CN101780543A

CN101780543A - 铜基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101780543A
Application number: CN200910117440A
Authority: CN
Inventors: 李文生; 路阳; 李蕊; 王智平; 李国全; 袁柯祥; 冯力; 肖荣振
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2029-09-02
Also published as: CN101780543B

Abstract

铜基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法，按重量百分比计量铜基粉末基体材料的组分为：Cu 58.00～63.00％，Ni 15.50～18.50％，Co 14.00～18.00％，Fe 2.00～5.00％，Cr 1.50～3.50％，Sn 1.50～3.50％；金刚石粉末按以上基体材料总重量的3.60～5.10％配料；其制备步骤为，按以上组分进行配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压，压力范围为2～3.5MPa，烧结成成形材料，烧结温度为650～840℃，保温6～12分钟。

Description

铜基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及石材及玻璃切削加工工具材料，具体是铜基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法。

背景技术

金刚石锯片是陶瓷、水晶、玻璃、石英、宝石、硬质合金、半导体、磁性材料等加工业的重要工具，目前金刚石锯片的基体材料普遍采用酚醛树脂。树脂锯片抗弯强度、硬度、冲击韧性低、孔隙率高，与金刚石润湿性差，金刚石脱落度较大，致使金刚石的利用率较低。近来，新发展的铜铁基粉末烧结金刚石复合材料在水冷却条件下锯切时腐蚀产物多，对产品及加工现场污染严重。

发明内容

本发明的目的是制备导热、耐磨、耐腐蚀性良好的铜基粉末烧结金刚石复合锯片基体材料，提高锯片抗弯强度、硬度、冲击韧性和耐腐蚀性，降低孔隙率，提高金刚石利用率。

本发明是铜基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法，按重量百分比计量铜基粉末基体材料的组分为：Cu 58.00～63.00％，Ni 15.50～18.50％，Co14.00～18.00％，Fe 2.00～5.00％，Cr 1.50～3.50％，Sn 1.50～3.50％，其它杂质≤1％；金刚石粉末按以上基体材料总重量的3.60～5.10％配料。

铜基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，按上述铜基粉末基体材料的组分和金刚石粉末组分进行配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压，压力范围为2～3.5Mpa，烧结成成形材料，烧结温度为650～840℃，保温6～12分钟。

本发明的有益效果为：Cu、Ni、Sn是烧结基体主要组元，起支撑作用，决定材料的硬度、强度等机械性能。烧结过程中Sn和Cu、Ni相互扩散，形成α固溶体，材料的硬度有所加强；Sn和Cu、Ni极易相互扩散，并且随着Sn含量的增加，固溶度增大，材料的硬度增加；当Cu的含量大于55％时，Cu基烧结体的组织形成大量的能填孔隙的轻质金属-富铜ε相，材料的硬度得到提高；Ni、Fe、Cr在烧结过程中形成了Fe₇Ni₃、CrFe₄、FeCrNi等金属间化合物，对烧结基体起到了弥散强硬化的作用；Co颗粒的强度和硬度都高于基体合金，因此均匀分布于基体中的Co颗粒能够起到颗粒强化的作用。金刚石主要起切割作用，金刚石与基体材料中的其它成分不起任何化学反应，但能被基体金属Cu、Ni润湿。铜铁基粉末烧结金刚石复合材料的硬度HB≥160，性能稳定。

具体实施方式

实施例1：

按重量百分比计算，本发明的成分(括号内为使用粉末的粒度目数)为：Cu 63.00％(+220)，Co 14.00％(+250)，Ni 18.00％(+250)，Fe 2.00％(+200)，Cr 1.50％(+220)，Sn 1.50％(+220)。金刚石按以上基体材料总重量的3.63％配料，粒度选用+140目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压到2.5MPa，烧结成成形材料。烧结温度范围为820℃，保温时间为6分钟。烧结成形的铜基粉末烧结金刚石复合材料锯片可用于陶瓷、水晶、玻璃、石英、宝石、硬质合金、半导体、磁性材料等锯切。

实施例2：

按重量百分比计算，本发明的成分(括号内为使用粉末的粒度目数)为：Cu 58.00％(+180)，Co 18.00％(+300)，Ni 16.00％(+300)，Fe 5.00％(+150)，Cr 1.50％(+180)，Sn 1.50％(+180)。金刚石按以上基体材料总重量的5.10％配料，粒度选用+100目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压到3.0MPa，烧结成成形材料。烧结温度范围为790℃，保温时间为8分钟。烧结成形的铜基粉末烧结金刚石复合材料锯片可用于陶瓷、水晶、玻璃、石英、宝石、硬质合金、半导体、磁性材料等锯切。

实施例3：

按重量百分比计算，本发明的成分(括号内为使用粉末的粒度目数)为：Cu 60.00％(+220)，Co 15.50％(+300)，Ni 17.00％(+300)，Fe 3.00％(+200)，Cr 2.50％(+220)，Sn 2.00％(+180)。金刚石按以上基体材料总重量的4.10％配料，粒度选用+140目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压到3.5MPa，烧结成成形材料。烧结温度范围为670℃，保温时间为12分钟。烧结成形的铜基粉末烧结金刚石复合材料锯片可用于陶瓷、水晶、玻璃、石英、宝石、硬质合金、半导体、磁性材料等锯切。

Claims

1.铜基粉末烧结金刚石复合材料，其特征在于按重量百分比计量铜基粉末基体材料的组分为：Cu 58.00～63.00％，Ni 15.50～18.50％，Co 14.00～18.00％，Fe 2.00～5.00％，Cr 1.50～3.50％，Sn 1.50～3.50％，其它杂质≤1％；金刚石粉末按以上基体材料总重量的3.60～5.10％配料。

2.根据权利要求1所述的铜基粉末烧结金刚石复合材料，其特征在于成分配料的原始粉末粒度目数范围：Cu-180～+220，Ni-250～+300，Co-250～+300，Fe-150～200，Cr-180～+220，Sn-180～+220，金刚石选用-80～+140目粒度粉末。

3.铜基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，其特征在于按权利要求1的组分进行配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压，压力范围为2～3.5Mpa，烧结成成形材料，烧结温度为650～840℃，保温6～12分钟。

4.铜基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，其特征在于按权利要求1和权利要求2所述的成分及粉末粒度进行配料，在转速为200r/min、球料比为5∶1的工况下进行球磨混料，时间持续20分钟，按产品重量要求称料、装入压模中用压力机压制成型，然后在真空感应烧结压机中用石墨模具加压，压力范围为2～3.5Mpa，烧结成成形材料，烧结温度为650～840℃，保温6～12分钟。