一种金刚石制品的制备方法技术

本发明专利技术属于金刚石制品制备领域，涉及一种机械合金化金刚石制品的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按配方称取Cu粉、Fe粉、Ni粉、Sn粉，将其机械合金化，得到机械合金化合金粉；b、将步骤a制得的产物和金刚石进行混合，加入临时粘结剂，混合均匀密封放置12～24h；c、采用油压机将步骤b制得的混合料初压成型，得到初压压坯；d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯再次压制，得到致密生坯；e、将步骤d得到的生坯，用微波烧结炉或放电等离子烧结炉烧结，制得机械合金化金刚石制品。本方法具有烧成温度低、烧成速度快、制作简单、成本低强度高等特点，易于工业化生产。

A Method of Preparing Diamond Products

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石制品的制备方法
本专利技术提供了一种金刚石制品的制备方法，属于金刚石制品制备

技术介绍
金刚石制品的性能好坏取决于结合剂对金刚石的把持力及结合剂的强度和硬度。若结合剂的强度不够，金刚石的优异性能将不能得到充分发挥。金属结合剂相对于陶瓷结合剂和树脂结合剂具有更高的强度和韧性，对金刚石的把持力最好，广泛应用于切削工具、磨具、勘探钻头、锯片等金刚石制品中。金属结合剂的性能不仅仅取决于金属本身的性质，还取决于金属粉末的制备工艺及金属结合剂的制备方法。预合金粉具有良好的分散性，各元素成分均一，从根本上避免了金属在高温烧结时的偏析问题。由于元素分布均匀，粒径较小，降低了金属结合剂烧结所需的激活能，提高结合剂强度和硬度，降低烧结温度，节约能源，降低生产成本，避免金刚石被烧伤。机械合金化法制备预合金粉，相对于雾化法和共沉淀法制备预合金粉，工艺简单，成本极大降低，节约资源，在预合金粉要求不高的情况下非常适合采用此方法。因此，探索机械合金化法预合金粉的制备及烧结工艺势在必行。微波烧结法和放电等离子烧结法都能快速均匀地加热材料而不会引起结合剂开裂或在结合剂内形成热应力，使金属结合剂内部形成均匀的细晶结构，进而改善金属结合剂的性能，增强金刚石制品的强度、硬度，提高金刚石工具的综合性能。另外，采用微波烧结和放电等离子烧结能够降低烧结温度，缩短烧结时间，且制备的金属组织更均匀、更致密。因此，为了更好地提高金属结合剂金刚石制品的性能，有必要探索一种可实现低温、快速制备高强度、高韧性、高硬度金刚石制品的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备金刚石制品的新方法，以便得到性能优良的金刚石工具，以便更好满足现代工业对高性能金刚石工具的迫切需求。该方法具有节约能源、降低生产成本，且工艺简单等特点。本专利技术的金刚石制品的制备方法包括以下步骤：a、按质量百分比取42～62％的铜粉（粒径1～3μm）、20～40％的铁粉（粒径1～3μm）、5～15％的镍粉（粒径1～3μm）、3~13%的锡粉（粒径1～3μm），加入适量无水乙醇，在球磨机中均匀混合，在干燥箱中干燥后，制得机械合金化预合金粉；b、将步骤a制得的混合料与100～170目的金刚石以适当比例混合均匀，加入临时粘结剂，混匀，密封放置12～24h；c、将步骤b制得的产物用单轴油压机初压成型，制得初压压坯；d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯压制成致密压坯，并干燥12～16h；e、将步骤d得到的压坯放入微波烧结炉或放电等离子烧结炉中烧结，制得本专利技术的金刚石制品。本专利技术所述混合、球磨是在高能球磨机或研磨机中任意一种设备中进行。本专利技术所述机械合金化预合金粉的球磨速率为150～360r/min，球磨时间为12～24h。本专利技术所述干燥箱为鼓风干燥箱或真空干燥箱中的任意一种。本专利技术所述混合料的干燥温度为60～80℃，干燥时间为12～20h。本专利技术所述金刚石制品的磨料为不同含量、不同粒度的金刚石。本专利技术所述金刚石制品的烧成设备为微波烧结炉或放电等离子烧结炉中的任意一种。本专利技术相比现有制备金刚石制品的方法，具有如下有益效果：（1）烧结温度低，烧结时间短，节约能源。相对传统烧结方法，本方法可以大幅度降低反应温度，缩短反应时间，有效节约能源。（2）样品的微观结构均匀。微波烧结或放电等离子烧结法具有内外同步加热的效果，制得的金刚石工具不易开裂或形成内部热应力。（3）性能优异。本专利技术制得的金刚石制品具有抗弯强度大、硬度高、磨削性能好、使用寿命长等优点，具有广阔的应用前景。具体实施方式本专利技术以下将结合实施例作进一步描述：实施例1：称取Cu粉5.2g、Fe粉3.0g、Ni粉1.0g和Sn粉0.8g，加入适量球磨介质，置于高能球磨机中以360r/min球磨12h，制得湿混料，将湿混料置于真空干燥箱中80℃条件下干燥12h，制得机械合金化预合金粉。取制得的机械化预合金粉9g、100～170目的金刚石1g置于高能球磨机中以180r/min的速度混合8h，经干燥后，制得混合料。向制得的混合料中加入两滴液体石蜡，混匀，密封放置12h。采用单柱油压机将密封放置后的混合料压制成型，制得密度较小的压坯。采用冷等静压机将制得的压坯，以230MPa的压力进一步压制成型，置于鼓风干燥箱中干燥12h。