节块式金刚石刀头的SHS制备方法技术

本发明专利技术涉及一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法，属于金刚石工具的技术领域。所述制备方法是将结合剂与金刚石混匀得到混合料；混合料再经冷压得到冷压坯体，冷压坯体经过热压烧结制备得到金刚石刀头，热压烧结分两段进行，首先将冷压坯体加热至780～850℃在250～300kgf/cm

SHS preparation method of segmental diamond cutter head

The invention relates to a SHS preparation method of a block diamond cutter head, belonging to the technical field of diamond tools. The preparation method is mixing to obtain the vitrified bond and diamond mixture; mixture by cold pressing by cold pressing blank, cold pressing blank after hot pressing sintering prepared by hot pressing sintering diamond cutter head, is divided into two segments, the first cold pressing blank is heated to 780 DEG C in 250 ~ ~ 850 300kgf/cm

【技术实现步骤摘要】
节块式金刚石刀头的SHS制备方法
本专利技术涉及金刚石工具的
，更具体地说，本专利技术涉及一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法。
技术介绍
节块式金刚石刀具通常采用粉末冶金烧结生产工艺，将金刚石磨粒与金属粉末混合冷压成型后，置于石墨模具中热压烧结。金刚石磨粒在固结结合剂的把持下发挥功效，工具的锋利度取决于金刚石的出刃高度与速度，并且还受制于烧结胎体的磨损性能。常规生产工艺所制备的节块刀头往往存在着胎体对金刚石的把持力与磨损适配性相矛盾的难题：即高温烧结的高致密胎体对金刚石的把持力强，但耐磨性过强，金刚石出刃不够，锋利度不足；而低温烧结胎体的磨损性弱化，但其对金刚石的润湿能力不足，把持力下降，金刚石易过早剥落失效，无法有效保证锋利度与使用寿命。在现有技术还往往通过外加硬质相颗粒来提高金刚石工具的磨削性能，但是外加的硬质相颗粒也需要保证其与胎体的把持力才能发挥其功效。为了同时兼顾金刚石以及硬质相的把持力，并开发出与之相匹配的胎体，往往需要对烧结体系和烧结工艺做进一步深入细致的研究，以期提高节块式金刚石刀具的使用性能和寿命。
技术实现思路
为了充分发挥金刚石的切削性能，提高金刚石刀头的锋利度，本专利技术开发了一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其是将结合剂与金刚石混匀得到混合料；混合料再经冷压得到冷压坯体，所述冷压坯体经过热压烧结制备得到所述节块式金刚石刀头，其特征在于：所述热压烧结分两段进行，首先将冷压坯体加热至780～850℃在250～300kgf/cm2的压力条件下保持30～60分钟，然后冷却至600～720℃在200～250kgf/cm2的压力条件下保持1.2～3.0小时。其中，所述结合剂包括铝镍合金粉以及用于辅助磨削的硬质相颗粒，其中所述铝镍合金粉由铝粉和镍粉经冷态混合球磨得到的。其中，所述铝镍合金粉在-50℃以下的低温环境下混合球磨得到，作为优选地，所述铝镍合金粉在-100℃以下的低温环境下混合球磨得到。其中，所述结合剂还包括金属元素粉，所述金属元素组分选自Fe、Cu或Sn中的至少一种或几种。其中，所述结合剂由铝镍合金粉、硬质相颗粒和余量的金属元素粉组成。其中，所述结合剂由20～30％的铝镍合金粉、1.0～20.0％的硬质相颗粒，以及余量的金属元素粉组成。其中，所述硬质相颗粒选自WC、BN、SiC以及SiN中的至少一种。其中，所述铝镍合金粉中铝粉和镍粉的原子比为1∶1～1∶3。本专利技术的第二方面还涉及一种由上述SHS制备方法制备得到的节块式金刚石刀头。与最接近的现有技术相比，本专利技术所述的节块式金刚石刀头的SHS制备方法具有以下有益效果：本专利技术的制备方法采用了含有自蔓延反应的低温球磨Al-Ni合金组分的烧结体系，并且引入了分段式烧结工艺；不仅提高了胎体对金刚石以及硬质相颗粒的把持力，而且使得胎体的耐磨性与金刚石以及硬质相颗粒的出刃相匹配，有利于提高节块式金刚石刀头的切削性能，进而可以提高其锋利度以及使用寿命。附图说明图1为低温球磨的Al-Ni合金粉末的粒径分布。图2为室温球磨的Al-Ni合金粉末的粒径分布。图3为本专利技术制备的节块式金刚石刀头的结构示意图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术所述的制备节块式金刚石刀头的SHS制备方法做进一步的阐述，以期对本专利技术的技术方案做出更完整和清楚的说明。为了保证胎体对金刚石以及硬质相颗粒具有足够把持力同时兼有与锯片刀头中的金刚石以及硬质相颗粒的磨损适配性而提高工具的锋利度，提高寿命。本专利技术提供了一种制备节块式金刚石刀头的SHS制备方法。