專利名稱：銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石材磨削加工刀具材料，具體是銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其
制備方法。
背景技術(shù)：
金剛石刀(鋸)片是石材、玻璃加工業(yè)的重要工具，目前金剛石刀(鋸)的基體材
料普遍采用酚醛樹脂。樹脂鋸片抗彎強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性低、孔隙率高，與金剛石潤濕性 差，金剛石脫落度較大，致使金剛石的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其制備方法。
銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其制備方法，按重量百分比計(jì)，其組分為Cu 42. 00 46. 00 % ， Fe 32. 00 35. 00 % ， Co 8. 00 10. 00 % ， Ni 8. 50 10. 50 % ， Cr 1. 50 3. 50%， Sn 1. 50 3. 50%， Zn 0. 10 2. 00%，其它雜質(zhì)《1%，金剛石按以上基 體材料總重量的3. 60 5. 10%配料，金剛石粒度按切削或磨削不同用途分別選用-80 +140目數(shù)。 銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料制備方法，其步驟為按以上所述的成分及粉末 粒度進(jìn)行配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料比為5 : 1，進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要 求稱料，裝入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成 材，燒結(jié)溫度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)，燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié) 金剛石復(fù)合材料產(chǎn)品可作為石材加工刀具。 本發(fā)明的有益效果為Cu、Fe、Zn、Sn是燒結(jié)基體主要組元，起支撐作用，決定材料 的硬度、強(qiáng)度等機(jī)械性能。燒結(jié)過程中Sn、Zn和Cu、Fe相互擴(kuò)散，形成a固溶體，材料的 硬度有所加強(qiáng)；Sn和Cu、 Fe極易相互擴(kuò)散，并且隨著Sn含量的增加，固溶度增大，材料的 硬度增加；當(dāng)Cu的含量大于35%時(shí)，Cu-Fe基燒結(jié)體的組織形成大量的能填孔隙的輕質(zhì)金 屬-富銅e相，材料的硬度得到提高；Fe、Cr、Ni在燒結(jié)過程中形成了Fe7Ni3、CrFe4、FeCrNi 等金屬間化合物，對燒結(jié)基體起到了彌散強(qiáng)硬化的作用；Co顆粒的強(qiáng)度和硬度都高于基體 合金，因此均勻分布于基體中的Co顆粒能夠起到顆粒強(qiáng)化的作用。金剛石主要起切割作 用，金剛石與基體材料中的其它成分不起任何化學(xué)反應(yīng)，但能被基體金屬Cu、Fe潤濕。銅鐵 基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料的硬度HB > 140，性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其制備方法，按重量百分比計(jì)，其組 分為Cu 42.00 46.00%，F(xiàn)e 32. 00 35. 00%，Co 8. 00 10. 00%，Ni8. 50 10. 50%， Cr 1. 50 3. 50%，Sn 1. 50 3. 50%，Zn 0. 10 2. 00%，其它雜質(zhì)《1%，金剛石按以上 基體材料總重量的3. 60 5. 10%配料，金剛石粒度按切削或磨削不同用途分別選用-80 +140目數(shù)。 以上各組分的原始粉末粒度目數(shù)范圍分別為Cu :-180 +220， Fe :-150 +200， Co :-250 +300， Ni廣250 +300， Cr :-180 +220， Sn廣180 +220， Zn :-250 +300。
銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料制備方法，其步驟為按以上所述的成分及粉末 粒度進(jìn)行配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料比為5 : 1，進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要 求稱料，裝入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成 材，燒結(jié)溫度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)，燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié) 金剛石復(fù)合材料產(chǎn)品可作為石材加工刀具。
下面是更為具體的實(shí)施例。
實(shí)施例l: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 42.00% (+220) ，F(xiàn)e 35.50% (+200) ， Co 8.00% (+250) ， Ni 8.50% (+250) ， Cr 2.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 2.00% (+300)。金剛石按以上基體材料總重量的3. 63%配料，粒度選 用+140目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材磨削刀具。
實(shí)施例2: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 46.00% (+220) ，F(xiàn)e 32.00% (+200) ， Co 10.00% (+300) ， Ni 8.50% (+300) ， Cr 1.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 0.50% (+300)。金剛石按以上基體材料總重量的4. 33%配料，粒度選 用+100目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材磨削刀具。