将干燥后的压坯放入微波烧结炉中在700℃条件下烧结，得到金属结合剂金刚石制品，分别测定金刚石制品的抗弯强度和硬度。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高6-11%和8-12%。实施例2：称取Cu粉10.4g、Fe粉6.0g、Ni粉2.0g和Sn粉1.6g，加入适量球磨介质，置于高能球磨机中以150r/min球磨24h，制得湿混料，将湿混料置于真空干燥箱中60℃条件下干燥20h，制得机械合金化预合金粉。取制得的机械化预合金粉17g、100～170目的金刚石3g置于高能球磨机中以180r/min的速度混合8h，经干燥后，制得混合料。向制得的混合料中加入两滴液体石蜡，混匀，密封放置12h。采用单柱油压机将密封放置后的混合料压制成型，制得密度较小的压坯。采用冷等静压机将制得的压坯，以230MPa的压力进一步压制成型，置于鼓风干燥箱中干燥20h。将干燥后的压坯放入放电等离子烧结炉中在740℃条件下烧结，得到金属结合剂金刚石制品，分别测定金刚石制品的抗弯强度和硬度。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高12-17%和11-15%。实施例3：称取Cu粉7.8g、Fe粉4.5g、Ni粉1.5g和Sn粉1.2g，加入适量球磨介质，置于高能球磨机中以200r/min球磨16h，制得湿混料，将湿混料置于真空干燥箱中70℃条件下干燥18h，制得机械合金化预合金粉。取制得的机械化预合金粉8.5g、100～170目的金刚石1.5g置于高能球磨机中以180r/min的速度混合8h，经干燥后，制得混合料。向制得的混合料中加入两滴液体石蜡，混匀，密封放置12h。采用单柱油压机将密封放置后的混合料压制成型，制得密度较小的压坯。采用冷等静压机将制得的压坯，以230MPa的压力进一步压制成型，置于鼓风干燥箱中干燥16h。将干燥后的压坯放入微波烧结炉中在720℃条件下烧结，得到金属结合剂金刚石制品，分别测定金刚石制品的抗弯强度和硬度。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高8-13%和9-13%。实施例4：称取Cu粉5.2g、Fe粉3.0g、Ni粉1.0g和Sn粉0.8g，加入适量球磨介质，置于高能球磨机中以300r/min球磨14h，制得湿混料，将湿混料置于真空干燥箱中60℃条件下干燥20h，制得机械合金化预合金粉。取制得的机械化预合金粉8.0g、100～170目的金刚石2.0g置于高能球磨机中以180r/min的速度混合8h，经干燥后，制得混合料。向制得的混合料中加入两滴液体石蜡，混匀，密封放置12h。采用单柱油压机将密封放置后的混合料压制成型，制得密度较小的压坯。采用冷等静压机将制得的压坯，以230MPa的压力进一步压制成型，置于鼓风干燥箱中干燥18h。将干燥后的压坯放入放电等离子烧结炉中在680℃条件下烧结，得到金属结合剂金刚石制品，分别测定金刚石制品的抗弯强度和硬度。结果显示：相对传统烧结方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石制品的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、按质量百分比取42～62％的铜粉（粒径1～3μm）、20～40％的铁粉（粒径1～3μm）、5～15％的镍粉（粒径1～3μm）、3~13%的锡粉（粒径1～3μm），加入适量无水乙醇，在球磨机中均匀混合，在干燥箱中干燥后，制得机械合金化预合金粉；b、将步骤a制得的混合料与100～170目的金刚石以适当比例混合均匀，加入临时粘结剂，混匀，密封放置12～24h；c、将步骤b制得的产物用单轴油压机初压成型，制得初压压坯；d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯压制成致密压坯，并干燥12～16h；e、将步骤d得到的压坯放入微波烧结炉或放电等离子烧结炉中烧结，制得本专利技术的金刚石制品。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石制品的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、按质量百分比取42～62％的铜粉（粒径1～3μm）、20～40％的铁粉（粒径1～3μm）、5～15％的镍粉（粒径1～3μm）、3~13%的锡粉（粒径1～3μm），加入适量无水乙醇，在球磨机中均匀混合，在干燥箱中干燥后，制得机械合金化预合金粉；b、将步骤a制得的混合料与100～170目的金刚石以适当比例混合均匀，加入临时粘结剂，混匀，密封放置12～24h；c、将步骤b制得的产物用单轴油压机初压成型，制得初压压坯；d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯压制成致密压坯，并干燥12～16h；e、将步骤d得到的压坯放入微波烧结炉或放电等离子烧结炉中烧结，制得本发明的金刚石制品。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志伟，晋凯，郑红娟，王顺，赵小苗，千雁菊，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41