一种粒料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种胎体，具体地所述胎体包含胎体粉料和胎体成形剂以及任选的位于所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心的超硬内核材料。本发明还公开了使用所述胎体经烧结制备粒料的方法和所述粒料的应用。所述制备方法成本低、工艺环保、设备简化且效率高。使用所述制备方法制得的粒料在金属和合金中可均匀分布且内核材料与胎层、胎层粉料间结合性能良好。
【专利说明】
一种粒料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及超硬材料领域，具体地涉及一种胎体及使用所述胎体经烧结制备的粒 料及其应用。
【背景技术】
[0002] 在金属制造的切削和研磨工具上，如金刚石锯片、刀头及钻头上，常采用超硬材料 (如金刚石颗粒）作为切割和研磨的组成部分。由于金刚石与较多金属和合金间存在较高 的界面能，因此，金刚石在较多金属与合金中的分散性较差，局部区域存在金刚石聚集与空 缺的现象，影响金刚石的性能。
[0003] 因此，为了保证金刚石的均匀分布，需要选用合适的材料对金刚石进行胎层包覆， 这样在烧结过程中，金刚石颗粒间被包裹的胎层材料有效间隔，从而可提高金刚石产品的 性能。
[0004] 现有技术中使用的胎层包覆方法步骤较为繁琐，所需设备复杂，且在制备过程中 会使用大量的有机溶剂和粉尘，容易对环境造成污染。此外，使用现有胎层包覆技术制备的 包覆胎层的金刚石粒料中，胎层与金刚石材料的结合力较差，胎层易脱落。
[0005] 综上所述，本领域迫切需要开发一种成本低、工艺环保、设备简化且效率高的制备 适应实际需要的包覆胎层的粒料的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种胎体及使用所述胎体经烧结制备的粒料及其应用。
[0007] 本发明的第一方面，提供了一种胎体，所述胎体包含胎体粉料和胎体成形剂以及 任选的位于所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心的超硬内核材料，其中，
[0008] 所述胎体粉料选自下组：碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉、铁粉、铜粉、锌 粉、银粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其组合；
[0009] 所述胎体成形剂选自下组：橡胶、硅橡胶、或其组合；
[0010] 所述超硬内核材料选自下组：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其组 合。
[0011] 在另一优选例中，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为60-98 :2-40。
[0012] 在另一优选例中，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为70-95 :5-30,较佳地 为 75-93 :7-25,更佳地为 85-93 :7-15。
[0013] 在另一优选例中，所述胎体粉料的粒径小于100 ym，较佳地小于80 ym，更佳地小 于50 y m，最佳地为小于10 y m。
[0014] 在另一优选例中，所述胎体粉料的粒径大于0. 5 ym，较佳地大于0. 7 ym，更佳地 大于0? 9 y m。
[0015] 在另一优选例中，所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比为70-95:5-30,较佳地为 80-92:8-20,更佳地为 85-90:10-15。
[0016] 在另一优选例中，所述胎体成形剂的分子量为30-80万，较佳地为40-75万，更佳 地为65-70万。
[0017] 在另一优选例中，所述胎体成形剂易于成形所述胎体粉料。
[0018] 在另一优选例中，所述胎体成形剂为甲基乙烯硅橡胶。
[0019] 在另一优选例中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混 合物的重量份比为〇. 1-25 :70_150。
[0020] 在另一优选例中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混 合物的重量份比为〇. 2-20 :62-138,较佳地为0. 5-13 :50-120,更佳地为1-8 :45-110。
[0021] 在另一优选例中，所述超硬内核材料的粒径为200-700 ym，较佳地为 300-650 y m，更佳地为 400-600 y m。
[0022] 在另一优选例中，所述超硬内核材料还包含涂覆于所述超硬内核材料表面的表面 链层。
[0023] 在另一优选例中，所述表面镀层为硼层、铬层、镍层、或其组合。
[0024] 在另一优选例中，所述表面镀层的厚度为50nm - 100 ym，较佳地为200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0025] 在另一优选例中，所述表面镀层均匀涂覆于所述超硬内核材料表面。
