%)4，Si (wt%) 4.5，余量為 Ni。
(3)將預(yù)涂有合金粉的金剛石與Fe基預(yù)合金粉混合均勻，采用冷壓機(jī)在模具中進(jìn)行冷壓，壓力為150MPa，制成節(jié)塊毛坯。
(4)將節(jié)塊毛坯在900°C 920 °C進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，真空度高于10_2Pa，保溫25min,通過金剛石表面的N1-Cr-Cu-B-Si合金粉中Cr與金剛石在真空反應(yīng)形成碳化物,提高了 Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)-釬焊方法制作金屬基金剛石節(jié)塊，其特征在于制備方法如下: (1)首先對金剛石進(jìn)行清洗，采用有機(jī)膠預(yù)涂一層N1-Cr-Cu-B-Si合金粉； (2)Fe基預(yù)合金粉與涂覆有N1-Cr-Cu-B-Si合金粉的金剛石按照重量比15 20:1進(jìn)行混合，并進(jìn)行冷壓為節(jié)塊； (3)將節(jié)塊在900°C、20°C進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，在真空高溫中N1-Cr-Cu-B-Si合金粉與金剛石反應(yīng)形成碳化物，提高了 Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)-釬焊單層金剛石節(jié)塊，其特征在于:所述的N1-Cr-Cu-B-Si 合金粉，其中 C 為(wt%) 0.6 1.2, Cr % (wt%) 12 15，Cu 為(wt%) 6 15，B 為(wt%) 2.5 4. 5，Si (wt%) 3 4.5，Ni 為余量。
全文摘要
一種燒結(jié)-釬焊方法制作金屬基金剛石節(jié)塊，其特征在于制備方法如下(1)首先對金剛石進(jìn)行清洗，采用有機(jī)膠預(yù)涂一層Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉；(2)Fe基預(yù)合金粉與涂覆有Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉的金剛石按照重量比15~20:1進(jìn)行混合，并進(jìn)行冷壓為節(jié)塊；(3)將節(jié)塊在900℃~920℃進(jìn)行真空高溫?zé)Y(jié)，在真空高溫中Ni-Cr-Cu-B-Si合金粉與金剛石反應(yīng)形成碳化物，提高了Fe基預(yù)合金粉對金剛石的把持力。本發(fā)明的燒結(jié)-釬焊金剛石節(jié)塊，既有釬焊的化學(xué)冶金結(jié)合特點(diǎn)，又具備燒結(jié)多層的優(yōu)勢，因此采用該類節(jié)塊制備的工具具有壽命長、鋒利度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B22F1/02GK103231054SQ201310154970
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者盧金斌, 張文勇, 王志新, 張旺璽, 神會存 申請人:中原工學(xué)院