一种金刚石工具及其制备方法技术

本发明专利技术属于金刚石工具技术领域，提供了一种金刚石工具及其制备方法。本发明专利技术的制备原料稀土氧化物和胎体材料均为亚微米级别，即为超细粉末，超细粉末具有良好的表面效应和体积效应，混合更趋均匀，避免成分偏析，使得合金性能更趋一致；同时，超细粉末对金刚石具有良好的浸润和粘结性能，能提高胎体材料对金刚石的把持能力。本发明专利技术的稀土氧化物可以改善合金致密度、细化晶粒、改善合金的结晶度，并进一步提高胎体材料对金刚石颗粒的把持力，提高金刚石工具的力学性能和锋利度。实施例表明：本发明专利技术的金刚石工具的磨耗比为80.317～88.41，切削效率为0.62～0.66g/s，抗弯强度为868.76～1020.63MPa。1020.63MPa。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石工具及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金刚石工具
，尤其涉及一种金刚石工具及其制备方法。

技术介绍

[0002]金刚石工具是由胎体材料和金刚石颗粒组成，在切磨加工过程中胎体材料与金刚石同步磨损，常用金属基胎体材料的成分有Fe、Cu、Ni、Sn、Co等。铜基胎体材料烧结温度较低，强度、耐磨性等综合性能较好，应用较为广泛。钴胎体材料具有较好的耐磨匹配性、较高的把持力，工具加工锋利、使用寿命长，但钴粉价格昂贵，对人体有害等因素。以Fe代Co是目前的发展趋势。铁基胎体材料机械性能较好，与钴基相近，但韧性、自锐性差，且高温烧结下易侵蚀金刚石。
[0003]公开号为CN114653947A的中国专利公开了一种高锋利度稀土
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铁基金刚石工具及其制备方法，具体为：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。其使用了CuSn15合金，FeCu30合金和FeCu40Ni12Sn7Co10合金三种合金粉末，所得土
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铁基金刚石工具的锋利度有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种金刚石工具及其制备方法。本专利技术提供的金刚石工具锋利度高。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种金刚石工具，制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒，所述胎体材料包括稀土氧化物和FeCu30合金粉末；所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末为亚微米级。
[0007]优选地，所述胎体材料中稀土氧化物的质量含量为0.5～2.0％，FeCu30合金粉末的质量含量为98～99.5％。
[0008]优选地，所述稀土氧化物包括氧化钇和/或氧化铈。
[0009]优选地，所述金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～35％。
[0010]优选地，所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末的粒径独立地为500～1000nm。
[0011]本专利技术还提供了上述技术方案所述的金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将稀土氧化物、FeCu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨，得到混合粉末；
[0013]将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结，得到所述金刚石工具。
[0014]优选地，所述球磨的球料比为2：1～4：1。
[0015]优选地，所述球磨的转速为500～800r/min，时间为10～13h。
[0016]优选地，所述压制成型的压力为14～18MPa。
[0017]优选地，所述压力烧结的压力为3～5MPa，温度为800～840℃，时间为300～460s。
[0018]本专利技术提供了一种金刚石工具，制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒，所述胎体
材料包括稀土氧化物和FeCu30合金粉末；所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末均为亚微米级。本专利技术的金刚石工具的制备原料稀土氧化物和胎体材料均为亚微米级别，即为超细粉末，超细粉末具有良好的表面效应和体积效应，混合更趋均匀，避免成分偏析，使得合金性能更趋一致；同时，超细粉末对金刚石具有良好的浸润和粘结性能，能提高胎体材料对金刚石的把持能力。另外，超细粉末大大降低烧结过程中金属原子扩散所需的激活能，烧结性能好，烧结温度低。本专利技术的制备原料FeCu30合金粉末在热压烧结后其表现出优良的力学性能；同时，FeCu30合金粉末的使用，避免了对Ni、Co、Sn的使用，精简工艺步骤。本专利技术的制备原料中的稀土氧化物可以改善合金致密度、细化晶粒、改善合金的结晶度，并进一步提高胎体材料对金刚石颗粒的把持力，提高金刚石工具的力学性能和锋利度。实施例表明：本专利技术的金刚石工具的磨耗比为80.317～88.41，切削效率为0.62～0.66g/s；说明所提供的金刚石工具锋利度高。同时，抗弯强度为868.76～1020.63MPa。另外，单位时间内，本专利技术提供金刚石工具的损失小，但是对砂轮的损失量很大，说明本专利技术提供的金刚石工具切削效率高、耐磨性好、使用寿命长。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述的金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：将稀土氧化物、FeCu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨，得到混合粉末；将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结，得到所述金刚石工具。本专利技术提供的制备方法操作简单。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种金刚石工具，制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒，所述胎体材料包括稀土氧化物和FeCu30合金粉末；所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末均为亚微米级。
[0021]在本专利技术中，如无特殊说明，本专利技术所用原料均优选为市售产品。
[0022]本专利技术提供的金刚石工具的制备原料包括胎体材料，所述胎体材料包括稀土氧化物和FeCu30合金粉末。在本专利技术中，所述胎体材料中稀土氧化物的质量含量优选为0.5～2.0％，进一步优选为1～1.5％，FeCu30合金粉末的质量含量优选为98～99.5％，进一步优选为98.5～99％。在本专利技术中，所述FeCu30合金粉末的粒径为亚微米级，优选为500～1000nm；所述稀土氧化物的粒径为亚微米级，优选为500～1000nm。在本专利技术中，所述稀土氧化物优选包括氧化钇和/或氧化铈。
[0023]本专利技术提供的金刚石工具的制备原料包括金刚石颗粒。在本专利技术中，所述金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量优选为18～35％，进一步优选为20～30％，更优选为25％。在本专利技术中，所述金刚石颗粒的品级优选为40/45。
[0024]本专利技术还提供了上述技术方案所述的金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：
[0025]将稀土氧化物、FeCu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨，得到混合粉末；
[0026]将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结，得到所述金刚石工具。
[0027]本专利技术将稀土氧化物、FeCu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨，得到混合粉末。
[0028]在本专利技术中，所述球磨的磨球的材质优选为氧化锆。在本专利技术中，所述球磨的球料比优选为2：1～4：1进一步优选为3：1。在本专利技术中，所述球磨的转速优选为500～800r/min，进一步优选为600～700r/min，时间优选为10～13h。在本专利技术中，所述球磨优选在保护气氛下进行，所述保护气氛优选为氩气或氮气。在本专利技术中，所述球磨优选在球磨罐中进行。
[0029]得到混合粉末后，本专利技术将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结，得到所述金刚石工具。
[0030]在本专利技术中，所述压制成型的压力优选为14～18MPa，进一步优选为15～17MPa。在本专利技术中，所述压制成型的设备优选为冷压机。
[0031]在本专利技术中，所述压力烧结的压力优选为3～5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石工具，其特征在于，制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒，所述胎体材料包括稀土氧化物和FeCu30合金粉末；所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末均为亚微米级。2.根据权利要求1所述的金刚石工具，其特征在于，所述胎体材料中稀土氧化物的质量含量为0.5～2.0％，FeCu30合金粉末的质量含量为98～99.5％。3.根据权利要求1或2所述的金刚石工具，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化钇和/或氧化铈。4.根据权利要求1所述的金刚石工具，其特征在于，所述金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18～35％。5.根据权利要求1所述的金刚石工具，其特征在于，所述稀土氧化物和FeCu30合金粉末的粒径独立地为500～1000nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：温禄，周强，潘锡翔，罗莉，
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：