[0026] 本发明的第二方面，提供了一种粒料，所述粒料由本发明第一方面所述的胎体成 形后烧结而成。
[0027] 在另一优选例中，所述粒料包含超硬内核材料和包覆于所述内核材料表面的胎 层，其中，所述胎层由胎体粉料和胎体成形剂的均匀混合物经烧结形成。
[0028] 在另一优选例中，所述粒料的粒径为0. 4mm - 5mm。
[0029] 在另一优选例中，所述粒料的粒径为0? 5mm - 3mm，较佳地为0? 6mm - 2mm，更佳地 为 0? 9mm - 1. 5mm〇
[0030] 在另一优选例中，所述胎层的厚度为50 ym - 2000 ym，较佳地为100 ym - 1000 y m，更佳地为 200 y m - 750 y m，最佳地为 250 y m_550 y m。
[0031] 在另一优选例中，所述粒料为球形、类球形、方形、类方形。
[0032] 本发明的第三方面，提供了一种本发明第二方面所述粒料的制备方法，所述方法 包括如下步骤：
[0033] 1)提供本发明第一方面所述的胎体，其中，
[0034] 所述胎体是如下制备的：将胎体粉料和胎体成形剂混合分散均匀，任选地将超硬 内核材料压嵌进所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心，形成所述胎体；
[0035] 所述胎体粉料选自下组：碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉、铁粉、铜粉、锌 粉、银粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其组合；
[0036] 所述胎体成形剂选自下组：橡胶、硅橡胶、或其组合；
[0037] 所述超硬内核材料选自下组：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其组 合；
[0038] 在另一优选例中，所述金刚石包括天然和合成金刚石，所述合成金刚石包括高压 高温和气相沉积合成金刚石。
[0039] 2)烧结步骤1)所得胎体，得到本发明第二方面所述的粒料。
[0040] 在另一优选例中，在步骤2)之前还包括如下步骤：使用成型模具将步骤1)所得胎 体进行成形。
[0041] 在另一优选例中，所述方法可同时制备多个本发明第二方面所述的粒料。
[0042] 在另一优选例中，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为60-98 :2_40,较佳地 为 70-95 :5-30,更佳地为 75-93 :7-25,最佳地为 85-93 :7-15。
[0043] 在另一优选例中，所述胎体粉料的粒径小于100 y m，较佳地小于80 y m，更佳地小 于50 y m，最佳地为小于10 y m。
[0044] 在另一优选例中，所述胎体粉料的粒径大于0. 5 y m，较佳地大于0. 7 y m，更佳地 大于0? 9 y m。
[0045] 在另一优选例中，所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比为70-95:5-30,较佳地为 80-92:8-20,更佳地为 85-90:10-15。
[0046] 在另一优选例中，所述胎体成形剂的分子量为30-80万，较佳地为40-75万，更佳 地为65-70万。
[0047] 在另一优选例中，所述胎体成形剂易于成形所述胎体粉料。
[0048] 在另一优选例中，所述胎体成形剂为甲基乙烯硅橡胶。
[0049] 在另一优选例中，所述胎体粉料含有碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉。
[0050] 在另一优选例中，所述胎体粉料中碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡合金粉的重量 份比为 1 一 80 :1 - 30 :1 - 30 :1 - 10 :1 - 60,较佳地为 20 - 60 :5 - 25 :5 - 25 :1 - 10 :10 - 40,最佳地为 30 - 60 :8-20 :10-20 :5-10 :25-40。
[0051 ] 在另一优选例中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混 合物的重量份比为〇. 2-20 :62-138,较佳地为0. 5-13 :50-120,更佳地为1-8 :45-110。
[0052] 在另一优选例中，所述超硬内核材料的粒径为200 y m - 700 y m，较佳地为 300 y m - 650 y m，更佳地为 400 y m - 600 y m。
[0053] 在另一优选例中，所述超硬内核材料还包含涂覆于所述超硬内核材料表面的表面 链层。
[0054] 在另一优选例中，所述表面镀层为硼层、铬层、镍层、或其组合。
[0055] 在另一优选例中，所述表面镀层的厚度为50nm - 100 ym，较佳地为200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0056] 在另一优选例中，所述表面镀层均匀涂覆于所述超硬内核材料表面。
