[发明专利]金刚石节块的温密制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石节块(刀头)的制造工艺。

背景技术

国内金刚石节块(刀头)生产厂家均采用′热压工艺′，95％以上厂家均为作坊式粗放生产，即将金刚石刀头的胎体金属粉料与金刚石单晶混匀后，装入石墨模具内，将模具用电加热方法升到900℃左右，用压力机压制成型，出模后再对坯块进行尺寸修磨。这种制造工艺造出的成品，若要获得高强度(6_bb)就必然导至胎体材料的硬度(HRC)同时上升，结果虽然使金刚石刀头耐磨，但金刚石难于出刃，不锋利，工作效率低下，若要牺牲硬度，则强度迅速下降，结果刀头使用寿命很短。

其次，热压工艺制造的金刚石刀头以石墨为模具，易造成石墨污染，难以使刀头的构形在工作时受力最小，最易出刃和延长寿命，难以实现适于切削所需要的最佳力学构形。

第三，热压工艺制造的金刚石刀头成本较高，无法克服胎体粉料和贵重的金刚石单晶等的浪费，耗电大(1度/块)，模具费用高(约0.17元/块)。

第四，热压工艺制造的金刚石节块，产品质量不稳定，在模具使用后期，成型节块的外形尺寸误差的相对量超过20％，难以实现大批量自动化生产。

国外发达国家从八十年代开始淘汰金刚石节块的热压工艺，而采用粉末冶金传统的冷压烧结工艺，该工艺只是在予冷压上采用了更为先进的大吨位机，烧结过程则进行了适应性的改进，所生产的金刚石节块基本上克服了浪费大，成本高，难以批量自动化生产和难以实现适于切削所需要的最佳力学构形等缺陷，但胎体的致密性不如热压的好，达不到理论值的98％，而且难以达到更高质量，更低成本，其刀头质量比国内略好价格却是国内产品的六倍以上。

发明内容

本发明的目的是要克服现有金刚石节块制造工艺中的诸多缺陷，提供一种制造金刚石节块(刀头)的全新工艺：温密制造工艺，既不同于热压工艺，也不同于冷压烧结工艺，为金刚石节块的高质量，低成本，自动化批量规模生产奠定了基础。

本发明的金刚石节块(刀头)温密制造工艺，是将配制好的胎体粉料与金刚石单晶人工(或自动机)一次简单装模后，将料与模具同时块速加热升温至150～170℃之间，此时粉料还来不及快速氧化，即用中等压力(400MPa左右)压制生坯，这种坯体的致密度可达到理论值的96％以上，再经过对坯体的真空烧结密化处理，制成品的性能将发生常规逆转，达到予期的目的。

用金刚石节块(刀头)的温密制造工艺生产的刀头，机械性能提高了很多，其胎体有很高的强度却硬度较低，既保证了胎体的耐磨性又保证了金刚石易出刃锋利，同时可使其成型为适于切削所需的最佳力学构形，延长了使用寿命。

温密制造工艺还大大的降低了刀头的制造成本，其材料及贵重的金刚石消耗，电力和模具的消耗，比热压工艺分别下降15～20％，60～70％，80～90％。若使用中国科学院合肥分院高技术开发部95年底完成的′高技术覆膜金刚石′，再应用温密制造工艺制造的节块(刀头)，其质量指标比目前国内水平提高40～50％，制造成本降低30～40％。

温密制造工艺的特点在于′温密′改变了粉末冶金中的常规现象，使同样的胎体材料制成的刀头，其强度(抗弯6_bb)平均提高20％，其硬度(HRC)却平均下降20％，同时使制造出的刀头致密度接近和达到理论值的99.6％～100％，因而质量高，性能稳定，成本低。

具体实施方式

图1为本发明金刚石节块(刀头)的温密制造工艺过程方框图。

图中A：是将配制好的料体一次装入特制的模具内，为保证温密工艺的要求，料中必须添加0.2～1％卤族化合物作为活化剂。

图中B，C、D过程由′金刚石节块成型机′分步完成，全过程由相关控制系统自动控制。其工艺要求为：B-粉料与模具升温到150～170℃之间，升温时间≤20S；C-压制成型的压力在400MPa左右，压制坯体时的料心与模壁温差为±1℃。

图中E、F过程由真空烧结密化炉分步完成，全过程也为自动控制，烧结温度≥950℃。

图中G-成品检验由人工完成。