[发明专利]一种金刚石复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种金刚石复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。本发明所述金刚石复合材料的制备方法是预先对金刚石颗粒进行预处理，然后将高锰钢粉末与金刚石颗粒混合均匀并压制成预制坯，最后进行真空烧结，得到金刚石复合材料。本发明所述方法其烧结温度较低，金刚石能够均匀分布于高锰钢基体中，所制复合材料固结强度、平整度及锋利度较好，且不含杂质，综合性能较高且有利于环保，可以在激冷激热、冲击磨损等复杂工况下服役，能够用于各类盘式磨具及耐磨工件之中，具有较好的耐磨损、抗冲击、抗氧化及抗腐蚀能力。

技术领域

本发明涉及一种金刚石复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

金刚石颗粒具有高硬度、高耐磨性以及耐腐蚀性等优良特性，在耐磨材料方面具有较为广阔的应用，常将其作为增强体加入到各类金属或合金基体中而被应用于不同耐磨工件之中，通常加入的金属有Al、Cu、Ti、Mg、Zn以及一部分难熔金属等。金刚石与Al一般采用挤压铸造法生产，所制材料具有高比强度、耐腐蚀性，良好的尺寸稳定性等特点，但是材料微观组织不均匀，造价成本高，限制了其在工程上的应用。金刚石与Cu通常采用常规铸造法制备，所制材料具有高硬度、抗粘附等特性，但是后续切削较为繁琐，且浪费原材料。金刚石与Ti常用粉末冶金法制备，具有使用温度高，疲劳和蠕变性能好等优点，但是制品的最大问题就是孔隙率较高，增强相分布不均。金刚石与Mg通常采用挤压铸造法生产，所制材料密度低，比刚度高，但是材料的可加工性较低，使得成品尺寸受到一定限制。金刚石与Zn常用的制备法有液态浸渗法和搅拌铸造法，所制复合材料具有较高的高温强度、硬度和弹性模量，但是制品内部组织易出现不均匀，孔隙率较大，在添加颗粒过程中易卷入气体和夹杂，存在高温氧化，且界面反应难以控制。此外金刚石还与一部分难熔金属复合，制成具有一定综合性能的功能材料和结构材料。

钢基复合材料具有较高高温强度、比强度、比刚度以及抗氧化性能，同时兼具良好的耐磨性和导热性，但是金刚石和钢之间的界面能很高，所以在金刚石和钢基体二者综合应用方面存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚石复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）称取清洗后的金刚石颗粒，加入粘结剂充分混合均匀，然后加入镍铬合金粉末进行搅拌将其均匀涂敷于金刚石颗粒表层，然后将其置于200~250℃的温度下保温1~2h得到预处理的金刚石颗粒，其中金刚石颗粒所占体积比为80~90%，镍铬合金粉末所占体积比为8~15%，粘结剂所占体积比为2~5%。

（2）将步骤（1）得到的金刚石颗粒与高锰钢粉末混合均匀得到混合粉末，在混合粉末中高锰钢粉末的体积百分数为50~85%，金刚石颗粒的体积百分数为15~50%。

（3）将步骤（2）得到的混合粉末压制后得到金刚石高锰钢复合材料预制坯。

（4）将步骤（3）得到的金刚石高锰钢复合材料预制坯进行真空烧结，烧结完成后，随炉冷却，得到得到金刚石复合材料。

优选的，本发明步骤（2）中混合粉末的制备为：将金刚石颗粒与高锰钢粉末进行混合球磨，球磨机转速为150~350r/min，球磨时间为8~10h。

优选的，本发明所述高锰钢粉末的粒度为0.8~400μm，金刚石为人造单晶金刚石颗粒，粒度为80~100μm。

优选的，本发明步骤（3）中的预制坯采用动磁压制技术压制而成。

优选的，本发明所述烧结工艺为：以5~8℃/min 的升温速率升至500℃，以10~15℃/min的升温速率升温至800℃，以5~8℃/min 的升温速率升至1000℃，以3~5℃/min 的升温速率升至1300~1350℃，保温100~120min，烧结过程真空度低于30~35Pa。

本发明的另一目的在于将所述金刚石复合材料的制备方法制备得到的金刚石复合材料制成块状应用于磨盘上。