[0057] 在另一优选例中，所述分散包括密炼机分散、开炼机分散。
[0058] 在另一优选例中，所述密炼温度为室温。
[0059] 在另一优选例中，所述密炼机分散的转速为20~100r/min，较佳地为40~90r/ min，更佳地为 40_80r/min。
[0060] 在另一优选例中，所述密炼机分散的时间为5~40min，较佳地为10~30min，更 佳地为10_20min。
[0061 ] 在另一优选例中，所述开炼温度为室温。
[0062] 在另一优选例中，所述开炼机分散的转速为20~50r/min，较佳地为20~40r/ min，更佳地为 30_40r/min。
[0063] 在另一优选例中，所述开炼机分散的时间为5~40min，较佳地为10~30min。
[0064] 在另一优选例中，所述烧结在真空和/或惰性气氛下进行。
[0065] 在另一优选例中，所述惰性气氛包括：氮气、氩气、或其组合。
[0066] 在另一优选例中，烧结温度为700-900 °C，较佳地为700-850 °C，更佳地为 740-820 °C。
[0067] 在另一优选例中，在所述烧结温度下的保温时间为10_300min，较佳地为 30-150min，更佳地为 40-100min。
[0068] 在另一优选例中，所述成型模具的内腔为圆球形，且所述成型模具用于将所述超 硬内核材料压嵌成形于所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物的体积中心。
[0069] 在另一优选例中，所述成形为滚圆成型方式。
[0070] 本发明的第四方面，提供了一种制品，所述制品包含本发明第二方面所述的粒料 或者由本发明第二方面所述的粒料组成。
[0071] 在另一优选例中，所述制品选自下组：刀具、磨具、钻头。
[0072] 应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文（如实施例）中具 体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在 此不再一一累述。
【附图说明】
[0073] 图1是本发明实施例1制备的粒料的照片。
[0074] 图2是本发明实施例1制备的粒料和市售粒料分别在去离子水中超声lOmin后的 照片。
【具体实施方式】
[0075] 本发明人经过长期而深入的研究，意外地发现通过特定结构的胎体，可以方便、高 效地制备一种粒径可控且结合性能优异的粒料。具体地，本发明人使用具有一定软度且对 相应胎体粉料具有优异成形作用和粘结作用的胎体成形剂成形所述胎体粉料后，再将超硬 内核材料压嵌于所得材料中，进一步烧结所得材料可得到胎层均匀包覆且胎层与超硬内核 材料、胎层粉料间良好结合的粒料。基于上述发现，发明人完成了本发明。
[0076] 术语
[0077] 如本文所用，术语"本发明胎体材料"或者"胎体材料"可互换使用，均指包含胎体 粉料和胎体成形剂的均匀混合物。
[0078] 如本文所用，术语"铜锡-15"指所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比为85 :15。
[0079] 如本文所用，术语"铜锡-10"指所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比为90 :10。
[0080] 胎体
[0081] 本发明提供了一种胎体，所述胎体包含胎体粉料和胎体成形剂以及任选的位于所 述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心的超硬内核材料，其中，
[0082] 所述胎体粉料、所述超硬内核材料没有特别限制，为本领域常用的材料，或用本领 域的常规方法制得，或从市场购买得到。
[0083] 代表性地，所述胎体粉料包括（但并不限于）：碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡合 金粉、铁粉、铜粉、锌粉、银粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其 组合；
[0084] 在本发明中，所述胎体成形剂没有特别限制，为任何柔软易变形的材料，其分子量 为30-80万，较佳地为40-75万，更佳地为65-70万。
[0085] 代表性地，所述胎体成形剂包括（但并不限于）：橡胶、硅橡胶、或其组合；
[0086] 在另一优选例中，所述胎体成形剂为甲基乙烯硅橡胶。
[0087] 代表性地，所述超硬内核材料包括（但并不限于）：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、 硼低氧化物、或其组合。
[0088] 在本发明中，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为60-98 :2_40。
[0089] 典型地，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为70-95 :5-30,较佳地为75-93 : 7-25,更佳地为 85-93 :7-15。
