一種金剛石磨塊及製備方法
2023-06-15 23:28:36 3
專利名稱：一種金剛石磨塊及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種金剛石磨塊及製備方法，屬於粉末冶金金屬基複合材料技術領域。
背景技術：
磨塊是陶瓷、石材拋光線應用的主要工具之一，其作用是對拋光磚進行磨削、 拋光，分粗磨、細磨、精磨幾個等級。現階段，陶瓷、石材拋光線使用的普通磨塊 多為碳化矽—氯化鎂水泥複合材料製造，其磨削效率和耐磨性很差，平均壽命只有2 小時，存在消耗大、更換頻繁、廢棄物多、環境汙染大、切削力弱等缺點。
目前我國生產的金剛石磨塊多採用金屬粉末和金剛石單晶，經高溫熱壓燒結致
密而成。例如中國專利(專利號94114204.3)公布了一種金剛石磨塊及燒結方法，
是將金剛石單晶顆粒與一定含量的鈷、銅、鎳、鐵、錫、鉻、鋅等金屬粉末及碳化
鉤粉末混合，經熱壓燒結而成，主要用於石材拋光，可以大幅度提高磨塊的使用壽
命。不足之處在於由於使用大量鈷、鎳等昂貴金屬，這種磨塊的成本較高。
發明內容
本發明目的是採用低成本的Fe-Cu-Sn替代鈷、鎳等昂貴金屬，降低金剛石磨塊 的製備成本。
一種金剛石磨塊及製備方法，其特徵是是採用Fe-Cu-Sn超細預合金粉末以及低 品級金剛石為原料，採用無毒凝膠注模成型技術和低溫無壓燒結技術製備金剛石磨 塊，具體製備工藝為
1. 選料
胎體粉末選用Fe-Cu-Sn超細預合金粉末，其費氏粒度為2 5pm，成分按質量 百分比為含Fe量30X 60X;含01量30% 40%，含錫量10% 30%。
選用低品級金剛石(I型料、II型料或兩者混合使用)，根據磨塊粗磨或細磨等 級，選用粒度100目 500目的金剛石。
2. 混料
用混料機將胎體粉末與金剛石按比例混合，金剛石佔混合料質量比2.5% 4.5%。
3. 凝膠注模成形首先配置無毒凝膠注模體系預混液，配置方法是在每升去離子水中加入澱粉 10~20g，聚乙烯吡咯烷酮15~30g，聚丙烯酸5 10g，甘油3 6g，異辛醇3~6g。然後 按每公斤混合料加入150 200ml預混液，通過攪拌製成具有合適粘度和良好流動性 的漿料。最後使用壓注機將漿料注入塑料模具中，在8(TC 90'C下保溫20分鐘，然 後冷卻至室溫乾燥24 48小時，得到磨塊坯體。
4. 無壓燒結
將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於700 80(TC保溫30 60min。
5. 組裝
將10-30個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起。磨塊按粗磨、細磨等級編號為 36#， 46#， 60#， 80#， 120#， 150#， 180#， 240#幾種。 本發明的優點在於
1. 採用超細Fe-Cu-Sn超細預合金粉末製造金剛石磨塊，以價格低廉的Fe取代 Co、 Ni等昂貴的金屬，成本大幅度降低，此外，由於預合金粉末粒度僅為2 5tim， 燒結溫度低，減少金剛石熱損傷。
2. 燒結在還原性氣氛(H2)中進行，屬無壓燒結，可結合胎體合金成分，通過 調整燒結工藝參數控制磨塊金屬胎體孔隙度和硬度、耐磨性等性能，獲得最佳磨削 拋光效果。
3. 採用凝膠注模成形技術製備磨塊坯體，適於批量生產，產品一致性好，模具 成本低。
4. 採用無毒凝膠注模成形體系，環境友好，無汙染。
具體實施例方式
實施例1:
製備36#磨塊，按如下步驟進行
1. 胎體粉末選用成分為Fe60Cu30Sn10的超細預合金粉末，選用粒度為100/120 的金剛石。
2. 用混料機將胎體粉末與金剛石按比例混合，金剛石含量為2.5%。
3. 在1L去離子水中加入澱粉10g,聚乙烯吡咯垸酮15g，聚丙烯酸5g，甘油3g， 異辛醇3g,配置無毒凝膠注模體系預混液。然後按每kg混合料加入200ml預混液， 通過攪拌製成具有合適粘度和良好流動性的漿料。最後使用壓注機將漿料注入塑料 模具中，在80。C 卯。C下保溫20分鐘，然後冷卻至室溫乾燥48小時，得到磨塊坯體。
4. 將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於80(TC保溫60min。
5. 將10個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起。
實施例2:
製備60井磨塊，按如下步驟進行
1. 胎體粉末選用成分為Fe50Cu35Snl5的超細預合金粉末，選用粒度為140/170 的金剛石。
2. 用混料機將胎體粉末與金剛石單晶按比例混合，金剛石含量為4.0%。
