一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及金刚石工具的制备技术领域，尤其涉及一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺。一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，包括以下步骤：步骤A，将胎体合金粉料和流动温压水基粘结剂加热捏合，然后造粒制得胎体合金喂料；步骤B，将所述胎体合金喂料进行温压成型，得到胎体合金毛坯；步骤C，对所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理。本发明专利技术的目的在于提出一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，制得的金刚石工具的烧结的毛坯收缩率小，尺寸精度高，致密度高，抗弯强度和硬度都得到提高，且成品率高，可以制作大尺寸、形状复杂的金刚石工具。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺
本专利技术涉及金刚石工具的制备
，尤其涉及一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺。
技术介绍
传统的金刚石工具制造工艺主要是采用热压烧结成型工艺，首先将胎体合金粉料在冷压机中预压成型成胎体合金毛坯，然后将胎体合金毛坯装入石墨模具中在热压烧结炉中进行加热加压烧结，该方法只能生产断面形状简单的金刚石工具，且烧结炉通常需要多次重复升温降温，耗能大，生产效率低，石墨模具损耗大，对环境污染严重，生产成本高，质量不稳定。目前已经有采用粉末冶金注塑成型和挤出成型方法生产金刚石工具，可以生产几何形状复杂的产品。但是粉末冶金注塑成型和挤出成型需要在胎体合金粉料中添加大量的粘结剂制备胎体合金喂料，从而保证胎体合金喂料的流动性能够满足注塑成型和挤出成型的要求，一般在胎体合金喂料中粘结剂的加入量(质量百分数)为9～15％，体积比(V粘结剂/V喂料)为60～70％，由于粘结剂的加入量比较大，增加了后续的脱脂工艺的难度，脱脂时间长，升温速率要求高，脱脂难度大，在脱脂过程中毛坯容易产生气泡和内部裂纹，严重时毛坯会爆裂，极大地影响了制备的金刚石工具的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，制得的金刚石工具的烧结的毛坯收缩率小，尺寸精度高，致密度高，抗弯强度和硬度都得到提高，且成品率高，可以制作大尺寸、形状复杂的金刚石工具。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，包括以下步骤：步骤A，将胎体合金粉料和流动温压水基粘结剂加热捏合，然后造粒制得胎体合金喂料；步骤B，将所述胎体合金喂料进行温压成型，得到胎体合金毛坯；步骤C，对所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理；步骤D，将经过步骤C处理后的所述胎体合金毛坯进行快速升温真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种基于温压成型的金刚石工具；所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物。优选的，按照质量百分数计算，所述流动温压水基粘结剂的原料包括：水溶性粘结剂30～50％、刚性高分子聚合物5～30％、粘弹性聚合物30～50％和助剂1～10％。优选的，所述水溶性粘结剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的聚合度为1500～2500；所述刚性高分子聚合物为聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或几种的混合物；所述粘弹性聚合物为乙烯基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛和无规聚丙烯中的任意一种或几种的混合物；所述助剂为石蜡、硬脂酸和邻苯二甲酸二辛酯中的任意一种或几种的混合物。优选的，所述步骤A具体包括：步骤A1，按照质量百分数计算，将92～95％胎体合金粉料和5～8％流动温压水基粘结剂加入捏合机中，在140℃下进行加热捏合1h，然后降温冷却，制得捏合喂料；步骤A2，将所述捏合喂料放入破碎机中粉碎造粒，制得胎体合金喂料。优选的，所述步骤B中，所述温压成型的温压温度为50～200℃，温压压力为1～3吨/平方厘米，保压时间为15～30s。优选的，按照质量百分数计算，所述胎体合金粉料包括70～85％金属预合金粉末、5～10％WC粉、5～11％Ni粉、2～4％Sn粉和3～5％金刚石颗粒；按照质量百分数计算，所述金属预合金粉末的组分包括70％Fe和30％Cu，所述金属预合金粉末的粒径＜2μm；所述WC粉、Ni粉和Sn粉的粒径分别＜5μm。优选的，所述金刚石颗粒的粒径为0.2～0.4mm。优选的，所述步骤C中，所述浸汲脱脂为将所述胎体合金毛坯放入水、乙醇、脂肪族酮或芳香族碳氢化合物中的任意一种或几种的混合液中，在25℃恒温下浸泡1～2h。优选的，所述步骤C中，所述干燥处理为将经过浸汲脱脂的所述胎体合金毛坯取出并在空气中干燥20～30min后，再在温度为40℃以及真空度为1000Pa的条件下真空干燥20～30min。优选的，所述步骤D具体包括：步骤D1，将经过步骤C处理的所述胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在真空度为1Pa下，以150℃/h的升温速率从室温升至450℃保温0.5h，进行快速升温真空热脱脂；步骤D2，所述真空加压烧结炉以250℃/h的升温速率从450℃升至550℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；步骤D3，所述真空加压烧结炉以250℃/h的升温速率从550℃升至950℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为9.6MPa，进行真空加压烧结；步骤D4，所述真空加压烧结炉在保持炉内压力为9.6MPa的条件下，自然降温至100℃，开炉门出炉，制得一种基于温压成型的金刚石工具。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将所述胎体合金粉料和所述流动温压水基粘结剂进行加热捏合成所述胎体合金喂料，由于所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物，所述粘弹性聚合物的蠕变温度宽、低温蠕变流动性和可塑性好，使用温压成型的成型工艺可以减少所述胎体合金喂料中的流动温压水基粘结剂的使用量，即可满足温压成型对所述胎体合金喂料的流动性的要求，将所述胎体合金喂料进行温压成型得到所述胎体合金毛坯，所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理，再经过快速升温真空热脱脂和氢气还原加压烧结，解决了使用传统的干压成型工艺效率低、不能生产复杂形状的产品的问题，同时也解决了使用注塑成型、挤出成型的喂料粘结剂加入量大、脱脂工艺复杂，脱脂时间长，胎体内部容易产生缺陷的问题，制得的金刚石工具的烧结的毛坯收缩率小，尺寸精度高，致密度高，硬度和抗折强度都得到提高，且成品率高，可以制作大尺寸、形状复杂的金刚石工具。具体实施方式一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，包括以下步骤：步骤A，将胎体合金粉料和流动温压水基粘结剂加热捏合，然后造粒制得胎体合金喂料；步骤B，将所述胎体合金喂料进行温压成型，得到胎体合金毛坯；步骤C，对所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理；步骤D，将经过步骤C处理后的所述胎体合金毛坯进行快速升温真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种基于温压成型的金刚石工具；所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物。温压成型是介于注塑、挤出成型和干压成型之间的一种成型方法，使用注塑、挤出成型为了保证喂料的流动性，喂料中必须加入大量的粘结剂，对于体积和厚度较大的毛坯脱脂就十分困难，成品率低，由于脱脂时间长，容易产生废品。干压成型的喂料流动性差，毛坯内部受压不均匀，烧结的产品致密度差，强度差，产品的形状受到限制，只能制造形状简单的产品。将所述胎体合金粉料和所述流动温压水基粘结剂进行加热捏合成所述胎体合金喂料，由于所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物，所述粘弹性聚合物的蠕变温度宽、低温蠕变流动性和可塑性好，使用温压成型的工艺可以减少所述胎体合金喂料中的流动温压水基粘结剂的使用量，即可满足温压成型对所述胎体合金喂料的流动性的要求，将所述胎体合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤A，将胎体合金粉料和流动温压水基粘结剂加热捏合，然后造粒制得胎体合金喂料；/n步骤B，将所述胎体合金喂料进行温压成型，得到胎体合金毛坯；/n步骤C，对所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理；/n步骤D，将经过步骤C处理后的所述胎体合金毛坯进行快速升温真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种基于温压成型的金刚石工具；/n所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，将胎体合金粉料和流动温压水基粘结剂加热捏合，然后造粒制得胎体合金喂料；
步骤B，将所述胎体合金喂料进行温压成型，得到胎体合金毛坯；
步骤C，对所述胎体合金毛坯进行浸汲脱脂和干燥处理；
步骤D，将经过步骤C处理后的所述胎体合金毛坯进行快速升温真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种基于温压成型的金刚石工具；
所述流动温压水基粘结剂的原料包括粘弹性聚合物。


