金刚石圆锯片刀头及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石圆锯片刀头及其制备方法。该刀头由金刚石颗粒和用于固结金刚石颗粒的胎体粉末形成，其中胎体粉末按质量百分比由以下组分组成：Fe 40％～80％，Cu 15％～30％，Ni 0％～10％，Sn 2％～8％，Co0％～10％，Me 0％～5％，其余为不可避免的杂质，Me选自Mn、Ti、Si、Cr、P、Al中的至少一种。该制备方法包括混料、冷压成形、自由烧结步骤。该方法操作简洁，可以有效避免热压烧结过程中带来的石墨模具损耗，降低制造成本，同时可满足批量生产及复杂形状刀头生产，提高生产效率，工具寿命与热压烧结法制造的工具接近，可实现在低投入的情况下生产高质量金刚石切削工具，易于产业化推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超硬材料领域，尤其涉及一种。
技术介绍
金刚石工具绝大多数是将粘结剂与人造金刚石颗粒相混合，经成形、烧结而成的 孕镶式工具。金刚石颗粒主要起到切削刃的作用，胎体结合剂主要起到固定金刚石颗粒的 作用，以充分高效地发挥金刚石颗粒的切削、磨削作用，以其优越的切削、磨削和耐磨等性 能被广泛应用于石材、陶瓷、混凝土等行业中。 孕镶式金刚石刀头通常是金刚石颗粒与胎体结合剂按一定质量比例等参数直接 混合，然后经热压成型，也可先经冷压成型再经热压成型，总之目前，大多数孕镶式金刚石 锯片都是通过热压烧结这一工艺制得。热压只适用于烧结形状规则的样品，并且效率较低， 同时也具有能耗高、劳动密集、石墨模具损耗等缺点。自由烧结（Free Sinter)，亦称无压烧结，指在正常压力（0? IMPa)下将具有一定 形状的坯料在真空（或气氛保护）下经高温煅烧、物理化学反应制成致密、坚硬、体积稳定、 具有一定性能的固结体的过程。具有产能高、能耗低、自动化程度较高等优点，其操作方法 简洁，成本低廉，可满足大批量生产，可实现在低投入的情况下生产高质量金刚石切削工 具，易于产业化推广。同时，自由烧结工艺，可高效、便利制备形状复杂的刀头。 自由烧结工艺被广泛应用于陶瓷材料、多孔金属材料的热处理中，在金刚石工具 中的应用研究报道较少。主要是由于没有外加压力作为反应驱动力，在自由烧结过程中刀 头的保形性通常难以控制，很难做到尺寸均匀收缩。同时自由烧结所得刀头胎体的硬度、致 密度比热压烧结工艺制备的刀头要低，在使用过程中其性能、寿命较热压烧结刀头低，通常 仅用于低档整体式烧结锯片中，在高档圆锯片中的应用鲜见报道。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种金刚石圆锯片刀头及其制备方 法。该圆锯片刀头的成分适合采用自由烧结工艺制备，另外该方法可以提高工具的生产效 率，且降低生产成本。 为达到上述目的，本专利技术提供如下的技术方案： -种金刚石圆锯片刀头，该刀头由金刚石颗粒和用于固结所述金刚石颗粒的胎体 粉末形成，其中所述胎体粉末按质量百分比由以下组分组成：Cu 15%~30%，Ni 0%~ 10%，Sn 2%~8%，Co 0%~10%，Me 0%~5%，其余为Fe以及不可避免的杂质，Me选 自Mn、Ti、Si、Cr、P、Al中的至少一种。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Fe的质量 百分比为40-80 %，更优选为50 %~70 %。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Cu的质量 百分比为20%~30%。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Ni的质量 百分比为2%~8%。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Sn的质量 百分比为2%~5%。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Co的质量 百分比为0%~5%。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末颗粒的中位 径D50为15~40 ym，其中所述中位径D50通过激光粒度计测定。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述金刚石颗粒的中位径 D50 为 30 ~45 y m。 在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述金刚石颗粒占所述金 刚石圆锯片刀头的质量百分比为1. 5%~4%。 -种上述金刚石圆锯片刀头的制备方法，包括如下步骤： 混料步骤：将上述胎体粉末与金刚石颗粒混合均匀，然后加入造粒剂继续混合均 匀； 冷压成形步骤：按照预先设定的粉量将所述混料步骤得到的混合物料装入已组装 好的压制模腔内，模具经压机压制之后脱模，制得冷压生坯； 自由烧结步骤：将所述冷压生坯放置在加热炉中进行自由烧结后冷却取出，制得 所述金刚石圆锯片刀头成品。 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述混料步骤中，所需混料的总时 间为1-2h。 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末为预合金胎体粉末。 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述冷压成形步骤中，所述压机压 制的压强为250~550MPa，保压时间为10~15s。 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述自由烧结步骤中，所述自由烧 结的最高温度为850~950°C，烧结气氛为真空或保护气氛（比如Ar、N 2、氏等），烧结总时 间为6-10h。更优选地，在所述自由烧结步骤中，升温至所述最高温度的速度为100-200°C / h，在最高温度条件下保温时间为l_2h。 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述自由烧结步骤中，所述冷却是 指自然冷却或Ar气淬冷。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：在传统的金刚石刀头配方Fe、Cu的基础 上添加了 Ni、Sn、Ti、Cr、A1等合金元素。一方面可以降低胎体的合金恪点，可改善烧结性 与变形性；另一方面可以改善胎体对金刚石的浸润性。两方面相辅相成，有助于提升金刚石 胎体在自由烧结工艺中的性能。同时，采用自由烧结工艺，烧结过程无需外加压力，操作方 法简洁，可以有效避免热压烧结过程中带来的石墨模具损耗、高能耗等问题，降低金刚石工 具制造成本，同时可满足批量生产及复杂形状刀头生产，提高金刚石工具生产效率，工具寿 命与热压烧结法制造的工具接近，可实现在低投入的情况下生产高质量金刚石切削工具， 易于产业化推广。 采用本专利技术胎体粉末配方及制备工艺制得的刀头，致密度>97%，HRB硬度>100， 抗弯强度>l〇〇〇MPa。【具体实施方式】 下面采用【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不限于此。 本专利技术提供的金刚石圆锯片刀头，由金刚石颗粒和用于固结所述金刚石颗粒的胎 体粉末两种原料形成，本专利技术的胎体粉末组分的设计，一是考虑满足自由烧结工艺的需求， 即良好的冷压成形性与烧结收缩性，使其可以保证在没有外加压力作为反应驱动力时，依 然能烧结致密化；二是考虑作为金刚石工具的性能，即对金刚石的把持性与耐磨性，应不逊 于同一档次的热压烧结金刚石工具。基于这两种考虑，本专利技术的胎体粉末按质量百分比由 以下组分组成：Cu 15%~30%，Ni 0%~10%，Sn 2%~8%，Co 0%~10%，Me 0%~ 5%，其余为Fe以及不可避免的杂质，Me选自Mn、Ti、Si、Cr、P、Al中的至少一种。 本专利技术胎体粉末中Fe、Cu、Ni、Sn、Co组分按质量百分比优选为：Fe :40%~80% (比如 42%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、78% )，Cu :20%~30% (比如 21%、 25%、28%)，附：2%~8%(比如3%、4%、5%、6%、7%)，511:2%~5%(比如3%、4%、 4.5%)，(：〇:0%~5%(比如1%、2%、3%、4%、4.5%)。更优选地^6的质量百分比含量 为 50-70%。 在本专利技术中，胎体粉末可以为各组分粉末的混合粉，也可以为预合金胎体粉末，但 由于本专利技术的胎体粉末涉及组分种类较多，因此为避免在混料中出现偏析，优选胎体粉末 为预合金胎体粉末。该预合金胎体粉末采用本领域常规的水雾化法制备得到。 上述胎体粉末中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石圆锯片刀头，其特征在于，该刀头由金刚石颗粒和用于固结所述金刚石颗粒的胎体粉末形成，其中所述胎体粉末按质量百分比由以下组分组成：Cu 15％～30％，Ni 0％～10％，Sn 2％～8％，Co 0％～10％，Me0％～5％，其余为Fe以及不可避免的杂质，Me选自Mn、Ti、Si、Cr、P、Al中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈翔，张健琼，罗锡裕，况春江，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11