3. 在1L去離子水中加入澱粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，異辛醇6g，配置無毒凝膠注模體系預混液。然後按每kg金屬粉末與金剛石混合 料加入150ml預混液，通過攪拌製成具有合適粘度和良好流動性的漿料。最後使用 壓注機將槳料注入塑料模具中，在8(TC 9(TC下保溫20分鐘，然後冷卻至室溫乾燥 36小時，得到磨塊坯體。
4. 將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於75(TC保溫50min。
5. 將15個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起。
實施例3:
製備120弁磨塊，按如下步驟進行-
1. 胎體粉末選用成分為Fe35Cu40Sn25的超細預合金粉末，選用粒度為230/270 的金剛石。
2. 用混料機將胎體粉末與金剛石按比例混合，金剛石含量為4.5%。
3. 在1L去離子水中加入澱粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，異辛醇6g，配置無毒凝膠注模體系預混液。然後按每kg金屬粉末與金剛石混合 料加入150ml預混液，通過攪拌製成具有合適粘度和良好流動性的漿料。最後使用 壓注機將漿料注入塑料模具中，在8(TC 9(TC下保溫20分鐘，然後冷卻至室溫乾燥 36小時，得到磨塊坯化
4. 將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於720'C保溫30min。
5. 將20個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起。
實施例4:
製備240#磨塊，按如下步驟進行
1.胎體粉末選用成分為Fe35Cu37Sn28的超細預合金粉末，選用粒度為400/500的金剛石。
2. 用混料機將胎體粉末與金剛石按比例混合，金剛石含量為4.5%。
3. 在1L去離子水中加入澱粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，異辛醇6g，配置無毒凝膠注模體系預混液。然後按每kg混合料加入150ml預混 液，通過攪拌製成具有合適粘度和良好流動性的漿料。最後使用壓注機將漿料注入 塑料模具中，在8(TC 9(TC下保溫20分鐘，然後冷卻至室溫乾燥36小時，得到磨
塊坯體e
4. 將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於70(TC保溫30min。
5. 將25個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起。.，
權利要求
1、一種金剛石磨塊及製備方法，其特徵在於製備工藝為a、選料胎體粉末選用Fe-Cu-Sn超細預合金粉末，其費氏粒度為2～5μm，成分按質量百分比為含Fe量30％～60％；含Cu量30％～40％，含錫量10％～30％；選用I型料、II型料或兩者混合使用的低品級金剛石，根據磨塊粗磨或細磨等級，金剛石粒度為100目～500目；b、混料用混料機將胎體粉末與金剛石按比例混合，金剛石佔混合料質量比2.5％～4.5％；c、凝膠注模成形首先配置無毒凝膠注模體系預混液，配置方法是在每升去離子水中加入澱粉10～20g，聚乙烯吡咯烷酮15～30g，聚丙烯酸5～10g，甘油3～6g，異辛醇3～6g；然後按每公斤混合料加入150～200ml預混液，通過攪拌製成漿料；最後使用壓注機將漿料注入塑料模具中，在80℃～90℃下保溫20分鐘，然後冷卻至室溫乾燥24～48小時，得到磨塊坯體；d、無壓燒結將乾燥後的坯體在燒結爐內氫氣氣氛中，於700～800℃保溫30～60min；e、組裝將10-30個燒結刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起，磨塊按粗磨、細磨等級編號為36#，46#，60#，80#，120#，150#，180#，240#。
全文摘要
本發明提供了一種金剛石磨塊及製備方法，屬於粉末冶金金屬基複合材料技術領域。採用Fe-Cu-Sn超細預合金粉末以及低品級金剛石為原料，採用無毒凝膠注模成型技術和低溫無壓燒結技術製備出刀頭，然後將刀頭用環氧樹脂粘結組裝到一起得到高性能金剛石磨塊，應用於石材、陶瓷拋光線。本發明的優點在於不含Co、Ni等昂貴的金屬，成本低；刀頭燒結溫度低，金剛石熱損傷小；磨削拋光效果好，壽命高；產品一致性好；環境友好，無汙染。
文檔編號B24D3/10GK101407045SQ200810227279
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者楊薇薇, 濤 林, 剛 王, 王振明, 驥 羅, 趙文東, 邵慧平, 郝俊傑, 郭志猛 申請人:北京科技大學