本专利技术的制备方法是在传统的结合剂的烧结体系中采用了低温球磨Al-Ni合金组分以及增强磨削能力硬质相颗粒，并且引入了分段式烧结工艺。一方面在第一烧结阶段通过短时的高温促进金刚石以及硬质相颗粒与胎体基质的融合，并通过随后的低温烧结阶段强化了金刚石以及硬质相颗粒与胎体的把持力，而另一方面高温烧结阶段持续的时间短，也不会导致胎体的耐磨性过强，从而使得胎体的耐磨性与金刚石以及硬质相颗粒的出刃相匹配，有利于金刚石颗粒的出刃和硬质相颗粒的磨出，从而有利于更好发挥金刚石刀头的综合效能。作为示例性地，本专利技术的制备节块式金刚石刀头的主要操作如下：将细粒度铝粉(粒径≤10μm)与羰基镍粉以1∶1～1∶3的原子比在惰性气氛保护下冷态混合球磨(-50℃以下，可以利用液氮、干冰等控制球磨机在规定的温度以下)，球料比为(8～10)∶1，球磨时间为8～24小时。在惰性保护气氛中取料，出料粒度＜2μm。将得到的低温球磨Al-Ni合金组分按配方比例与其它金属元素粉、硬质相颗粒(例如WC、BN、SiC以及SiN)以及金刚石磨粒按照预设的配比在充有氮气的圆形混料桶中混合1.5～2.5小时，混合均匀后，装料于自动冷压机料槽中，在钢模中冷压成型至坯体设计尺寸。将冷压坯体组装于石墨模具中在热压烧结机上热压烧结。热压烧结分两段进行，首先将冷压坯体加热至780～850℃在250～300kgf/cm2的压力条件下保持30～60分钟，然后冷却至600～720℃在200～250kgf/cm2的压力条件下保持1.2～3.0小时，待温度降低至600℃以下时卸压冷却取模，拆卸刀头。以下将以制备尺寸为40mm(长)×15mm(高)×3.6mm(厚)Φ400mm节块式金刚石刀头(如图3所示)为例详细介绍本专利技术的制备方法。作为示例性地，在本专利技术的实施例1～2以及比较例1～2中Al-Ni合金组分通过以下方法制备得到：将细粒度铝粉(粒径≤10μm)与羰基镍粉以1∶3的原子比在氩气保护下冷态混合球磨(-100℃以下，利用液氮保温)，球料比为10∶1，球磨时间为20小时，得到粒径小于2μm的低温Al-Ni合金组分，粒径分布如图1所示。作为对比，在本专利技术的比较例3～4中采用的Al-Ni合金组分通过以下方法制备得到：将细粒度铝粉(粒径≤10μm)与羰基镍粉以1∶3的原子比在氩气保护下混合球磨(常温，无温度控制装置)，球料比为10∶1，球磨时间为20小时，得到粒径小于2μm的常温Al-Ni合金组分，粒径分布如图2所示。实施例1采用质量配比为43％Fe+15％Cu+2％Sn+30％(Al-Ni合金组分)+10％WC的配方体系的结合剂制备节块式金刚石刀头。其中Fe为羰基粉末，Cu为300目电解粉末，Sn为400目雾化粉末，WC为400目粉末。制备规格为40mm(长)×15mm(高)×3.6mm(厚)的Φ400mm节块式金刚石刀头。将结合剂以及金刚石磨粒(金刚石磨粒的体积浓度为43％，该体积浓度百分数是指相对于金刚石制品国际浓度标准的相对百分值)在充有氮气的圆形混料桶中混合1.5～2.5小时，混合均匀后，装料于自动冷压机料槽中，在钢模中冷压成型至坯体设计尺寸，冷压坯体的压实密度为理论密度的80％。将冷压坯体组装于石墨模具中在热压烧结机上热压烧结，在780～850℃的温度下在300kgf/cm2的压力条件下保持30分钟，然后冷却至680℃在220kgf/cm2的压力条件下保持3.0小时，然后冷却至600℃后卸压冷却取模，拆卸刀头。刀头烧结致密度99.1％，硬度HRB103，抗弯强度860MPa。将刀头钎焊于钢质基体上，制备成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其是将结合剂与金刚石混匀得到混合料；混合料再经冷压得到冷压坯体，所述冷压坯体经过热压烧结制备得到所述节块式金刚石刀头，其特征在于：所述热压烧结分两段进行，首先将冷压坯体加热至780～850℃在250～300kgf/cm

【技术特征摘要】
1.一种节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其是将结合剂与金刚石混匀得到混合料；混合料再经冷压得到冷压坯体，所述冷压坯体经过热压烧结制备得到所述节块式金刚石刀头，其特征在于：所述热压烧结分两段进行，首先将冷压坯体加热至780～850℃在250～300kgf/cm2的压力条件下保持30～60分钟，然后冷却至600～720℃在200～250kgf/cm2的压力条件下保持1.2～3.0小时。2.根据权利要求1所述的节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其特征在于：所述结合剂包括铝镍合金粉以及用于辅助磨削的硬质相颗粒，其中所述铝镍合金粉由铝粉和镍粉经冷态混合球磨得到的。3.根据权利要求2所述的节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其特征在于：所述铝镍合金粉在-50℃以下的低温环境下混合球磨得到。4.根据权利要求3所述的节块式金刚石刀头的SHS制备方法，其特征在于：所述铝镍合金粉在-100℃以下的低温环境下混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱瑜铭，董书山，
申请(专利权)人：江苏锋泰工具有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32