[0090] 在本发明中，所述胎体粉料的粒径小于100 ym，较佳地小于80 ym，更佳地小于 50 y m，最佳地为小于10 y m。
[0091] 在本发明中，所述胎体粉料的粒径大于0. 5 y m，较佳地大于0. 7 y m，更佳地大于 0. 9 u m〇
[0092] 典型地，碳化钨粉尺寸小于8 y m，较佳地小于6 y m。
[0093] 典型地，镍粉尺寸小于10 y m，较佳地小于8 y m。
[0094] 典型地，钴粉尺寸小于10 y m，较佳地小于8 y m。
[0095] 典型地，锰粉尺寸小于100 y m，较佳地小于80 y m。
[0096] 典型地，铜锡粉尺寸小于100 y m，较佳地小于80 y m。
[0097] 在另一优选例中，所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比为70-95:5-30,较佳地为 80-92 :8-20,更佳地为 85-90 :10-15。
[0098] 在另一优选例中，所述胎体成形剂易于成形所述胎体粉料。
[0099] 在另一优选例中，所述胎体成形剂为甲基乙烯硅橡胶。
[0100] 在本发明中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物 的重量份比为没有特别限制。
[0101] 在一优选例中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合 物的重量份比为0. 2-20 :62-138,较佳地为0. 5-13 :50-120,更佳地为1-8 :45-110。
[0102] 在另一优选例中，所述超硬内核材料的粒径为200-700 ym，较佳地为 300-650 y m，更佳地为 400-600 y m。
[0103] 在本发明中，所述超硬内核材料还包含涂覆于所述超硬内核材料表面的表面镀 层。
[0104] 代表性地，所述表面镀层包括（但并不限于）：硼层、铬层、镍层、或其组合。
[0105] 在另一优选例中，所述表面镀层的厚度为50nm - 100 ym，较佳地为200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0106] 在另一优选例中，所述表面镀层均匀涂覆于所述超硬内核材料表面。
[0107] 粒料
[0108] 本发明还提供了一种粒料，所述粒料由所述的胎体成形后烧结而成。
[0109] 典型地，所述粒料包含超硬内核材料和包覆于所述内核材料表面的胎层，其中，所 述胎层由胎体粉料和胎体成形剂的均匀混合物经烧结形成。
[0110] 具体地，所述粒料的粒径没有特别限制，优选为0. 4mm - 5mm。
[0111] 典型地，所述粒料的粒径为0? 5mm - 3mm，较佳地为0? 6mm - 2mm，更佳地为 0. 9mm - 1. 5mm〇
[0112] 在另一优选例中，所述胎层的厚度为50 ym - 2000 ym，较佳地为100 ym - 1000 y m，更佳地为 200 y m - 750 y m，最佳地为 250 y m_550 y m。
[0113] 在本发明中，所述粒料的形状没有特别限制，优选为球形、类球形、方形、类方形。
[0114] 制备方法
[0115] 本发明还提供了一种所述粒料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0116] 1)提供所述的胎体，其中，
[0117] 所述胎体是如下制备的：将胎体粉料和胎体成形剂混合分散均匀，任选地将超硬 内核材料压嵌进所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心，形成所述胎体；
[0118] 代表性地，所述胎体粉料包括（但并不限于）：碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡合 金粉、铁粉、铜粉、锌粉、银粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其 组合；
[0119] 代表性地，所述胎体成形剂包括（但并不限于）：橡胶、硅橡胶、或其组合；
[0120] 代表性地，所述超硬内核材料包括（但并不限于）：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、 硼低氧化物、或其组合；
[0121] 在本发明中，所述金刚石没有特别限制，包括天然和合成金刚石，所述合成金刚石 包括高压高温和气相沉积合成金刚石。
[0122] 2)烧结步骤1)所得胎体，得到所述的粒料。
[0123] 在另一优选例中，在步骤2)之前还包括如下步骤：使用成型模具将步骤1)所得胎 体进行成形。
[0124] 在另一优选例中，所述方法可同时制备多个所述的粒料。
[0125] 在本发明中，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比没有特别限制。
[0126] 典型地，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为60-98 :2-40,较佳地为70-95 : 5-30,更佳地为 75-93 :7-25,最佳地为 85-93 :7-15。
