一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法
【专利摘要】一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，配置原料，30～60份Fe,20～60份Cu，2～4份Al，5～10份磷铜，0～10份Sn，0～8份Ni，0～30份Co；进行熔炼水雾化制粉处理，得到预合金粉末前驱体粉末；进行烘干；进行静态氧化；还原处理；采用200目筛网进行筛分，得到氧化铝弥散预合金粉。本发明生产周期短；生产成本低；胎体强度强度高、耐磨性高；粉末粒度可控。
【专利说明】一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金刚石胎体材料领域，具体涉及一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，适用于金刚石工具行业。
【背景技术】
[0002]预合金粉被定义为:一种金属粉由两种或者更多的元素组成，这些元素通过机械手段或者其他手段已经完全融合。一种氧化铝弥散预合金粉制备过程中，A1203均匀弥散到预合金粉末中，对预合金粉强度，硬度等方面进行强化处理，一方面增加胎体的强度，硬度，另一方面弥散复合对胎体的综合性能有较大的提升。现阶段A1203弥散预合金粉的制备主要是采用化学法生产进行。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是在于提供了一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，方法易行，操作简便，以水雾化一种氧化铝弥散预合金粉为基础，通过还原过程中高温扩散、蒸发凝聚原理，生产出含氧化铝的弥散预合金粉，其具有耐磨性好、锋利度高等优点。
[0004]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施:
[0005]一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，其步骤为:
[0006]步骤1、配置原料:
[0007]
原料质量份数
Fe30?60 份，
Cu20?60 份，
Al2~4 份，
磷铜5?10份，
Sn0?10份，
Ni0?8份，
Co0?30份；
[0008]步骤2、对上述配制的金属进行熔炼水雾化制粉处理，压力30?70mpa，水流量为50?80(l/min)得到预合金粉末前驱体；
[0009]步骤3、对步骤2处理后的粉末进行烘干，烘干温度控制在150?200°C，烘干时间为2?4h ;
[0010]步骤4、烘干后的粉末进行氧化处理，采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化,氧化时间为Ih?2h，氧化温度控制在300?600°C，
[0011]步骤5、利用还原炉对混合后的粉末做还原处理，还原温度为400?800°C，氢气流量控制在20m3/h?30m3/h，还原时间不低于2h ；
[0012]步骤6、采用200目筛网进行筛分，得到氧化铝弥散预合金粉。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:
[0014]I)生产周期短；生产成本低；
[0015]2)胎体强度强度高、耐磨性高；
[0016]3)粉末粒度可控。
【具体实施方式】
[0017]为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，其步骤为:
[0018]实施例1:
[0019]步骤1、水雾化制备预合金粉，合金粉中元素含量:
[0020]
原利质量份数
Fe30 份，
Cu55 份，
Al4 份，
磷铜5份，
Sn6 份。
[0021]步骤2、利用步骤I中的原料，采用熔炼水雾化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种氧化铝弥散预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力 50mpa,水流 60 (Ι/min)。
[0022]步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为150°C，烘干时间为2h。
[0023]步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为400°C，氧化时间为2h。
[0024]步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末做还原处理，还原温度为670°C，氢气流量为20m3/h，还原时间为2.5h ；
[0025]步骤6、采用200目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除大颗粒，得到符合需求的预合金粉。
[0026]200kg产品，从投料到产品制备出来，其总周期为15h。
[0027]实施案例I制备粉末与不含氧化铝弥散粉末进行对比检测如下:
