一種可自磨削的金剛石工具胎體材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可自磨削的金剛石工具胎體材料，由以下重量百分比的組分組成：FAM代鈷預合金粉末91～99.5%；磨料0.5～9%；所述FAM代鈷預合金粉的重量百分比組成為：納米尺寸蜂窩結構的電解鐵鎳鈷合金粉末25-50%；銅鐵合金粉末40-60%；銅錫合金粉末10-30%。本發明的特點：1.在胎體中采用了超細化的FAM代鈷預合金粉末，可提高胎體對金剛石的把持力，可以確保每顆金剛石都充分發揮作用；同時可降低燒結溫度，以減少高溫對金剛石的傷害，降低生產成本。2.在胎體內添加氧化鋁、碳化硅、石英砂、熟云母等普通磨料，使胎體具有自磨削或弱化胎體的作用，但不影響胎體對金剛石的把持力，從而形成較高的金剛石出刃高度。
【專利說明】一種可自磨削的金剛石工具胎體材料
【技術領域】
[0001]本發明屬于胎體材料，具體涉及一種可自磨削的金剛石工具胎體材料。
【背景技術】
[0002]自從1880年代誕生，到1970年代大發展起來的金剛石鋸切工具和磨削工具，為充分發揮金剛石的作用，人們設計了各種各樣的胎體材料，以滿足工具性能與加工材質、加工方式相適應的要求。制造金剛石工具的胎體材料包括金屬胎體、電鍍胎體、樹脂胎體、陶瓷胎體等。以金屬為胎體金剛石工具是以金剛石為切磨材料，以金屬粉末為胎體材料，利用粉末冶金方法，經過壓制成型、燒結以及必要的加工而成的金剛石制品，是目前品種最多，用量最大、用途最廣的一類工具。
[0003]胎體在金剛石工具加工過程中的作用:1)分散和把持金剛石；2)保證金剛石有一點的出刃高度，實現磨損匹配；3)具有散熱功能，將工作時產生的熱量迅速傳出去；4)具有“紅硬性”，能保持高溫下具有把持金剛石的能力；5)當金剛石受到沖擊時，胎體承受和分散所產生的沖擊載荷。
[0004]為了完成上述任務，胎體材料應具備以下性能:1)對金剛石有良好的粘接性；2)有合適的耐磨性和沖擊韌性；3)對金剛石無嚴重侵蝕；4)較低的燒結溫度；5)良好的壓制工藝特性；6)穩定的燒結工藝特性；7)安全環保節能。 [0005]金屬基金剛石磨具大都采用青銅基胎體，這種胎體對金剛石的把持力欠佳，耐磨性差，使用壽命短，價格較貴。影響磨具磨削性能的因素是磨料、結合劑和氣孔，一般來說，胎體組織致密，則強度高、耐磨性好、幾何形狀保持性好，但磨削時的冷卻潤滑性能差，容易產生發熱燒傷和堵塞現象。反之，疏松的組織則有相反的結果。
[0006]金剛石銀切工具則有多種金屬胎體，如青銅基、白銅基、黃銅基、銅基、鉆基、鐵基、鎳基、鋁基等。配方五花八門，性能千差萬別。它們的設計依據是努力保證金剛石對加工對象的切削磨損和加工對象對胎體磨削損耗相匹配，通常是通過調整金屬粉末配方去尋找金剛石工具的鋒利度與耐磨性的平衡點。其中鐵基工具價格便宜，但紅硬性不佳，并且性能不穩定；銅基工具硬度低、耐磨性差，對金剛石的把持力弱，靠脫落金剛石來獲得鋒利度；鈷基工具綜合性能最佳，但價格昂貴。
[0007]提高金剛石工具綜合性能根本途徑是，提高金剛石的品質，采用與之相匹配的胎體材料，確保金剛石高的出刃高度和胎體對金剛石的強把持力。隨著我國金剛石合成技術接近國際水平，金剛石品質問題已經基本解決，與之匹配的胎體材料應該是預合金粉末。然而，國內幾家大型粉末生產企業用霧化法生產的預合金粉末由于成形性欠佳，只能和單質金屬粉末混合使用，預合金粉末的優點無法發揮出來。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種可自磨削的金剛石工具胎體材料，以降低燒結溫度，增強對金剛石的把持力，確保金剛石的出刃高度。[0009]實現本發明目的采用的技術方案如下:
可自磨削的金剛石工具胎體材料，由以下重量百分比的組分組成:
FAM代鈷預合金粉末91~99.5% ;磨料0.5~9% ；
所述FAM代鈷預合金粉的重量百分比組成為:納米尺寸蜂窩結構的電解鐵鎳鈷合金粉末25-50% ;銅鐵合金粉末40-60% ;銅錫合金粉末10-30%。
[0010]所述磨料為氧化鋁、碳化硅、石英砂、熟云母中的一種。
[0011]本發明的可自磨削的金剛石工具胎體材料的制備方法可按常規方法，包括混料、冷壓成形、燒結、開刃修整等工序。
[0012]本發明的特點:
1、在胎體中采用了超細化的FAM代鈷預合金粉末，具有良好的代鈷功能，可提高胎體對金剛石的把持力，可以確保每顆金剛石都充分發揮作用；同時可降低燒結溫度，以減少高溫對金剛石的傷害，降低生產成本。成型性能和燒結性能俱佳，燒結溫度低(760-820°C)且燒結溫度范圍寬，燒結過程中的流動性和收縮性均好，燒結體組織均勻，抗彎強度(1100-1350MPa)和硬度(95-105HRB)均高；胎體燒結時間短，比青銅粉短半小時。FAM充分發揮了預合金粉末的作用和高品級金剛石的作用。
[0013]納米尺寸粉末降低燒結溫度的原理是超細粒子的熔點H隨粒子直徑ds減小而降低，下式表達了影響熔點變化的因素:
【權利要求】
1.一種可自磨削的金剛石工具胎體材料，其特征是由以下重量百分比的組分組成: FAM代鈷預合金粉末91~99.5% ;磨料0.5~9% ； 所述FAM代鈷預合金粉的重量百分比組成為:納米尺寸蜂窩結構的電解鐵鎳鈷合金粉末25-50% ;銅鐵合金粉末40-60% ;銅錫合金粉末10-30%。
2.根據權利要求1所述的可自磨削的金剛石工具胎體材料，其特征是所述磨料為氧化鋁、碳化硅、石英砂、熟云母中 的一種。
【文檔編號】C22C30/04GK103627946SQ201310641478
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】鄭日升 申請人:鄭日升