[发明专利]低熔包覆合金粉末及其制备方法和铁基金刚石胎体

说明书

本发明涉及金刚石工具胎体技术领域，尤其是涉及一种低熔包覆合金粉末及其制备方法和铁基金刚石胎体。所述低熔包覆合金粉末，其为核壳结构，壳层包括Sn和Bi中的任一种，核层包括FeCuNi预合金。所述低熔包覆合金粉末的制备方法包括：在分散剂的作用下，对Sn粉或Bi粉与FeCuNi预合金粉末的混合物进行球磨处理，然后干燥、筛选。本发明的低熔包覆合金粉末，在胎体的烧结过程中，Sn或Bi形成的液相能够与FeCuNi颗粒表面的Cu形成Cu‑Sn、Cu‑Bi合金液相，并沿着FeCuNi颗粒表层迅速扩散，渗透进入FeCuNi颗粒的间隙；改善了组织均匀性，提高了强度等。

技术领域

本发明涉及金刚石工具胎体技术领域，尤其是涉及一种低熔包覆合金粉末及其制备方法和铁基金刚石胎体。

背景技术

金刚石工具胎体体系按照其基体金属的主要成分可分为Co基、Cu基、Fe基、Ni基等。Co基胎体低温黏结特性良好、耐高温，对金刚石有良好的润湿性和较低的侵蚀性；磨损性能好、抗弯强度高，易于与其它元素合金化，但Co是稀缺的战略资源，价格昂贵。Cu基胎体价格低廉，出刃高，但硬度强度低；Ni基具有良好的延展性、韧性和抗氧化性，但其整体性能较Co基差，材料价格高于铁基，整体性价比不高。Fe基胎体具有较好的润湿性和适宜的力学性能，裂纹倾向性小，价格低廉，以Fe代Co一直是金刚石工具发展的趋势，但Fe基胎体金刚石工具在制造过程中存在着烧结温度高、可控工艺范围窄、易热侵蚀金刚石、把持力弱、胎体易烧死等问题。

传统铁基胎体制备时，将Cu粉、Sn粉、Ni粉加入到Fe粉后，混料后烧结。在烧结过程中，Sn在较低温度下(231℃)最先开始熔化形成液相，在预加烧结压力作用下与颗粒系统中的Cu接触并将其溶解，形成连续的Cu-Sn合金液相。然而，由于Cu-Sn合金液相和Fe颗粒间的润湿性较差且两者在系统中的分布并不均匀的缘故，绝大部分的Cu-Sn液相不能渗透进入Fe颗粒的裂隙间对其形成有效的粘结，因此系统中大量的Fe颗粒在烧结压力的作用下相互接触并形成并不牢固的固相烧结。在这个系统中，虽然生成了液相，然而液相并没有能够对固体颗粒进行有效的润湿和粘结，这种烧结方式造成了试样组织结构的不均匀性，影响烧结效果和工具性能。因此，开发一种能够提高烧结体的组织均匀性和粘结强度的铁基金刚石胎体成为亟待解决的技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供低熔包覆合金粉末，以解决现有技术中存在的成分和组织结构均匀性差等技术问题。

本发明的第二目的在于提供低熔包覆合金粉末，该制备方法操作简单，条件温和。

本发明的第三目的在于提供铁基金刚石胎体，所述铁基金刚石胎体成分、组织结构分布均匀，避免成分偏析的发生。

本发明的第四目的在于提供铁基金刚石胎体的制备方法，该制备方法无化学过程，不会对环境造成污染，且能够形成有效的粘结，使组织结构分布更加均匀。

低熔包覆合金粉末，其为核壳结构，壳层包括Sn和Bi中的任一种，核层包括FeCuNi预合金。

其中，所述核壳结构是指，壳层材料包覆在核层材料的表面所形成的结构。

本发明的低熔包覆合金粉末，用于制备胎体时，胎体在烧结过程中，由于特殊的核-壳结构，Sn或Bi形成的液相能够与FeCuNi颗粒表面的Cu形成Cu-Sn或Cu-Bi合金液相，并沿着FeCuNi颗粒表层迅速扩散，渗透进入FeCuNi颗粒的间隙。最终，Cu-Sn或Cu-Bi合金能够形成连续的网络状结构，将FeCuNi颗粒包裹和粘结，骨架相FeCuNi呈颗粒状在网络中被紧紧粘结，这种结构的形成使得结合剂的成分和组织结构分布更加均匀，避免了成分偏析的发生。并且，在制备胎体时，与胎体中的其它元素存在相同的，根据相似相容的原理，具有更好的亲和力，易于相互结合。

在本发明的具体实施方式中，所述壳层和所述核层的质量比为1﹕(5～15)，优选为1﹕(8～10)，更优选为1﹕9。