[发明专利]一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：S1、将铁粉和结合剂微粒，置于高能球磨机中球磨，得强化后的机械合金化微粒；S2、用机械合金化微粒冷压成铁剂基体；S3、取机械合金化微粒加造孔材料，得胎体粉末，冷压成薄坯，打孔，布置金刚石，将薄坯组合制成刀头形状，烧结即得金刚石刀头；S4、使用焊接材料将金刚石刀头焊接在铁剂基体上，得金刚石工具半成品，将金刚石工具半成品装模、热压烧结、拆模、磨弧、开刃和修整即得铁剂基体和结合剂的金刚石工具。本发明提出的制备方法，环境友好，制备成本低，基体和金刚石的结合力强，刀头的硬度和强度高，锋利度好，耐磨性好。

技术领域

本发明涉及金刚石工具的制备技术领域，尤其涉及一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法。

背景技术

金刚石锯片是一种切割工具，广泛应用于混凝土、耐火材料、石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金刚石锯片主要由基体与刀头两部分组成，其中，基体是主要支撑部分，而刀头主要起的是切割作用。而刀头中使用的胎体多数为钴基胎体或是铁基胎体，相对钴基胎体而言铁基胎体的变形性要远大于钴基胎体，且工具锋利度较差，但耐磨性能要明显高于钴基胎体。而且金刚石锯片上的刀头通常会使用胎体结合剂，金属结合剂是胎体结合剂中使用最广泛的一种，其是20世纪50年代开始使用的，发达国家使用钴结合剂制造了金刚石工具；直到80年代捷克一家公司才研究了铁铝铜结合剂用于制造金刚石工具，90年代中国华侨大学陈先教授成功选用含铁50％左右的配方制备了用于切割石材的金刚石刀头，增大了铁在金属结合剂中的用量，减少了铜、钴、铬等元素对环境的污染。基于现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法。

一种基于铁剂基体和结合剂的金刚石工具的制备方法，包括以下步骤：

S1、机械合金化微粒的制备：选取电解铁粉、还原铁粉、铸铁粉、活化超细铁粉或磷铁粉中任意两种，置于高能球磨机中，同时加入结合剂微粒，进行混合，其中，结合剂微粒为板状Al₂O₃、SiC、CeO₂、Y₂O₃、Zr0₂、C或金刚石中的任意一种，随着球磨碾压和高动能撞击，铁粉颗粒变形，形成层状结构，在高能球磨过程中结合剂微粒植入矩阵，继续高能球磨即得到强化后的机械合金化微粒；

S2、基体的制备：用步骤S1制备的机械合金化微粒冷压成铁剂基体，备用；

S3、刀头的制备：取步骤S1制备的机械合金化微粒，加入造孔材料，混合均匀得胎体粉末，然后将胎体粉末冷压成片状的薄坯，再按照金刚石的排布方式在薄坯上打孔，然后将金刚石定向有序的布置在薄坯上，然后将若干个薄坯组合在一起置于冷压机中制成刀头形状，然后转移至真空烧结炉中，于410～420℃烧结20～30min，即得金刚石刀头；

S4、基体和金刚石刀头的结合：使用焊接材料将步骤S3制备的金刚石刀头牢固的焊接在步骤S2制备的铁剂基体上，得金刚石工具半成品，将金刚石工具半成品竖向装模，进行热压烧结，并对模具施加横向压力，烧结结束后进行拆模、磨弧、开刃和修整即得铁剂基体和结合剂的金刚石工具。

优选的，所述造孔材料为碳酸铵、石墨粒或陶瓷球中的任意一种。

优选的，所述薄坯的层数比金刚石的层数少一层。

优选的，所述焊接材料包括以下重量百分比的原料：铜20％～30％，锡2％～6％，锌0.5％～1.5％，余量为铁粉。

优选的，所述焊接材料包括以下重量百分比的原料：铜25％，锡4％，锌1％，铁粉70％。