2.根据权利要求1所述的一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，按照质量百分数计算，所述流动温压水基粘结剂的原料包括：水溶性粘结剂30～50％、刚性高分子聚合物5～30％、粘弹性聚合物30～50％和助剂1～10％。


3.根据权利要求2所述的一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，所述水溶性粘结剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的聚合度为1500～2500；
所述刚性高分子聚合物为聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或几种的混合物；
所述粘弹性聚合物为乙烯基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛和无规聚丙烯中的任意一种或几种的混合物；
所述助剂为石蜡、硬脂酸和邻苯二甲酸二辛酯中的任意一种或几种的混合物。


4.根据权利要求1所述的一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，所述步骤A具体包括：
步骤A1，按照质量百分数计算，将92～95％胎体合金粉料和5～8％流动温压水基粘结剂加入捏合机中，在140℃下进行加热捏合1h，然后降温冷却，制得捏合喂料；
步骤A2，将所述捏合喂料放入破碎机中粉碎造粒，制得胎体合金喂料。


5.根据权利要求1所述的一种基于温压成型的金刚石工具制备工艺，其特征在于，所述步骤B中，所述温压成型的温压温度为50～200℃，温压压力为1～3吨/平方厘米，保压时间为15～30s。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高忠麟，舒诚，
申请(专利权)人：荣成中磊科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37