一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料及制备方法，它由一定比例铜铁合金、铜锡合金、铜包石墨、硅铁合金粉末组成，制备步骤：1）制粉：铜铁合金粉末、铜锡合金粉末和硅铁合金粉末通过高压水雾化制粉制备得到，铜包石墨通过化学镀覆方法制备得到；2）配料：步骤1）中所述所有粉末，按一定比例称量。完毕后，按照预合金粉末总重与磨料级金刚石按照一定比例称取磨料级金刚石；3）混料：将步骤2）所称量的粉末与磨料级金刚石一起放入搅拌罐中，充分混合；4）热压烧结：混料完毕后，直接在石墨磨具中热压烧结；5）开刃修整。该胎体材料能缩短烧结时间，增强对金刚石的把持力，烧结性能好，组织均匀，能提高磨具的使用寿命。

Matrix material for diamond abrasive tool with good abrasion resistance and preparation method thereof

The invention discloses a matrix material and good wear resistance of diamond abrasive preparation method, which is composed of a certain proportion of copper alloy, copper tin alloy, copper coated graphite powder, ferrosilicon alloy composition, preparation method comprises the following steps: 1) milling: copper alloy powder and copper tin alloy powder and ferrosilicon alloy powder by high pressure water atomization is prepared, copper coated graphite by chemical plating method for preparation; 2) ingredients: Step 1) in all the powder, weighing according to a certain proportion. After the completion, in accordance with the pre alloyed powder weight and abrasive diamond weighed according to a certain proportion of abrasive diamond; 3) mixing: Step 2) powder and diamond abrasive grade weighing together into the mixing tank, mixing; 4) sintering: mixing after hot pressing sintering directly in the graphite mold 5) edge trimming. The matrix material can shorten the sintering time, enhance the holding force of the diamond, the sintering performance is good, the structure is uniform, and the service life of the abrasive tool can be improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金领域，具体更涉及一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，同时还涉及一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料的制备方法。
技术介绍
在金刚石工具行业内，以金属为胎体金刚石工具是目前品种最多，用量最大、用途最广的一类工具。提高金刚石工具综合性能根本途径有两个方面：1)提高金刚石的品质；2)采用与之相匹配的胎体材料，确保金刚石磨削时的出刃高度和胎体对金刚石的强把持力。随着我国金刚石合成技术接近国际水平，金刚石品质问题已经基本解决，而与之匹配的胎体材料——预合金粉末近些年来才受到行业的重视。预合金粉末以其元素分布和组织均匀，大大降低了烧结过程中金属原子的扩散所需的激活能，烧结性能好，烧结温度低，烧结时间缩短优点，从根本上避免了传统机械单质粉末混合带来的成分偏析，组织不均匀所带来的问题。金属基金刚石磨具大都采用青铜基胎体，这种胎体对金刚石的把持力欠佳，耐磨性差，使用寿命短，价格较贵。影响磨具磨削性能的因素是磨料、结合剂和气孔，一般来说，胎体组织致密，则强度高、耐磨性好、几何形状保持性好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生发热烧伤和堵塞现象。反之，疏松的组织则有相反的结果。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供了一种耐磨性好的金刚石磨具用预合金粉末，降低烧结温度，增强对金刚石的把持力，提高磨具的使用寿命。本专利技术的另一个目的是在于提供了一种耐磨性好的金刚石磨具用预合金粉末的制备方法，方法易行、操作简便、胎体粉末的烧结性能好，组织均匀，对金刚石的把持效果好，制备出来的金刚石磨具具有使用耐磨性好，使用寿命长的特点。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成：可选的，本专利技术中，铜铁合金粉末粒度为粒径小于75μm(即颗粒目数大于200目)。可选的，本专利技术中，铜锡合金粉末粒度为粒径小于75μm。可选的，本专利技术中，铜包石墨粉末粒度为粒径小于48μm(即颗粒目数大于300目)。可选的，本专利技术中，硅铁合金粉末粒度为粒径小于48μm。本专利技术中，选择铜包石墨粉末和少量硅铁合金粉末作为金刚石磨具胎体材料以及占原料组成的比例多少是本专利技术关键。铜包石墨制备过程中，石墨和铜之间存在一定的结合力，且铜与其他金属的相容性要比石墨比金属的相容性要好得多，这就解决了直接添加石墨粉时，后续短时间的烧结处理时，石墨与金属的相容性不好而带来的磨削过程中石墨直接被拔出而无法起到固体润滑效果的问题。本专利技术中，通过对所用预合金粉末粒径的选择和调整，从而使得本专利技术中能够各种成分能够混合得更加均匀，减少偏析。