[发明专利]一种弱孕镶金刚石钻头胎体及钻头的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加工碳化硅陶瓷的钻头及其制备方法，特别涉及一种弱孕镶金刚石钻头胎体及钻头的制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的，抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。

具体的，由于碳化硅陶瓷的超硬性能，用碳化硅陶瓷制作磨料，可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸，广泛应用于机械加工行业。黑色碳化硅制成的磨具，多用于切割和研磨抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石料和耐火物等，同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削；绿色碳化硅制成的磨具，多用于硬质合金、钛合金、光学玻璃的磨削，同时也用于缸的研磨及高速高速钢刀具的精磨；而作为耐火材料，国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料，我国也将会不断扩大这方面的应用；军事方面也有将碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，应用于火箭技术中。由于碳化硅密度居中，硬度和弹性模量较高，还可用于装甲车辆、飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性，其摩擦系数小，约为硬质合金的一半，而且其还具有抗热震性好、弹性模量高等特点，可将其用于一些特殊地方，如用来制成高功率的激光反射镜，具有密度低、刚性好、变形小的优点，优于铜质反射镜。

碳化硅陶瓷的上述性能决定了其在机械加工中需要采用硬度更高的孕镶金刚石钻头。加工时，极易由于金刚石磨粒不能及时出露，导致钻头发生打滑现象，降低加工效率和加工质量，甚至对人产生伤害。因此，对碳化硅陶瓷加工时，金刚石钻头的胎体应当较脆，并且对金刚石磨粒的包镶较弱，从而使得胎体能够磨损，让金刚石磨粒及时出露。鉴于此，研制弱包镶金刚石钻头的胎体配方具有重要的前景和应用价值。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种对金刚石的包镶能力弱、能够提高钻头对碳化硅陶瓷的加工效率和加工寿命的弱孕镶金刚石钻头胎体，本发明的第二目的是提供一种包含该胎体的弱孕镶金刚石钻头的制备方法。

技术方案：本发明所述的弱孕镶金刚石钻头胎体，按重量份数包括如下原料：纯Cu粉35～45份，纯Zn粉40～50份，纯Mn粉4～8份，纯Fe粉2～4份，纯Ni粉4～8份。

其中，纯Cu粉优选为39～42份；纯Zn粉优选为44～47份；纯Mn粉优选为5～7份；纯Fe粉优选为3～4份；纯Ni粉优选为5～7份。

本发明所述的包含上述胎体的弱孕镶金刚石钻头的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份数配制胎体，将浓度为75％的金刚石与胎体混合、装入石墨模具中热压烧结，当混合料接近塑性状态时加压成型，烧结制成金刚石烧结体，其中，烧结温度为640～680℃，烧结压强为14.6～14.9MPa；

(2)将金刚石烧结体保温1.8～2.4min后，冷却至室温；

(3)待金刚石烧结体冷却后，将其钎焊固定在金属基体上制成金刚石钻头。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点在于：(1)本发明的弱孕镶金刚石钻头胎体的成型性优异，制作工艺简单，在满足胎体对金刚石的基本润湿性条件下，较大程度的降低了胎体对金刚石磨粒的包镶能力，使得金刚石磨粒能够及时出露，时刻保持自锐性，避免加工过程中出现钻头打滑现象，减少碳化硅陶瓷构件裂纹的产生，提高了加工高强度、高硬度的碳化硅陶瓷的效率和质量,具有很大的市场需求和应用价值；(2)本发明通过控制烧结温度和烧结压强、保温时间，可使胎体粉末很好地熔合并合金化，同时不会损害金刚石质量，确保形成的胎体对金刚石的包镶能力较弱，制得的钻头对碳化硅陶瓷具有良好的加工效率和加工质量。

附图说明

图1为本发明制备的弱孕镶金刚石钻头胎体的断面图；

图2本发明制备的弱孕镶金刚石钻头胎体的磨损形貌图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的弱孕镶金刚石钻头胎体，按重量份数包括如下原料：纯Cu粉35～45份，纯Zn粉40～50份，纯Mn粉4～8份，纯Fe粉2～4份，纯Ni粉4～8份。

通过降低胎体对金刚石磨粒的包镶作用，使得在加工过程中金刚石磨粒及时出露，钻头能够时刻保持自身的自锐性，从而提高孕镶金刚石钻头的加工效率和加工质量。