[0127] 在本发明中，所述胎体粉料的粒径没有特别限制，优选为小于100 ym，较佳地小于 80 y m，更佳地小于50 y m，最佳地为小于10 y m。
[0128] 在另一优选例中，所述胎体粉料的粒径大于0. 5 ym，较佳地大于0. 7 ym，更佳地 大于0? 9 y m。
[0129] 在另一优选例中，所述铜锡合金粉中铜与锡的重量比没有特别限制，优选为 70-95 :5-30,较佳地为 80-92 :8-20,更佳地为 85-90 :10-15。
[0130] 在另一优选例中，所述胎体成形剂的分子量没有特别限制，优选为30-80万，较佳 地为40-75万，更佳地为65-70万。
[0131] 在另一优选例中，所述胎体成形剂易于成形所述胎体粉料。
[0132] 在本发明中，所述胎体粉料含有碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡合金粉。
[0133] 应理解，所述胎体粉料中碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉的重量份比没有 特别限制，优选为 1 一 80 :1 - 30 :1 - 30 :1 - 10 :1 - 60,较佳地为 20 - 60 :5 - 25 :5 - 25 :1 - 10 :10 - 40,最佳地为 30 - 60 :8-20 :10-20 :5-10 :25-40。
[0134] 在本发明中，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合 物的重量份比没有特别限制，优选为〇. 2-20 :62-138,较佳地为0. 5-13 :50-120,更佳地为 1-8 ：45-110〇
[0135] 在本发明中，所述超硬内核材料的粒径没有特别限制，优选为200 ym - 700 ym， 较佳地为300 y m - 650 y m，更佳地为400 y m - 600 y m。
[0136] 典型地，所述超硬内核材料还包含涂覆于所述超硬内核材料表面的表面镀层。
[0137] 代表性地，所述表面镀层包括（但并不限于）：硼层、铬层、镍层、或其组合。
[0138] 在本发明中，所述表面镀层的厚度没有特别限制，优选为50nm - 100 y m，较佳地 为 200nm - 10 y m，更佳地为 1 y m - 5 y m。
[0139] 在另一优选例中，所述表面镀层均匀涂覆于所述超硬内核材料表面。
[0140] 在本发明中，所述分散没有特别限制，优选为密炼机分散、开炼机分散。
[0141] 在另一优选例中，所述密炼温度为室温。
[0142] 在另一优选例中，所述密炼机分散的转速为20~100r/min，较佳地为40~90r/ min，更佳地为 40_80r/min。
[0143] 在另一优选例中，所述密炼机分散的时间为5~40min，较佳地为10~30min，更 佳地为10_20min。
[0144] 在另一优选例中，所述开炼温度为室温。
[0145] 在另一优选例中，所述开炼机分散的转速为20~50r/min，较佳地为20~40r/ min，更佳地为 30_40r/min。
[0146] 在另一优选例中，所述开炼机分散的时间为5~40min，较佳地为10~30min。
[0147] 在另一优选例中，所述烧结在真空和/或惰性气氛下进行。
[0148] 代表性地，所述惰性气氛包括（但并不限于）：氮气、氩气、或其组合。
[0149] 在另一优选例中，烧结温度为700-900 °C，较佳地为700-850 °C，更佳地为 740-820 °C。
[0150] 在另一优选例中，在所述烧结温度下的保温时间为10_300min，较佳地为 30-150min，更佳地为 40-100min。
[0151] 在另一优选例中，所述成型模具的内腔为圆球形，且所述成型模具用于将所述超 硬内核材料压嵌成形于所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物的体积中心。
[0152] 在另一优选例中，所述成形为滚圆成型方式。
[0153] 应用
[0154] 本发明还提供了一种制品，所述制品包含所述的粒料或者由所述的粒料组成。
[0155] 代表性地，所述制品包括（但并不限于）：刀具、磨具、钻头。
[0156] 与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：
[0157] (1)所制备的粒料中，胎体粉料之间结合性能优异，不掉粉；
[0158] (2)所制备的粒料中，胎层与内核材料结合性能优异；
[0159] (3)通过调节胎体粉料中各成分比例可有效控制胎层厚度，进而制得粒径各异的 粒料；
[0160] (4)由于镀层的使用，可显著改善内核材料与胎层、胎层粉料间的界面结合性能；
[0161] (5)本发明制备方法成本低、工艺环保简单、设备简化且效率高，利于在工业生产 上推广应用。
[0162] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条 件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
