【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金刚石工具增材制造，特别是涉及一种增材制造用金刚石药芯丝材及其制备方法。
技术介绍
1、金刚石具有高硬度、强耐磨等特性，常作为磨粒制作各种形式的金刚石工具，广泛应用于陶瓷、石材、半导体材料、光学晶体等硬脆性材料的高效精密加工。传统金刚石工具的制备方法主要有电镀、烧结和钎焊，由于受其制备原理的限制，传统制备方法难以直接成型复杂结构的金刚石工具。因此，随着金刚石工具朝着形状复杂化、结构精密化、性能高端化等方向发展，亟须开发新的金刚石工具制造工艺。增材制造是一项新兴的制造技术，近年来开始应用于复杂结构金刚石工具的制造。目前，金刚石工具的增材制造方法主要为铺粉的激光选区熔化增材制造(slm)和送粉的熔融沉积成型增材制造(fdm)。然而，在铺粉增材制备金刚石工具过程中，铺粉刮板容易触碰金刚石颗粒，使金刚石颗粒移动偏移，导致熔覆层中金刚石分布不均匀，成型质量差，性能难以满足应用要求；在送粉增材制造金刚石工具过程中，由于金刚石颗粒形状规整度差，送粉流动性难以保证，导致熔覆层中金刚石分布不均匀，且金刚石颗粒飞溅现象明显，金刚石的利用率低。另外，金刚石热损伤是增材制造金刚石工具面临的另一个关键问题，增材制造金刚石工具时，高强度激光束快速投射到金刚石表面，扫描区域能量聚集使局部温度急剧升高至1700℃以上，导致金刚石发生石墨化，造成金刚石热损伤，劣化金刚石工具的性能。因此，开发一种增材制造用金刚石药芯丝材及其制备方法，对增材制造高性能金刚石工具具有重大意义。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一，一种增材制造用金刚石药芯丝材，包括钎料皮和金刚石药芯；所述钎料皮包裹在所述金刚石药芯的表面；
4、按质量份数计，所述金刚石药芯的原料组成包括：表面改性金刚石20-55份、钎剂15-35份、金属添加剂10-40份和分散剂a1-5份；
5、所述钎料皮的材质为镍铬合金或铜锡合金。
6、在本专利技术优选的实施方式中，所述增材制造用金刚石药芯丝材的外径为0.8～3.2mm，外径和内径比为(1.5～8)：1；所述表面改性金刚石的粒度为-30目～+125目；所述钎剂的粒度为-150目～+500目；所述金属添加剂的粒度为-150目～+500目。
7、本专利技术技术方案之二，一种上述的增材制造用金刚石药芯丝材的制备方法，包括以下步骤：
8、准备原料：表面改性金刚石20-55份、钎剂15-35份、金属添加剂10-40份、分散剂a1-5份和有机溶剂b；
9、将分散剂a加入到50％～60％体积的有机溶剂b中，得到分散剂溶液；
10、将表面改性金刚石加入到所述分散剂溶液中，搅拌，之后加入钎剂、金属添加剂和剩余的有机溶剂b混合均匀，得到膏状混合药芯；
11、将所述膏状混合药芯烘干后进行分段控速球磨，得到混合药芯干粉；
12、将镍铬合金或铜锡合金经轧制、剪切得到钎料皮；
13、利用所述钎料皮包裹所述混合药芯干粉，得到所述增材制造用金刚石药芯丝材；
14、所述有机溶剂b的用量为所述表面改性金刚石、钎剂、金属添加剂和分散剂a总体积的30％～200％。
15、本专利技术技术方案之三，一种上述的增材制造用金刚石药芯丝材在增材制造金刚石中的应用。
16、本专利技术公开了以下技术效果：
17、本专利技术提供一种金刚石工具增材制造用药芯丝材及其制备方法，采用本专利技术金刚石药芯丝材进行增材制造金刚石工具时，金刚石不发生热损伤、利用率高、分布状态及浓度易控制，金刚石药芯丝材可适配的热源形式广泛(可应用于电弧增材、激光增材、等离子增材等多种热源形式)，采用金刚石药芯丝材增材制备的金刚石工具形成质量高、使用寿命长。
18、本专利技术采用金刚石药芯丝材进行金刚石工具的增材制造，可以通过调整药芯丝材外径和内径比例、药芯中表面改性金刚石占比；与现有技术相比，本专利技术采用金刚石药芯丝材进行金刚石工具的增材制造能够精准控制金刚石的分布浓度(现有技术中其他增材制造方式金刚石分布易团聚、偏离熔覆层中心，本专利技术中金刚石在熔覆层中均匀分布)，金刚石颗粒通过药芯丝材形式进行输送，并配合金刚石表面的分散剂处理，实现增材制造金刚石工具过程中金刚石颗粒的分布状态的精准控制，显著提高增材制备金刚石工具的成型质量。
19、金刚石工具增材制造时，采用本专利技术制备的金刚石药芯丝材进行金刚石颗粒的输送，避免了传统送粉形式进行金刚石颗粒的输送时金刚石颗粒的飞溅，提高金刚石的利用率。
20、本专利技术制备方法简单，容易制备。
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1.一种增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，包括钎料皮和金刚石药芯；所述钎料皮包裹在所述金刚石药芯的表面；
2.根据权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述增材制造用金刚石药芯丝材的外径为0.8～3.2mm，外径和内径比为(1.5～8):1；所述表面改性金刚石的粒度为-30目～+125目；所述钎剂的粒度为-150目～+500目；所述金属添加剂的粒度为-150目～+500目。
3.根据权利要求1或2所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述分散剂A为硅烷偶联剂、高聚物、ε-己内酯、聚磷腈和聚乙烯亚胺中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述表面改性金刚石的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述分散剂B为硅烷偶联剂、高聚物、ε-己内酯、聚磷腈和聚乙烯亚胺中的至少一种；
6.根据权利要求4所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述低速高活性球磨工艺具体为：球磨转速30～80r/min；球料比(1～1.5)
7.一种权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的增材制造用金刚石药芯丝材的制备方法，其特征在于，所述烘干的真空度≤10Pa，温度≤200℃。
9.根据权利要求7所述的增材制造用金刚石药芯丝材的制备方法，其特征在于，所述分段控速球磨包括破碎阶段和均匀分散阶段；所述破碎阶段的球磨转速100～150r/min，球料比(1～1.5):1，球磨时间20～120min；所述均匀分散阶段的球磨转速30～80r/min，球料比(1～1.5):1，球磨时间20～120min。
10.一种权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材在增材制造金刚石中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，包括钎料皮和金刚石药芯；所述钎料皮包裹在所述金刚石药芯的表面；
2.根据权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述增材制造用金刚石药芯丝材的外径为0.8～3.2mm，外径和内径比为(1.5～8):1；所述表面改性金刚石的粒度为-30目～+125目；所述钎剂的粒度为-150目～+500目；所述金属添加剂的粒度为-150目～+500目。
3.根据权利要求1或2所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述分散剂a为硅烷偶联剂、高聚物、ε-己内酯、聚磷腈和聚乙烯亚胺中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述表面改性金刚石的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的增材制造用金刚石药芯丝材，其特征在于，所述分散剂b为硅烷偶联剂、高聚物、ε-己内酯、聚磷腈和聚乙烯亚胺中的至少一种；
6.根据权利要求4所述的增材制造用金刚石...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜全斌，王蕾，张志康，崔冰，张黎燕，董光，李昂，申俊，王英华，李伟，张建华，梁杰，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：发明
国别省市：
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