[0028]表I实施例1制备粉末与对比预合金粉末I的原料配比
序号样品
Fe Cu NiSn CuPAl
~本发明制备粉末I ~30 55 O6^~54~
^对比预合金粉末I ^34 60 O6^^O(Π
[0029]利用磨耗实验进行测量胎体的磨损度，具体方式是采用长江精工生产热压机，35mpa的压力，820°C烧结温度，采用石墨模具，压制烧结Imin,制备1mm高,直径为1mm的圆柱体,放入用细Fe丝编制的间隙为Imm2的原型旋转桶内(长92mm,直径为95mm),以1200r/min的速度转动15min,以重量的损失作为强度指标,磨损度计算方式如下:
[0030]
m (Jl =灯:十广卞巧(.f1、X I ()()%
丨__川朴:休小111:
[0031]
表2实施例1的制备的预合金粉与对比预合金粉末I的强度对比表
__生坯强度对比_
磨损度本发明制备粉末I^
对比预合金粉末I6%
[0032]由上表可见，耐磨性显著提升。
[0033]金刚石工具结块生产中，绝大部分硬度都采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试。制作成外形尺寸为55x10x10mm3的棒形复合体在石墨磨具中进行热压烧结lmin，温度为820°C，压力为35mpa，测量硬度:
[0034]
—表3实施例1的制备的预合金粉与对比预合金粉末I的硬度对比表
__硬度对比_
M硬度(HRB)
本发明制备粉末I^
对比预合金粉末I102
[0035]根据硬度检测，硬度显著提升，其硬度值适合金刚石工具的需求。
[0036]实施例2:
[0037]步骤1、水雾化制备预合金粉，合金粉中元素含量:
[0038]原料质量份数
Fe40 份，
Cu40 份，
Ni5 份，
Sn5 份，
磷铜7份，
Al^ I刀
[0039]步骤2、利用步骤I中的原料，采用熔炼水審化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种氧化铝弥散预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力 60mpa,水流 70 (Ι/min)。
[0040]步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为150°C，烘干时间为2h ；
[0041]步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为300°C，氧化时间为2h。
[0042]步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末做还原处理，还原温度为700°C，氢气流量为20m3/h，还原时间为2.5h ；
[0043]步骤6、采用200目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除大颗粒，得到符合需求的预合金粉。
[0044]200kg产品，从投料到产品制备出来，其总周期为15h。实施案例2制备粉末与不含氧化铝弥散粉末进行对比检测如下:
[0045]
表4实施例2制备粉末与对比预合金粉末2的原料配比
成分
序号样品
Fe Cu NiSn CuP Al
^本发明制备粉末2 ^40 40 55^^7 3^
^对比预合金粉末2 ^43 47 55^^O (T^
[0046]利用磨耗实验进行测量胎体的磨损度，具体方式是采用长江精工生产热压机，35mpa的压力，820°C烧结温度，采用石墨模具，压制烧结lmin,制备1mm高,直径为1mm的圆柱体,放入用细Fe丝编制的间隙为Imm2的原型旋转桶内(长92mm,直径为95mm),以1200r/min的速度转动15min,以重量的损失作为强度指标,磨损度计算方式如下:
[0047]
肷损设=X 100%
Μ + ι:休巾:.||丨:
[0048]表5实施例2的制备的预合金粉与对比预合金粉末2的强度对比表
__生坯强度对比_
_^__磨损度_
本发明制备粉末2^
对比预合金粉束^5%
[0049]由上表可见，耐磨性显著提升。
[0050]金刚石工具结块生产中，绝大部分硬度都采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试。制作成外形尺寸为55x10x10mm3的棒形复合体在石墨磨具中进行热压烧结lmin，温度为820°C，压力为35mpa，测量硬度:
[0051]
表6实施例2的制备的预合金粉与对比预合金粉末2的硬度对比表硬度对比
粉末硬度(HRB)
本发明制备粉末2112
对比预合金粉末2103
[0052]根据硬度检测，硬度显著提升，其硬度值适合金刚石工具的需求。
[0053]实施例3:
[0054]步骤1、水雾化制备预合金粉，合金粉中元素含量:
[0055]
原料质量份数
[0056]
Fe 60 份，
Cu 20 份，
Ni 6 份，
Sn 3 份，
磷铜 9份，
Al 2 份。
[0057]步骤2、利用步骤I中的原料，采用熔炼水雾化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种氧化铝弥散预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力 50mpa,水流 70 (Ι/min)；