實(shí)施例3: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 43.80% (+180)， Fe 33.00% (+150)， Co 9.00% (+250)， Ni 9. 10% (+250)， Crl. 50% (+180)， Sn 3.50% (+180) ，Zn 0.10% (+250)。金剛石按以上基體材料總重量的5. 10%配料，粒度選 用+120目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材磨削刀具。
實(shí)施例4: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 42.00% (+220) ， Fe 35. 50% (+200) ， Co 8. 00% (+250) ， Ni 8. 50% (+250) ， Cr 2. 50% (+220) ， Sn
41.50% (+220) ，Zn 2.00% (+300)。金剛石按以上基體材料總重量的5. 10%配料，粒度選 用+100目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材切削刀具。
實(shí)施例5: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 46.00% (+220) ，F(xiàn)e 32.00% (+200) ， Co 10.00% (+300) ， Ni 8.50% (+300) ， Cr 1.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 0.50% (+300)。金剛石按以上基體材料總重量的3. 60%配料，粒度選 用+80目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材切削刀具。
實(shí)施例6: 按重量百分比計(jì)算，本發(fā)明的成分(及使用粉末的粒度目數(shù))為Cu 43.80% (+180)， Fe 33.00% (+150)， Co 9.00% (+250)， Ni 9. 10% (+250)， Crl. 50% (+180)， Sn 3.50% (+180) ，Zn 0.10% (+250)。金剛石按以上基體材料總重量的4. 33%配料，粒度選 用+80目。按上述的復(fù)合材料成分及粉末粒度進(jìn)行按比例配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料 比為5 : 1，在轉(zhuǎn)速為200r/min的球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料、裝 入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫 度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)。燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù) 合材料鋸片可作為石材切削刀具。
權(quán)利要求
銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，其組分為Cu 42.00～46.00％，F(xiàn)e 32.00～35.00％，Co 8.00～10.00％，Ni 8.50～10.50％，Cr 1.50～3.50％，Sn 1.50～3.50％，Zn 0.10～2.00％，其它雜質(zhì)≤1％，金剛石按以上基體材料總重量的3.60～5.10％配料，金剛石粒度按切削或磨削不同用途分別選用-80～+140目數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料，其特征在于各組分的原始 粉末粒度目數(shù)范圍分別為:Cu :-180 +220，F(xiàn)e :-150 +200， Co :-250 +300， Ni :-250 +300， Cr :-180 +220， Sn :-180 +220， Zn :-250 +300。
3. 銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料制備方法，其特征在于按權(quán)利要求1和權(quán)利要求2 所述的成分及粉末粒度進(jìn)行配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料比為5 : 1，進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料，裝入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓 3 3. 5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫度范圍為870 95(TC，保溫時(shí)間為1. 5 2. 0小時(shí)，燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料產(chǎn)品可作為石材加工刀具。
全文摘要
銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料及其制備方法，按重量百分比計(jì)，其組分為Cu 42.00～46.00％，F(xiàn)e 32.00～35.00％，Co 8.00～10.00％，Ni 8.50～10.50％，Cr 1.50～3.50％，Sn 1.50～3.50％，Zn 0.10～2.00％，其它雜質(zhì)≤1％，金剛石按以上基體材料總重量的3.60～5.10％配料，金剛石粒度按切削或磨削不同用途分別選用-80～+140目數(shù)；其方法為按上述的成分及粉末粒度進(jìn)行配料，混合粉料與球磨機(jī)的球料比為5∶1，進(jìn)行球磨混料20分鐘，按產(chǎn)品重量要求稱料，裝入壓模中壓制成型，在氫氣保護(hù)條件下的加壓燒結(jié)爐中加壓3～3.5MPa燒結(jié)成材，燒結(jié)溫度范圍為870～950℃，保溫時(shí)間為1.5～2.0小時(shí)，燒結(jié)成形的銅鐵基粉末燒結(jié)金剛石復(fù)合材料產(chǎn)品可作為石材加工刀具。
文檔編號B22F3/16GK101781733SQ20091002146
公開日2010年7月21日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者馮力, 徐建林, 朱昌盛, 李國全, 李文生, 王智平, 肖榮振, 蘇義祥, 袁柯祥, 路陽 申請人:蘭州理工大學(xué)