[发明专利]金刚石圆锯片刀头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超硬材料领域，尤其涉及一种金刚石圆锯片刀头及其制备方法。

背景技术

金刚石工具绝大多数是将粘结剂与人造金刚石颗粒相混合，经成形、烧结而成的孕镶式工具。金刚石颗粒主要起到切削刃的作用，胎体结合剂主要起到固定金刚石颗粒的作用，以充分高效地发挥金刚石颗粒的切削、磨削作用，以其优越的切削、磨削和耐磨等性能被广泛应用于石材、陶瓷、混凝土等行业中。

孕镶式金刚石刀头通常是金刚石颗粒与胎体结合剂按一定质量比例等参数直接混合，然后经热压成型，也可先经冷压成型再经热压成型，总之目前，大多数孕镶式金刚石锯片都是通过热压烧结这一工艺制得。热压只适用于烧结形状规则的样品，并且效率较低，同时也具有能耗高、劳动密集、石墨模具损耗等缺点。

自由烧结(Free Sinter)，亦称无压烧结，指在正常压力(0.1MPa)下将具有一定形状的坯料在真空(或气氛保护)下经高温煅烧、物理化学反应制成致密、坚硬、体积稳定、具有一定性能的固结体的过程。具有产能高、能耗低、自动化程度较高等优点，其操作方法简洁，成本低廉，可满足大批量生产，可实现在低投入的情况下生产高质量金刚石切削工具，易于产业化推广。同时，自由烧结工艺，可高效、便利制备形状复杂的刀头。

自由烧结工艺被广泛应用于陶瓷材料、多孔金属材料的热处理中，在金刚石工具中的应用研究报道较少。主要是由于没有外加压力作为反应驱动力，在自由烧结过程中刀头的保形性通常难以控制，很难做到尺寸均匀收缩。同时自由烧结所得刀头胎体的硬度、致密度比热压烧结工艺制备的刀头要低，在使用过程中其性能、寿命较热压烧结刀头低，通常仅用于低档整体式烧结锯片中，在高档圆锯片中的应用鲜见报道。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种金刚石圆锯片刀头及其制备方法。该圆锯片刀头的成分适合采用自由烧结工艺制备，另外该方法可以提高工具的生产效率，且降低生产成本。

为达到上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种金刚石圆锯片刀头，该刀头由金刚石颗粒和用于固结所述金刚石颗粒的胎体粉末形成，其中所述胎体粉末按质量百分比由以下组分组成：Cu 15％～30％，Ni 0％～10％，Sn 2％～8％，Co 0％～10％，Me 0％～5％，其余为Fe以及不可避免的杂质，Me选自Mn、Ti、Si、Cr、P、Al中的至少一种。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Fe的质量百分比为40-80％，更优选为50％～70％。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Cu的质量百分比为20％～30％。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Ni的质量百分比为2％～8％。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Sn的质量百分比为2％～5％。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末中Co的质量百分比为0％～5％。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末颗粒的中位径D50为15～40μm，其中所述中位径D50通过激光粒度计测定。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述金刚石颗粒的中位径D50为30～45μm。

在上述金刚石圆锯片刀头中，作为一种优选实施方式，所述金刚石颗粒占所述金刚石圆锯片刀头的质量百分比为1.5％～4％。

一种上述金刚石圆锯片刀头的制备方法，包括如下步骤：

混料步骤：将上述胎体粉末与金刚石颗粒混合均匀，然后加入造粒剂继续混合均匀；

冷压成形步骤：按照预先设定的粉量将所述混料步骤得到的混合物料装入已组装好的压制模腔内，模具经压机压制之后脱模，制得冷压生坯；

自由烧结步骤：将所述冷压生坯放置在加热炉中进行自由烧结后冷却取出，制得所述金刚石圆锯片刀头成品。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述混料步骤中，所需混料的总时间为1-2h。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述胎体粉末为预合金胎体粉末。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述冷压成形步骤中，所述压机压制的压强为250～550MPa，保压时间为10～15s。