[0058]步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为150°C，烘干时间为2h ；
[0059]步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为500°C，氧化时间为Ih0
[0060]步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末做还原处理，还原温度为760°C，氢气流量为30m3/h，还原时间为3h ；
[0061]步骤6、采用200目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除大颗粒，得到符合需求的预合金粉。
[0062]200kg产品，从投料到产品制备出来，其总周期为15h。
[0063]实施案例3制备粉末与不含氧化铝弥散粉末进行对比检测如下:
[0064]
表7实施例3制备粉末与对比预合金粉末3的原料配比
成分
号样品
Fe Cu NiSn CuP Al
~本发明制备粉末3 ~60 20 63~~9 2~
^^对比预合金粉末3 ^29 63^^O (T^
[0065]利用磨耗实验进行测量胎体的磨损度，具体方式是采用长江精工生产热压机，35mpa的压力，820°C烧结温度，采用石墨模具，压制烧结lmin,制备1mm高,直径为1mm的圆柱体,放入用细Fe丝编制的间隙为Imm2的原型旋转桶内(长92mm,直径为95mm),以1200r/min的速度转动15min,以重量的损失作为强度指标,磨损度计算方式如下:
[0066]
讓设=XI()()%
M+ 1:休'K ii?:
[0067]
表8实施例3的制备的预合金粉与对比预合金粉末3的强度对比表
__生坯强度对比_
iyS磨损度本发明制备粉末3^
对比预合金粉末34%
[0068]由上表可见，耐磨性提升。
[0069]金刚石工具结块生产中，绝大部分硬度都采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试。制作成外形尺寸为55x10x10mm3的棒形复合体在石墨磨具中进行热压烧结lmin，温度为820°C，压力为35mpa，测量硬度:
[0070]表9实施例3的制备的预合金粉与对比预合金粉末3的硬度对比表
__硬度对比_
M硬度(HRB)
本发明制备粉末3
对比预合金粉末3112
[0071]根据硬度检测，硬度显著提升，其硬度值适合金刚石工具的需求。
[0072]实施例4:
[0073]步骤1、水雾化制备预合金粉，合金粉中元素含量:
[0074]
原料质量份数
Fe30 份，
Cu20 份，
Al2 份，
磷铜5份
[0075]步骤2、利用步骤I中的原料，采用熔炼水雾化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种氧化铝弥散预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力 3Ompa,水流 5O (Ι/min)。
[0076]步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为150°C，烘干时间为2h。
[0077]步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为300°C，氧化时间为Ih0
[0078]步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末做还原处理，还原温度为400°C，氢气流量为20m3/h，还原时间为2h ；
[0079]步骤6、采用200目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除大颗粒，得到符合需求的预合金粉。
[0080]200kg产品，从投料到产品制备出来，其总周期为15h。
[0081]实施案例I制备粉末与不含氧化铝弥散粉末进行对比检测如下:
[0082]
表10实施例4制备粉末与对比预合金粉末4的原料配比
成分序号样品 ------
Fe Cu NiSn CuP Al
~本发明制备粉末4 ~30~1 ~20~~OO 5 2~
2 对比预合金粉末4 34 60 O6 O 「
[0083] 利用磨耗实验进行测量胎体的磨损度，具体方式是采用长江精工生产热压机，35mpa的压力，820°C烧结温度，采用石墨模具，压制烧结lmin,制备1mm高,直径为1mm的圆柱体,放入用细Fe丝编制的间隙为Imm2的原型旋转桶内(长92mm,直径为95mm),以1200r/min的速度转动15min,以重量的损失作为强度指标,磨损度计算方式如下:
[0084]
Jn-1 wJCl =休 X I ()()%
M1:休 IR ,V:
[0085]
表11实施例4的制备的预合金粉与对比预合金粉末4的强度对比表
__生坯强度对比_
_W__磨损度_
本发明制备粉末44%
