专利名称：一种金刚石磨块及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金刚石磨块及制备方法，属于粉末冶金金属基复合材料技术领域。
背景技术：
磨块是陶瓷、石材抛光线应用的主要工具之一，其作用是对抛光砖进行磨削、 抛光，分粗磨、细磨、精磨几个等级。现阶段，陶瓷、石材抛光线使用的普通磨块 多为碳化硅—氯化镁水泥复合材料制造，其磨削效率和耐磨性很差，平均寿命只有2 小时，存在消耗大、更换频繁、废弃物多、环境污染大、切削力弱等缺点。
目前我国生产的金刚石磨块多采用金属粉末和金刚石单晶，经高温热压烧结致
密而成。例如中国专利(专利号94114204.3)公布了一种金刚石磨块及烧结方法，
是将金刚石单晶颗粒与一定含量的钴、铜、镍、铁、锡、铬、锌等金属粉末及碳化
钩粉末混合，经热压烧结而成，主要用于石材抛光，可以大幅度提高磨块的使用寿
命。不足之处在于由于使用大量钴、镍等昂贵金属，这种磨块的成本较高。
发明内容
本发明目的是采用低成本的Fe-Cu-Sn替代钴、镍等昂贵金属，降低金刚石磨块 的制备成本。
一种金刚石磨块及制备方法，其特征是是采用Fe-Cu-Sn超细预合金粉末以及低 品级金刚石为原料，采用无毒凝胶注模成型技术和低温无压烧结技术制备金刚石磨 块，具体制备工艺为
1. 选料
胎体粉末选用Fe-Cu-Sn超细预合金粉末，其费氏粒度为2 5pm，成分按质量 百分比为含Fe量30X 60X;含01量30% 40%，含锡量10% 30%。
选用低品级金刚石(I型料、II型料或两者混合使用)，根据磨块粗磨或细磨等 级，选用粒度100目 500目的金刚石。
2. 混料
用混料机将胎体粉末与金刚石按比例混合，金刚石占混合料质量比2.5% 4.5%。
3. 凝胶注模成形首先配置无毒凝胶注模体系预混液，配置方法是在每升去离子水中加入淀粉 10~20g，聚乙烯吡咯烷酮15~30g，聚丙烯酸5 10g，甘油3 6g，异辛醇3~6g。然后 按每公斤混合料加入150 200ml预混液，通过搅拌制成具有合适粘度和良好流动性 的浆料。最后使用压注机将浆料注入塑料模具中，在8(TC 90'C下保温20分钟，然 后冷却至室温干燥24 48小时，得到磨块坯体。
4. 无压烧结
将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于700 80(TC保温30 60min。
5. 组装
将10-30个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起。磨块按粗磨、细磨等级编号为 36#， 46#， 60#， 80#， 120#， 150#， 180#， 240#几种。 本发明的优点在于
1. 采用超细Fe-Cu-Sn超细预合金粉末制造金刚石磨块，以价格低廉的Fe取代 Co、 Ni等昂贵的金属，成本大幅度降低，此外，由于预合金粉末粒度仅为2 5tim， 烧结温度低，减少金刚石热损伤。
2. 烧结在还原性气氛(H2)中进行，属无压烧结，可结合胎体合金成分，通过 调整烧结工艺参数控制磨块金属胎体孔隙度和硬度、耐磨性等性能，获得最佳磨削 抛光效果。
3. 采用凝胶注模成形技术制备磨块坯体，适于批量生产，产品一致性好，模具 成本低。
4. 采用无毒凝胶注模成形体系，环境友好，无污染。
具体实施例方式
实施例1:
制备36#磨块，按如下步骤进行
1. 胎体粉末选用成分为Fe60Cu30Sn10的超细预合金粉末，选用粒度为100/120 的金刚石。
2. 用混料机将胎体粉末与金刚石按比例混合，金刚石含量为2.5%。
3. 在1L去离子水中加入淀粉10g,聚乙烯吡咯垸酮15g，聚丙烯酸5g，甘油3g， 异辛醇3g,配置无毒凝胶注模体系预混液。然后按每kg混合料加入200ml预混液， 通过搅拌制成具有合适粘度和良好流动性的浆料。最后使用压注机将浆料注入塑料 模具中，在80。C 卯。C下保温20分钟，然后冷却至室温干燥48小时，得到磨块坯体。
4. 将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于80(TC保温60min。
5. 将10个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起。
实施例2:
制备60井磨块，按如下步骤进行
1. 胎体粉末选用成分为Fe50Cu35Snl5的超细预合金粉末，选用粒度为140/170 的金刚石。
2. 用混料机将胎体粉末与金刚石单晶按比例混合，金刚石含量为4.0%。
