[发明专利]一种金刚石工具的制备方法

说明书

本发明属于金刚石工具制备领域，涉及一种机械合金化金属结合剂金刚石工具的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按配方称取Cu粉、Fe粉、Ni粉、Sn粉，将其机械合金化，得到机械合金化合金粉；b、将步骤a制得的产物和金刚石及纳米碳化物（纳米WC或纳米VC或纳米Cr₃C₂）进行混合，加入临时粘结剂，混合均匀密封放置12～24h；c、采用油压机将步骤b制得的混合料初压成型，得到初压压坯；d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯再次压制，得到致密生坯；e、将步骤d得到的生坯，用微波烧结炉或放电等离子烧结炉烧结，制得机械合金化金刚石工具。本方法具有烧成温度低、烧成速度快、制作简单、成本低强度高等特点，易于工业化生产。

技术领域

本发明提供了一种金刚石工具的制备方法，属于金刚石制品制备技术领域。

背景技术

金刚石制品的性能好坏取决于结合剂对金刚石的把持力及结合剂的强度和硬度。金属结合剂相对于陶瓷结合剂和树脂结合剂具有更高的强度和韧性，对金刚石的把持力最好，广泛应用于切削工具、磨具、勘探钻头、锯片等金刚石制品中。

金属结合剂的性能不仅仅取决于金属本身的性质，还取决于金属粉末的制备工艺及金属结合剂的制备方法。预合金粉具有良好的分散性，各元素成分均一，从根本上避免了金属在高温烧结时的偏析问题。由于元素分布均匀，粒径较小，降低了金属结合剂烧结所需的激活能，提高结合剂强度和硬度，降低烧结温度，节约能源，降低生产成本，避免金刚石被烧伤。

机械合金化法制备预合金粉，相对于雾化法和共沉淀法制备预合金粉，工艺简单，成本极大降低，节约资源，在预合金粉要求不高的情况下非常适合采用此方法。因此，探索机械合金化法预合金粉的制备及烧结工艺势在必行。

微波烧结法和放电等离子烧结法都能快速均匀地加热材料而不会引起结合剂开裂或在结合剂内形成热应力，使金属结合剂内部形成均匀的细晶结构，进而改善金属结合剂的性能，增强金刚石制品的强度、硬度，提高金刚石工具的综合性能。另外，采用微波烧结和放电等离子烧结能够降低烧结温度，缩短烧结时间，且制备的金属组织更均匀、更致密。

另外，纳米碳化物（WC、VC、Cr₃C₂）具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、弹性模量大等特性。此外，该碳化物具有较高的比表面积及反应活性。作为增强材料，可以降低基体的烧结温度，并进一步提高基体的强度、硬度等。

因此，为了更好地提高金属结合剂金刚石制品的性能，有必要探索一种可实现低温、快速制备高强度、高韧性、高硬度金刚石制品的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备金刚石工具的新方法，以便得到性能优良的金刚石工具，以便更好满足现代工业对高性能金刚石工具的迫切需求。该方法具有节约能源、降低生产成本，且工艺简单等特点。

本发明的金刚石工具的制备方法包括以下步骤：

a、按质量百分比取42～62％的铜粉（粒径1～3μm）、20～40％的铁粉（粒径1～3μm）、5～15％的镍粉（粒径1～3μm）、3~13%的锡粉（粒径1～3μm），加入适量无水乙醇，在球磨机中均匀混合，在干燥箱中干燥后，制得机械合金化预合金粉；

b、将步骤a制得的混合料与100～170目的金刚石及纳米碳化物（纳米WC或纳米VC或纳米Cr₃C₂）以适当比例混合均匀，加入临时粘结剂，混匀，密封放置12～24h；

c、将步骤b制得的产物用单轴油压机初压成型，制得初压压坯；

d、采用冷等静压机将步骤c获得的压坯压制成致密压坯，并干燥12～16h；

e、将步骤d得到的压坯放入微波烧结炉或放电等离子烧结炉中烧结，制得本发明的金属结合剂金刚石工具。