对比预合金粉末46%
[0086]由上表可见，耐磨性显著提升。
[0087]金刚石工具结块生产中，绝大部分硬度都采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试。制作成外形尺寸为55x10x10mm3的棒形复合体在石墨磨具中进行热压烧结lmin，温度为820°C，压力为35mpa，测量硬度:
[0088]
表12实施例4的制备的预合金粉与对比预合金粉末4的硬度对比表
__硬度对比_
—粉末硬度(HRB)
本发明制备粉末4115
对比预合金粉末4102
[0089]根据硬度检测，硬度显著提升，其硬度值适合金刚石工具的需求。
[0090]实施例5:
[0091]步骤1、水雾化制备预合金粉，合金粉中元素含量:
[0092]
原料质量份数
Fe60 份，
Cu60 份，
Al4 份，
磷铜10份，
Sn10 份，
Ni8 份，
Co30 份;
[0093]步骤2、利用步骤I中的原料，采用熔炼水雾化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种氧化铝弥散预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力 70mpa,水流 80 (Ι/min)。
[0094]步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为200°C，烘干时间为4h。
[0095]步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为600°C，氧化时间为2h。
[0096]步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末做还原处理，还原温度为800°C，氢气流量为30m3/h，还原时间为3h ；
[0097]步骤6、采用200目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除大颗粒，得到符合需求的预合金粉。
[0098]200kg产品，从投料到产品制备出来，其总周期为16h。
[0099]实施案例I制备粉末与不含氧化铝弥散粉末进行对比检测如下:
[0100]
表13实施例5制备粉末与对比预合金粉末5的原料配比
成分
序号样品
Fe Cu Ni Co Sn CuP Al
Γ~~本发明制备粉末560 60 8 30 K) 10 I
^^对比预合金粉末5 34 60 O O 6 O I)
[0101]利用磨耗实验进行测量胎体的磨损度，具体方式是采用长江精工生产热压机，35mpa的压力，820°C烧结温度，采用石墨模具，压制烧结lmin,制备1mm高,直径为1mm的圆柱体,放入用细Fe丝编制的间隙为Imm2的原型旋转桶内(长92mm,直径为95mm),以1200r/min的速度转动15min,以重量的损失作为强度指标,磨损度计算方式如下:
[0102]
?η 损设=X I ()()(?
M+ 1:休 W
[0103]
_表14实施伊j 5的击!j备的予页合金粉与对比予页合金粉末5的强度对比表
__生坯强度对比_
___磨损度_
本发明制备粉末52%
对比预合金粉末57%
[0104]由上表可见，耐磨性显著提升。
[0105]金刚石工具结块生产中，绝大部分硬度都采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试。制作成外形尺寸为55x10x10mm3的棒形复合体在石墨磨具中进行热压烧结lmin，温度为820°C，压力为35mpa，测量硬度:
[0106]
表15实施例5的制备的预合金粉与对比预合金粉末5的硬度对比表
__硬度对比_
SS硬度(HRB)
~本发明制备粉末5
对比预合金粉末5log
[0107] 根据硬度检测，硬度显著提升，其硬度值适合金刚石工具的需求。
【权利要求】
1.一种氧化铝弥散预合金粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、配置原料:J￥tl质量份数Fe30?60 份，Cu20?60 份，Al2?4份，磷铜5?10汾，Sn0?10份，Ni0?8份，CoO?30份； 步骤2、对上述配制的金属进行熔炼水雾化制粉处理，压力30?70mpa，水流量为50?80升/min，得到预合金粉末前驱体粉末； 步骤3、对步骤2处理后的粉末进行烘干，烘干温度控制在150?200°C，烘干时间为2 ?4h ; 步骤4、步骤3中烘干后的粉末进行静态氧化，氧化时间为Ih?2h，氧化温度控制在300 ?600。。； 步骤5、利用还原炉对步骤4处理后的粉末做还原处理，还原温度为400?800°C，氢气流量控制在20m3/h?30m3/h，还原时间不低于2h ； 步骤6、采用200目筛网进行筛分，得到氧化铝弥散预合金粉。
【文档编号】B22F9/22GK104148661SQ201410447051
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】郭殿月, 王腾吉, 何南兵, 谷斌 申请人:湖北鄂信钻石科技股份有限公司