3. 在1L去离子水中加入淀粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，异辛醇6g，配置无毒凝胶注模体系预混液。然后按每kg金属粉末与金刚石混合 料加入150ml预混液，通过搅拌制成具有合适粘度和良好流动性的浆料。最后使用 压注机将桨料注入塑料模具中，在8(TC 9(TC下保温20分钟，然后冷却至室温干燥 36小时，得到磨块坯体。
4. 将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于75(TC保温50min。
5. 将15个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起。
实施例3:
制备120弁磨块，按如下步骤进行-
1. 胎体粉末选用成分为Fe35Cu40Sn25的超细预合金粉末，选用粒度为230/270 的金刚石。
2. 用混料机将胎体粉末与金刚石按比例混合，金刚石含量为4.5%。
3. 在1L去离子水中加入淀粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，异辛醇6g，配置无毒凝胶注模体系预混液。然后按每kg金属粉末与金刚石混合 料加入150ml预混液，通过搅拌制成具有合适粘度和良好流动性的浆料。最后使用 压注机将浆料注入塑料模具中，在8(TC 9(TC下保温20分钟，然后冷却至室温干燥 36小时，得到磨块坯化
4. 将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于720'C保温30min。
5. 将20个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起。
实施例4:
制备240#磨块，按如下步骤进行
1.胎体粉末选用成分为Fe35Cu37Sn28的超细预合金粉末，选用粒度为400/500的金刚石。
2. 用混料机将胎体粉末与金刚石按比例混合，金刚石含量为4.5%。
3. 在1L去离子水中加入淀粉20g，聚乙烯吡咯烷酮30g，聚丙烯酸10g，甘油 6g，异辛醇6g，配置无毒凝胶注模体系预混液。然后按每kg混合料加入150ml预混 液，通过搅拌制成具有合适粘度和良好流动性的浆料。最后使用压注机将浆料注入 塑料模具中，在8(TC 9(TC下保温20分钟，然后冷却至室温干燥36小时，得到磨
块坯体e
4. 将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于70(TC保温30min。
5. 将25个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起。.，
权利要求
1、一种金刚石磨块及制备方法，其特征在于制备工艺为a、选料胎体粉末选用Fe-Cu-Sn超细预合金粉末，其费氏粒度为2～5μm，成分按质量百分比为含Fe量30％～60％；含Cu量30％～40％，含锡量10％～30％；选用I型料、II型料或两者混合使用的低品级金刚石，根据磨块粗磨或细磨等级，金刚石粒度为100目～500目；b、混料用混料机将胎体粉末与金刚石按比例混合，金刚石占混合料质量比2.5％～4.5％；c、凝胶注模成形首先配置无毒凝胶注模体系预混液，配置方法是在每升去离子水中加入淀粉10～20g，聚乙烯吡咯烷酮15～30g，聚丙烯酸5～10g，甘油3～6g，异辛醇3～6g；然后按每公斤混合料加入150～200ml预混液，通过搅拌制成浆料；最后使用压注机将浆料注入塑料模具中，在80℃～90℃下保温20分钟，然后冷却至室温干燥24～48小时，得到磨块坯体；d、无压烧结将干燥后的坯体在烧结炉内氢气气氛中，于700～800℃保温30～60min；e、组装将10-30个烧结刀头用环氧树脂粘结组装到一起，磨块按粗磨、细磨等级编号为36#，46#，60#，80#，120#，150#，180#，240#。
全文摘要
本发明提供了一种金刚石磨块及制备方法，属于粉末冶金金属基复合材料技术领域。采用Fe-Cu-Sn超细预合金粉末以及低品级金刚石为原料，采用无毒凝胶注模成型技术和低温无压烧结技术制备出刀头，然后将刀头用环氧树脂粘结组装到一起得到高性能金刚石磨块，应用于石材、陶瓷抛光线。本发明的优点在于不含Co、Ni等昂贵的金属，成本低；刀头烧结温度低，金刚石热损伤小；磨削抛光效果好，寿命高；产品一致性好；环境友好，无污染。
文档编号B24D3/10GK101407045SQ200810227279
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者杨薇薇, 涛 林, 刚 王, 王振明, 骥 罗, 赵文东, 邵慧平, 郝俊杰, 郭志猛 申请人:北京科技大学