一种改良型金刚石合金刀头及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及金刚石合金技术领域，尤其是一种改良型金刚石合金刀头，包括具体配方原料按份量比如下：钴15

【技术实现步骤摘要】
一种改良型金刚石合金刀头及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及金刚石合金
，尤其涉及一种改良型金刚石合金刀头及其制备工艺。

技术介绍

[0002]金刚石俗称"金刚钻"。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体，金刚石，石墨烯，富勒烯，碳纳米管，蓝丝黛尔石，金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质；
[0003]同时金刚石不是只有在地球才有产出，现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相，金刚石的用途非常广泛，例如:工艺品和工业中的切割工具，石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石，也是贵重宝石，中国也拥有制造金刚石的技术，需要注意，石墨与金刚石物理性质完全不同。
[0004]现有市场上的金刚石刀头在承受复杂多变的负荷下，导致金刚石在工作时位移，无法提高胎体对金刚石的粘结力，胎体对金刚石的腐蚀性提升的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在承受复杂多变的负荷下，导致金刚石在工作时位移，无法提高胎体对金刚石的粘结力，无法降低胎体对金刚石的腐蚀性的缺点，而提出的一种改良型金刚石合金刀头及其制备工艺。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]设计一种改良型金刚石合金刀头，具体配方原料按份量比如下：
[0008]钴15
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19份、镍7
‑
9份、铁40
‑
44份、锰10r/>‑
13份、铬5
‑
8份以及铜10
‑
13份。
[0009]本专利技术还提供了一种改良型金刚石合金刀头的制备工艺，具体包括如下步骤：
[0010]S1、研磨以及称量：将钴、镍、铁、锰、铬以及铜分别置入金属研磨机中，将各种的金属粉末研磨至粒径在20.4～31.7μm的范围内，并按照上述的份量比进行称量；
[0011]S2、选配方粉体在三维混料机内以1000
‑
1500r/min转速混合1.5
‑
3h后，加入经液体石蜡处理的金刚石微粉，金刚石微粉的粒径为40
‑
45μm，继续混料30
‑
50min，得到混合均匀的配方原料，粉体经200MPa压力冷压制成长方形压坯，然后冷压胚体在真空下200℃热处理30min以去除液体石蜡；
[0012]S3、处理后的冷压胚体置于5kW/2450MHz多模腔微波炉进行烧结，保护气为300sccm流量的高纯Ar气体，采用红外温度计进行测温，为对比微波烧结和常规烧结之间的差异，经相同处理工艺的冷压胚体置于钼电阻烧结炉在相同保护气体中进行烧结；
[0013]S4、烧结的温度为粘结剂金属中主要成分熔点的75％
‑
90％；单位压制压力为15
‑
20Mpa，热压制时，温度过高，压力过高，会使胎体，中较低熔点成分溢出，造成胎体成分的改变，还可能使金刚石烧损石墨化；温度过低，压力过低，会使胎体致密度低，甚至出现欠烧及多孔状胎体刀头，不能牢固地固定金刚石；
[0014]S5、烧结时的保温时间为4
‑
6分钟，保温时间长，耗电多，保温时间不足，会出现欠烧夹心，冷卸压冷却温度对金刚石刀头质量也有一定的影响，若卸压冷却过早，由于温度高，因热膨胀和弹性后效的影响，会使刀头高度尺寸偏高，导致密度偏低，热压制时，高度一定要控制精确，误差不要超过0.1mm；
[0015]S6、压制时先施以单位压制压力的30％的压力预压,然后通电升温，当温度升至400
‑
600时，胎体料开始收缩，压力表指示压力下降，此时不断地补加压力。
[0016]优选的，所述升温速度要控制好，要求在10
‑
12分钟内，将温度均匀地升到烧结温度。
[0017]优选的，所述补加压力要与升温速度密切配合,不要超前施压，升温与施压配合。
[0018]优选的，所述在S6步骤中当温度继续升高至烧结温度时，施以全压使高度压到控制的尺寸范围，保温保压，3
‑