一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成(优选范围)：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成(较好范围)：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成(最好范围)：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成(最佳值)：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料的制备方法，制备方法如下：1)制粉。铜铁合金粉末、铜锡合金粉末和硅铁合金粉末通过高压水雾化制粉制备得到。其原理为配制的金属放置于中频炉中，并使用氮气成气幕，隔绝空气，待混合金属完全融化为液态状时，4分钟后，在水压为65MPa条件下，使用高压水将液态金属击碎雾化成合金粉末。铜包石墨粉末是通过化学镀覆的方法制得。其过程包括石墨粉表面预处理(亲水化和表面粗化、敏化与活化、还原、烘干)和化学镀(含铜镀液、镀液中还有还原剂、络合剂、稳定剂等)两部分。2)配料。所有预合金粉末，包括铜铁合金粉末、铜锡合金粉、铜包石墨粉末、硅铁合金粉末按照上述重量份进行称量。预合金粉称量完毕后，然后按照预合金粉末总重：磨料级金刚石重量份数比为95份:5份称取磨料级金刚石。3)混料。配料完成后，将所有的预合金粉末与磨料级金刚石一起放入搅拌罐中，充分混合。4)热压烧结。混料完毕后，直接在石墨磨具中热压烧结。5)开刃修整。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)本专利技术中通过使用的铜包石墨粉末作为胎体材料，在不影响锋利度的前提下，金刚石磨具的耐磨性有大幅度提高，使用寿命提高显著，降低了使用成本。(2)本专利技术中，在上述胎体材料中添加磨料级金刚石，通过后续工艺即可制成金刚石磨具。因为胎体为全预合金粉末，所以该胎体材料烧结性能好，组织均匀，胎体对金刚石的把持效果好，能形成较高的金刚石出刃高度，通过合理控制普通磨料的粒度和浓度，能显著提高加工效率。利用本配方所制备出来的金刚石磨具，磨具的胎体材料对金刚石的把持效果好、使用寿命长，生产成本低。其中，使用寿命是市售普通金属金刚石磨块的1.25倍以上，是市售普通菱苦土磨块、碳化硅磨块的100倍以上，能降低生产成本15％以上。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料制备花岗石金属磨块，其步骤是：1)制粉。铜铁合金粉末、铜锡合金粉末和硅铁合金粉末通过高压水雾化制粉得到，具体可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的成套水雾化制粉设备。铜包石墨粉末通过化学镀覆的方法制得，自制设备生产。2)配料。所有制备的预合金粉末，包括铜铁合金粉末、铜锡合金粉、铜包石墨粉末、硅铁合金粉末按照上述重量份进行称量。预合金粉称量完毕后，然后按照预合金粉末总重：磨料级金刚石(150μm，100目)重量份数比为95份:5份称取磨料级金刚石。3)混料。配料完成后，将所有的预合金粉末与磨料级金刚石一起放入搅拌罐中，在三维搅拌机上混合6h。4)热压烧结。混料完毕后，直接在石墨磨具中热压烧结。将混合均匀的粉末装入石墨磨具中，长江精工生产热压机，35MPa的压力，820℃烧结温度，保温保压8min，停止加热，模具自然冷却，获得花岗石金属磨块。5)开刃修整。所制备出来的花岗石金属磨块解决了以往用青铜基胎体材料容易掉边问题，并延长磨削寿命30％以上，寿命是市兽普通菱苦土磨块、碳化硅磨块的100倍以上，降低生产成本15％以上。实施例2：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料的制备水磨石金属磨块，其步骤是：2)配料。所有预合金粉末，包括铜铁合金粉末、铜锡合金粉、铜包石墨粉末、硅铁合金粉末按照上述重量份进行称量。预合金粉称量完毕后，然后按照预合金粉末总重：磨料级金刚石(75μm，200目)重量份数比为95份:5份称取磨料级金刚石。4)热压烧结。混料完毕后，直接在石墨磨具中热压烧结。将混合均匀的粉末装入石墨磨具中，长江精工生产热压机，35MPa的压力，780℃烧结温度，保温保压8min，停止加热，模具自然冷却，获得水磨石金属磨块。其他步骤与实施列1相同。所制备出来的水磨石金属磨块，使用寿命比市售普通水磨石金属磨块延长了25％以上，寿命是市售普通菱苦土磨块、碳化硅磨块的100倍以上，降低生产成本20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料的制备方法，其步骤是：1)制粉：铜铁合金粉末、铜锡合金粉末和硅铁合金粉末通过高压水雾化制粉制备得到。具体方法为将配制的金属放置于中频炉中，并使用氮气成气幕，隔绝空气，待混合金属完全融化为液态状时，4分钟后，在水压为65MPa条件下，使用高压水将液态金属击碎雾化成合金粉末，铜包石墨粉末制备过程则包括石墨粉表面预处理和化学镀两部分；2)配料：所有预合金粉末，包括铜铁合金粉末、铜锡合金粉、铜包石墨粉末、硅铁合金粉末按照上述重量份进行称量，预合金粉称量完毕后，然后按照预合金粉末总重：磨料级金刚石重量份数比为95份:5份称取磨料级金刚石；3)混料：配料完成后，将所有的预合金粉末与磨料级金刚石一起放入搅拌罐中，充分混合；4)热压烧结：混料完毕后，直接在石墨磨具中热压烧结；5)开刃修整。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料，它由以下重量份的原料制成：一种耐磨性好的金刚石磨具用胎体材料的制备方法，其步骤是：1)制粉：铜铁合金粉末、铜锡合金粉末和硅铁合金粉末通过高压水雾化制粉制备得到。具体方法为将配制的金属放置于中频炉中，并使用氮气成气幕，隔绝空气，待混合金属完全融化为液态状时，4分钟后，在水压为65MPa条件下，使用高压水将液态金属击碎雾化成合金粉末，铜包石墨粉末制备过程则包括石墨粉表面预处理和化学镀两部分；2)配料：所有预合金粉末，包括铜铁合金粉末、铜锡合金粉、铜包石墨粉末、硅铁合金粉末按照上述重量份进行称量，预合金粉称量完毕后，然后按照预合金粉末总重：磨料级金刚石重量份数比为95份:5份称取磨料级金...

【专利技术属性】
技术研发人员：向后奎，何南兵，王腾吉，赵亚良，
申请(专利权)人：鄂州市金刚石技术研发中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42