[发明专利]烧结金刚石工具及其用途和制备方法

说明书

本发明公开了一种烧结金刚石工具及其用途和制备方法，以解决有效降低对氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等硬脆材料机械加工难度的技术问题。烧结金刚石工具包括含有胎体和固着在胎体上的金刚石颗粒的粉末烧结体，其中，所述胎体主要由按质量份计5‑50份的Cu、3‑30份的Co、0.5‑10份的W和30‑80份的Fe构成。烧结金刚石工具的制备方法包括备料、成型及烧结工序，所述备料工序包括获得含有胎体粉末原料和金刚石颗粒原料的混合粉的操作，其中，所述胎体粉末原料主要由按质量份计5‑50份的Cu、3‑30份的Co、0.5‑10份的W和30‑80份的Fe构成。

技术领域

本发明涉及一种金刚石工具，具体涉及一种烧结金刚石工具及其用途和制备方法。

背景技术

目前，对氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等硬脆陶瓷材料的应用需求越发广泛。由于上述陶瓷材料具有极高的硬度和熔点但韧性又很差，故对它们的机械加工难度非常之高，目前主要采用粉末冶金法和单晶制成法来制造由上述陶瓷材料构成的零件。但是，粉末冶金法和单晶制成法均难以对零件进行精确、完整的一次成型，特别是零件上的沉孔结构、台阶结构和内腔结构等更是难以成型。因此，针对目前的市场需求与制造水平之间的矛盾，一种期望的解决途径，是通过寻找合适的机械加工工具和机械加工工艺，配合现有加工机床或设备，降低对上述陶瓷材料的机械加工难度。

由于上述陶瓷材料硬度极高，采用高速钢、硬质合金、金属陶瓷的机械加工工具均难以满足要求，故一般只能选择金刚石工具。从金刚石工具的制备工艺上划分，金刚石工具主要可分为烧结金刚石工具和电镀金刚石工具。其中，烧结金刚石工具是一种将含有胎体粉末原料和金刚石颗粒的混合粉通过成型、烧结等工序后制备而成的粉末烧结体，混合粉中的胎体粉末原料在烧结后形成可将金刚石颗粒紧紧包镶其上的胎体。然而，现有的烧结金刚石工具主要是锯片等锯切工具和钻头类工具，因而无法用于成型沉孔结构、台阶结构和内腔结构等通常所需的铣削加工；即便改变这些工具的形状和结构使之能够用于特定加工类型，但由于受力、温度等工作条件的变化，往往难以满足特定加工类型下的要求。

因此，如要进行沉孔结构、台阶结构和内腔结构等的铣削加工，目前只能使用电镀金刚石工具。电镀金刚石工具依靠化学沉积的一层金属结合剂将一层金刚石颗粒牢牢固定在基体金属表面，金属结合剂的厚度约是金刚石颗粒层高度的1/2-2/3，因此具有优异的出刃高度，但在加工上述陶瓷材料时却表现出以下不足：金刚石颗粒层易剥落导致工具使用寿命较短，进而导致加工过程中换刀次数频繁，而过多的换刀次数不仅降低工作效率，同时易产生二次对刀误差和接刀痕迹以致工件报废；较高的出刃高度容易导致低韧性的陶瓷材料崩缺；加工后工件表面光洁度较差、工件表面质量不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结金刚石工具及其用途和制备方法，以解决有效降低对氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等硬脆材料机械加工难度的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烧结金刚石工具。所述烧结金刚石工具，包括含有胎体和固着在胎体上的金刚石颗粒的粉末烧结体，其中，所述胎体主要由按质量份计5-50份的Cu、3-30份的Co、0.5-10份的W和30-80份的Fe构成。

进一步地是，所述胎体由按质量份百分比计5-50％的Cu、3-30％的Co、0.5-10％的W、0.1-15％的Si和余量的Fe以及不可避免的杂质构成。

进一步地是，所述胎体含有按质量份百分比计10-30％的Cu、5-25％的Co、2-10％的W和2-15％的Si。

进一步地是，所述金刚石颗粒为单晶金刚石颗粒。

进一步地是，所述粉末烧结体具有与该粉末烧结体进行切削加工工作时的旋转轴相垂直的端面，该端面为铣削加工工作面。