4分钟，立即断电降温，待温度降至750摄氏度左右时卸压,将刀头模具放入石棉或石墨粉保温箱中冷却至室温。
[0019]优选的，所述压制的模具采用高纯致密石墨，抗热振性能好和孔隙度。
[0020]优选的，所述在S3步骤中，借助于毛细管的作用，将刀头骨架坯块的孔隙填满，以达到一定的致密度，改变浸渍金属粉末量，就能使金刚石刀头的硬度，密度发生变化。
[0021]本专利技术提出的一种改良型金刚石合金刀头及其制备工艺，有益效果在于：该改良型金刚石合金刀头及其制备工艺，承受复杂多变的负荷，防止金刚石在工作时位移，提高胎体对金刚石的粘结力，有效降低胎体对金刚石的腐蚀性。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0023]实施例1
[0024]一种改良型金刚石合金刀头，具体配方原料按份量比如下：
[0025]钴15份、镍7份、铁40份、锰10份、铬5份以及铜10份；
[0026]本专利技术还提供了一种改良型金刚石合金刀头的制备工艺，具体包括如下步骤：
[0027]S1、研磨以及称量：将钴、镍、铁、锰、铬以及铜分别置入金属研磨机中，将各种的金属粉末研磨至粒径在20.4μm的范围内，并按照上述的份量比进行称量；
[0028]S2、选配方粉体在三维混料机内以1000r/min转速混合1.5h后，加入经液体石蜡处理的金刚石微粉，金刚石微粉的粒径为40μm，继续混料30min，得到混合均匀的配方原料，粉体经200MPa压力冷压制成长方形压坯，然后冷压胚体在真空下200℃热处理30min以去除液体石蜡；
[0029]S3、处理后的冷压胚体置于5kW/2450MHz多模腔微波炉进行烧结，保护气为300sccm流量的高纯Ar气体，采用红外温度计进行测温，为对比微波烧结和常规烧结之间的差异，经相同处理工艺的冷压胚体置于钼电阻烧结炉在相同保护气体中进行烧结，借助于毛细管的作用，将刀头骨架坯块的孔隙填满，以达到一定的致密度，改变浸渍金属粉末量，就能使金刚石刀头的硬度，密度发生变化；
[0030]S4、烧结的温度为粘结剂金属中主要成分熔点的75％；单位压制压力为15Mpa，热压制时，温度过高，压力过高，会使胎体，中较低熔点成分溢出，造成胎体成分的改变，还可
能使金刚石烧损石墨化；温度过低，压力过低，会使胎体致密度低，甚至出现欠烧及多孔状胎体刀头，不能牢固地固定金刚石；
[0031]S5、烧结时的保温时间为4分钟，保温时间长，耗电多，保温时间不足，会出现欠烧夹心，冷卸压冷却温度对金刚石刀头质量也有一定的影响，若卸压冷却过早，由于温度高，因热膨胀和弹性后效的影响，会使刀头高度尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良型金刚石合金刀头，其特征在于，具体配方原料按份量比如下：钴15
‑
19份、镍7
‑
9份、铁40
‑
44份、锰10
‑
13份、铬5
‑
8份以及铜10
‑
13份。2.一种根据权利要求1所述的改良型金刚石合金刀头的制备工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、研磨以及称量：将钴、镍、铁、锰、铬以及铜分别置入金属研磨机中，将各种的金属粉末研磨至粒径在20.4～31.7μm的范围内，并按照上述的份量比进行称量；S2、选配方粉体在三维混料机内以1000
‑
1500r/min转速混合1.5
‑
3h后，加入经液体石蜡处理的金刚石微粉，金刚石微粉的粒径为40
‑
45μm，继续混料30
‑
50min，得到混合均匀的配方原料，粉体经200MPa压力冷压制成长方形压坯，然后冷压胚体在真空下200℃热处理30min以去除液体石蜡；S3、处理后的冷压胚体置于5kW/2450MHz多模腔微波炉进行烧结，保护气为300sccm流量的高纯Ar气体，采用红外温度计进行测温，为对比微波烧结和常规烧结之间的差异，经相同处理工艺的冷压胚体置于钼电阻烧结炉在相同保护气体中进行烧结；S4、烧结的温度为粘结剂金属中主要成分熔点的75％
‑
90％；单位压制压力为15
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20Mpa，热压制时，温度过高，压力过高，会使胎体，中较低熔点成分溢出，造成胎体成分的改变，还可能使金刚石烧损石墨化；温度过低，压力过低，会...

【专利技术属性】
技术研发人员：何南兵，张新民，周刚，
申请(专利权)人：鄂信钻石新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：