[发明专利]一种高锋利度稀土-铁基金刚石工具及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202210317722.4 申请日: 2022-03-29
公开(公告)号: CN114653947B 公开(公告)日: 2023-05-16
发明(设计)人: 温禄;周强;罗莉;潘锡翔;吴劲频 申请(专利权)人: 江西离子型稀土工程技术研究有限公司
主分类号: B22F5/00 分类号: B22F5/00;B22F3/02;B22F3/14;C22C33/02;B22F1/12;B22F1/052;C22C38/16;C22C38/10;C22C38/08;B28D1/22
代理公司: 北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司 11385 代理人: 张敏
地址: 341000 江西省赣*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 锋利 稀土 基金 刚石 工具 及其 制备 方法
【说明书】:

发明提供了一种高锋利度稀土‑铁基金刚石工具及其制备方法,属于金刚石工具技术领域。本发明提供的高锋利度稀土‑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;所述高锋利度稀土‑铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18~30%。实施例的结果显示,本发明提供的高锋利度稀土‑铁基金刚石工具的锋利度最高提升了69.63%,抗弯强度提升19.12%,具有更优的力学性能,提高了金刚石工具切削效率。

技术领域

本发明涉及金刚石工具技术领域,尤其涉及一种高锋利度稀土-铁基金刚石工具及其制备方法。

背景技术

金属基金刚石工具具有高硬度、低的线膨胀系数、良好的耐磨性,是石油勘探、矿山开采、石材切割以及机械加工等行业最重要的高效加工工具。金刚石工具的加工效率和使用寿命主要取决于基体材料特性,要求胎体材料具有良好的包镶能力、出刃能力等,所以对金刚石工具胎体的研究显得尤为重要。金属Co对金刚石颗粒的包镶能力强,自锐效应好,早期被认为是金刚石工具胎体的理想材料,但是由于Co作为战略物质,价格高,对人体有害等因素,相关产品逐渐往低Co或无Co的趋势发展。其中铁基预合金粉代替Co是一个重要的方向,Fe基金刚石工具生产成本低廉,切削性能优良,然而Fe粉在制备和烧结过程中容易氧化,活性降低,对金刚石颗粒的润湿性差,影响产品质量和使用寿命,所以经常加入Cu、Ni、Sn、Co等其他活性元素,以提高金刚石的保留能力。

稀土元素被称作金属工业的“维生素”,已经应用到越来越多的材料中,将稀土添加到金刚石工具胎体中,可以改善和强化金刚石胎体材料的力学性能。稀土增加了金属粉末的活性,加快烧结过程,使金属基体组织结构更细化,提高合金烧结后的致密度,增强金刚石颗粒与胎体合金之间的黏结强度,经稀土合金化的刀头具有较高的硬度和耐磨性。然而,稀土元素十分活泼,金属粉末极易在配料混料压制等过程中发生部分氧化,操作难度大,且纯稀土元素对金刚石工具的力学性能和锋利度提升效果一般,导致铁基-稀土金刚石工具的加工效率并不能够满足工业发展对于铁基金刚石工具性能的要求。

因此,提供一种力学性能好、锋利度高的铁基金刚石工具,成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锋利度稀土-铁基金刚石工具及其制备方法,本发明提供的高锋利度稀土-铁基金刚石工具的锋利度高,抗弯强度好。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种高锋利度稀土-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;

所述高锋利度稀土-铁基金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18~30%。

优选地,所述金刚石颗粒的品级为40/45。

优选地,所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈和氧化镧中的至少一种。

优选地,以胎体材料的质量百分比为100%计,制备所述铁基合金的原料包括20~30%的CuSn15合金,55~68%的FeCu30合金和8~20%的FeCu40Ni12Sn7Co10合金。

优选地,所述稀土氧化物的粒径为亚微米级。

本发明提供了上述技术方案所述高锋利度稀土-铁基金刚石工具的制备方法,包括以下步骤:

(1)将稀土氧化物、CuSn15合金、FeCu30合金、FeCu40Ni12Sn7Co10合金和金刚石颗粒混合后球磨,得到混合粉末;

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