一种高锋利度稀土-铁基金刚石工具及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高锋利度稀土

【技术实现步骤摘要】
一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金刚石工具
，尤其涉及一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属基金刚石工具具有高硬度、低的线膨胀系数、良好的耐磨性，是石油勘探、矿山开采、石材切割以及机械加工等行业最重要的高效加工工具。金刚石工具的加工效率和使用寿命主要取决于基体材料特性，要求胎体材料具有良好的包镶能力、出刃能力等，所以对金刚石工具胎体的研究显得尤为重要。金属Co对金刚石颗粒的包镶能力强，自锐效应好，早期被认为是金刚石工具胎体的理想材料，但是由于Co作为战略物质，价格高，对人体有害等因素，相关产品逐渐往低Co或无Co的趋势发展。其中铁基预合金粉代替Co是一个重要的方向，Fe基金刚石工具生产成本低廉，切削性能优良，然而Fe粉在制备和烧结过程中容易氧化，活性降低，对金刚石颗粒的润湿性差，影响产品质量和使用寿命，所以经常加入Cu、Ni、Sn、Co等其他活性元素，以提高金刚石的保留能力。
[0003]稀土元素被称作金属工业的“维生素”，已经应用到越来越多的材料中，将稀土添加到金刚石工具胎体中，可以改善和强化金刚石胎体材料的力学性能。稀土增加了金属粉末的活性，加快烧结过程，使金属基体组织结构更细化，提高合金烧结后的致密度，增强金刚石颗粒与胎体合金之间的黏结强度，经稀土合金化的刀头具有较高的硬度和耐磨性。然而，稀土元素十分活泼，金属粉末极易在配料混料压制等过程中发生部分氧化，操作难度大，且纯稀土元素对金刚石工具的力学性能和锋利度提升效果一般，导致铁基
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稀土金刚石工具的加工效率并不能够满足工业发展对于铁基金刚石工具性能的要求。
[0004]因此，提供一种力学性能好、锋利度高的铁基金刚石工具，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具及其制备方法，本专利技术提供的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具的锋利度高，抗弯强度好。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，包括胎体材料和金刚石颗粒；按质量百分比计，所述胎体材料包括0.25～1.5％的稀土氧化物和余量的铁基合金；制备所述铁基合金的原料包括CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金；
[0008]所述高锋利度稀土
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铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～30％。
[0009]优选地，所述金刚石颗粒的品级为40/45。
[0010]优选地，所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈和氧化镧中的至少一种。
[0011]优选地，以胎体材料的质量百分比为100％计，制备所述铁基合金的原料包括20～30％的CuSn15合金，55～68％的FeCu30合金和8～20％的FeCu40Ni12Sn7Co10合金。
[0012]优选地，所述稀土氧化物的粒径为亚微米级。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述高锋利度稀土
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铁基金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将稀土氧化物、CuSn15合金、FeCu30合金、FeCu40Ni12Sn7Co10合金和金刚石颗粒混合后球磨，得到混合粉末；
[0015](2)将所述步骤(1)得到的混合粉末依次进行压制成型和压力烧结，得到高锋利度稀土
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铁基金刚石工具。
[0016]优选地，所述步骤(1)中球磨使用的磨球为氧化锆磨球，球磨的球料比为3～7：1。
[0017]优选地，所述步骤(1)中球磨的转速为200～600r/min，球磨的时间为10～16h，球磨的气氛为惰性气氛。
[0018]优选地，所述步骤(2)中压制成型的压力为15～30MPa。
[0019]优选地，所述步骤(2)中压力烧结的温度为760～860℃，压力烧结的时间为30～120s，压力烧结的压力为15～22MPa。
[0020]本专利技术提供了一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，包括胎体材料和金刚石颗粒；按质量百分比计，所述胎体材料包括0.25～1.5％的稀土氧化物和余量的铁基合金；制备所述铁基合金的原料包括CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金；所述高锋利度稀土
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铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～30％。本专利技术采用CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金作为胎体材料中铁基合金的原料，合金中的Ni、Co等元素能够进入Fe的晶胞中，形成固溶体相，起到固溶强化作用，提高胎体材料的强度；在铁基胎体中掺杂稀土氧化物可以改善合金凝固时的温度梯度和凝固速率，提高液态金属的流动性，降低其表面张力，同时稀土元素作为表面活性元素和球状元素，有限制晶粒长大的作用，可以使金属基体组织结构更细化，改善合金的结晶度，并进一步提高胎体材料的致密性，提高稀土
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铁基金刚石工具的力学性能和锋利度；通过掺杂稀土氧化物的方式引入稀土元素，稀土氧化物分布在晶内和晶界处，使胎体材料的空隙球化、圆化明显，对胎体材料能起到弥散强化作用，既解决了稀土元素操作难度大且对金刚石工具锋利度提升效果差的问题，同时能够简化工艺。实施例的结果显示，本专利技术提供的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具的锋利度最高提升了69.63％，抗弯强度提升19.12％，具有更优的力学性能，提高了金刚石工具切削效率。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，包括胎体材料和金刚石颗粒；按质量百分比计，所述胎体材料包括0.25～1.5％的稀土氧化物和余量的铁基合金；制备所述铁基合金的原料包括CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金；
[0022]所述高锋利度稀土
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铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～30％。
[0023]本专利技术提供的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具包括胎体材料。
[0024]在本专利技术中，按质量百分比计，所述胎体材料包括0.25～1.5％的稀土氧化物，优选为0.5～1.25％，更优选为0.75～1.0％。本专利技术通过在铁基胎体中掺杂稀土氧化物，可以改善合金凝固时的温度梯度和凝固速率，提高液态金属的流动性，降低其表面张力，同时稀土元素作为表面活性元素和球状元素，有限制晶粒长大的作用，可以细化组织，改善合金的
结晶度使衍射峰增强，提高合金烧结后的致密度，增强金刚石颗粒与胎体合金之间的黏结强度，提高高锋利度稀土
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铁基金刚石工具的力学性能和锋利度；通过控制稀土氧化物的用量，既能够保证稀土元素对胎体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，包括胎体材料和金刚石颗粒；按质量百分比计，所述胎体材料包括0.25～1.5％的稀土氧化物和余量的铁基合金；制备所述铁基合金的原料包括CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金；所述高锋利度稀土
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铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～30％。2.根据权利要求1所述的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，其特征在于，所述金刚石颗粒的品级为40/45。3.根据权利要求1所述的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈和氧化镧中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高锋利度稀土
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铁基金刚石工具，其特征在于，以胎体材料的质量百分比为100％计，制备所述铁基合金的原料包括20～30％的CuSn15合金，55～68％的FeCu30合金和8～20％的FeCu40Ni12Sn7Co10合金。5.根据权利要求1所述的高锋利度稀土
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【专利技术属性】
技术研发人员：温禄，周强，罗莉，潘锡翔，吴劲频，
申请(专利权)人：江西离子型稀土工程技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：