[发明专利]一种金刚石串珠的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石绳锯，具体涉及一种金刚石串珠的制备方法。

背景技术

金刚石串珠是由工作层胎体环和中空圆筒形珠芯钢体两部分组成，其制造工艺主要有热压烧结法、电镀法以及钎焊法三种。目前，热压烧结制备金刚石串珠因其具有外形规整、胎体致密性好、串珠耐磨性高等优点而被绝大多数金刚石工具企业采用，但同时具有以下不足：(1)对烧结所用的石墨压模材料要求高，且石墨压模使用寿命较短，损耗较大；(2)热压烧结炉一次烧结的串珠数量有限，生产效率较低；(3)每次烧结时需要快速的升温以及降温，能耗较高，且易损伤设备；(4)烧结时由于对串珠胎体加载外压力，容易使烧结坯体中的液相物料流失，从而导致胎体边角有毛刺以及胎体成分偏析，影响胎体性能；(5)装载模具以及卸载模具需要人工进行，不仅效率低，成本高，而且产品的性能容易受生产工人的工作熟练程度所影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的金刚石串珠的制备方法，该方法采用Fe基亚微米合金粉作为串珠胎体的主要材料，在均匀气氛下以渐进式自由烧结的方式制作金刚石串珠，可大幅降低生产的能耗及单件金刚石串珠制品的成本，还可有效减少传统热压烧结方式对环境的污染。

本发明所述的金刚石串珠的制备方法，包括以下步骤：

1)取Fe基亚微米合金粉和辅料混合均匀，然后加入造粒剂进行造粒，得到颗粒料；所述的Fe基亚微米合金粉的组成为Fe(45+x)Co(17+y)Cu(38+z)，其中，-2≤x,y,z≤2，且x+y+z＝0；所述Fe基亚微米合金粉在颗粒料中占的比例为≥70wt.％；

2)按每立方厘米颗粒料加入1.5～1.6克拉的标准向所得颗粒料中加入金刚石磨粒，混合均匀，得到胎体料；

3)将胎体料制成胎体环；

4)将胎体环套于珠芯钢体上，然后置于均匀气氛中自由烧结，得到金刚石串珠；所述均匀气氛为60～70％的氨分解气和30～40％的氮气；

所述自由烧结的条件为：升温至550～650℃烧结30～50min，然后于650～750℃烧结30～50min，之后于750～850℃烧结30～50min，再于850～900℃烧结45～60min，最后于650～750℃保温100～120min。

上述制备方法的步骤1)中，所述的Fe基亚微米合金粉的平均粒度通常为2～4μm(粒度分布范围可以在0.5～4μm)，其含量优选为60～75wt.％。所述的Fe基亚微米合金粉末根据其组成可采用现有常规方法进行制备，可以参考本申请人之前申请的公开号为CN101323066A的发明专利中的方法进行制备，具体按下述步骤进行制备：

a)溶液的配制：根据合金粉末的成分计算出各金属离子的添加当量，将铁、钴和铜的可溶性氯盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种或几种与去离子水配制成水溶液，控制0.3＜各种金属离子的浓度≤2.0mol/L，导入加液釜中；根据合金粉末的成分计算出沉淀剂的添加当量，将过量20～25％的沉淀剂和去离子水配制成与金属盐溶液体积相等的水溶液，导入另一个加液釜中。

b)共沉淀反应：将金属盐溶液和沉淀剂溶液通过加液釜分别加入到反应釜中进行共沉淀反应，充分搅拌；再加入氨水或草酸溶液调节反应溶液的pH值；沉淀反应40～60min后，固液分离，得复合金属盐沉淀物；

c)过滤、洗涤和干燥：复合金属盐沉淀物经过滤分离，用去离子水清洗沉淀物，除去杂质离子，直至清洗滤液的电导率小于50μs/cm时，再将沉淀物置于干燥箱中烘干。

d)煅烧：将复合金属盐沉淀物放入推杆煅烧炉或者回转炉内煅烧，煅烧温度为400～550℃，煅烧时间80～150min(使部分表面水、结晶水挥发，杂质、沉淀物充分分解)，得金属氧化物复合粉末。

e)还原：将金属氧化物复合粉末转入推杆还原炉或者钢带还原炉内，用氢气或氨分解气进行还原，还原温度500～800℃，氢气或氨分解气的流量2～4m³/h，还原时间80～150min，被还原出来的金属在还原温度下通过扩散完成合金化过程，得合金粉末。粉末费氏粒度值(FSSS)不超过10μm，优选不超过8μm；粉末总氧含量不超过2wt.％，优选不超过0.5wt.％。

在还原气氛充分的情况下，可以通过调节还原温度和还原时间来控制合金粉末的粒度和氧含量。还原温度和还原时间的选择遵循以下两个原则：①如果合金粉末的费氏粒度太大，则降低还原温度；②如果合金粉末的氧含量太高，则增加还原时间。

f)后处理：合金粉末经破碎筛分，即得Fe基亚微米合金粉末。