[0163] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意 义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文 中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
[0164] 通用测试方法
[0165] 结合性能测试
[0166] 采用超声处理的方法表征胎层粉料与超硬内核材料间、胎层粉料间的结合性能。
[0167] 将粒料6粒置于含水的100ml烧杯中，超声lOmin后，观察烧杯浑浊现象。烧杯澄 清，表明所制备粒子不掉粉，胎层粉料与超硬内核材料间、胎层粉料间的结合性能好。烧杯 浑浊，表明所制备粒子掉粉，胎层粉料与超硬内核材料间、胎层粉料间的结合性能较差。
[0168] 实施例1粒料1
[0169] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-10粉按重量份比为50 :12 :16 :8 :32均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在开炼机上均匀混合，形成混合粉料占93wt%的胎 体材料，转速为35r/min，时间为15min。取0. 0474g胎体材料，将单颗粒径为450 y m的表 面镀硼层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其置入真空高温炉 里进行烧结，烧结温度为780°C，保温时间60min，得到粒料1。
[0170] 结果
[0171] 对所得粒料的粒径和结合性能等进行测定。
[0172] 图1是实施例1制备的粒料1的照片。从图1中可以得出粒料1的粒径为1. 4mm。
[0173] 图2是实施例1制备的粒料1和市售粒料分别在去离子水中超声lOmin后的照片。 从图2中可以显而易见地看出，粒料1在水中超声lOmin基本不掉粉，所得放置有粒料1的 水溶液仍呈透明状。与此形成鲜明对照的是市售的采用"旋转盘"等方法制备的粒料在水 中超声lOmin后，所得放置有市售粒料的水溶液变得非常浑浊，溶液呈黑色。这表明，使用 本发明所述方法制备的粒料中胎体粉料之间以及胎体与内核材料之间均具有良好的结合 性能，即使用本发明的特定结构的胎体，可制得结合性能优异的粒料。
[0174] 实施例2粒料2
[0175] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-15粉按重量份比为55 :13 :18 :9 :36均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在开炼机上均匀混合，形成混合粉料占85wt%的胎 体材料，转速为30r/min，时间为lOmin。取0. 0116g胎体材料，将单颗粒径为400 y m的表 面镀铬层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其置入真空高温炉 里进行烧结，烧结温度为750°C，保温时间40min，得到粒料2。
[0176] 结果
[0177] 所得粒料的粒径为0. 9mm，在水中超声lOmin不掉粉。
[0178] 实施例3粒料3
[0179] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-15粉按重量份比为45 :13 :18 :6 :30均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在开炼机上均匀混合，形成混合粉料占90wt%的胎 体材料，转速为30r/min，时间为20min。取0. 0554g胎体材料，将单颗粒径为550 y m的表 面镀镍层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其真空高温炉里进 行烧结，烧结温度为750°C，保温时间80min，得到粒料3。
[0180] 结果
[0181] 所得粒料的粒径为1. 5mm，在水中超声lOmin不掉粉。
[0182] 实施例4粒料4
[0183] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-10粉按重量份比为42 :10 :16 :8 :38均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在密炼机上均匀混合，形成混合粉料占85wt%的胎 体材料，转速为40r/min，时间为lOmin。取0. 0370g胎体材料，将单颗粒径为500 y m的表 面镀铬层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其真空高温炉里进 行烧结，烧结温度为800°C，保温时间40min，得到粒料4。
[0184] 结果
[0185] 所得粒料的粒径为1. 3mm，在水中超声lOmin不掉粉。
[0186] 实施例5粒料5
[0187] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-15粉按重量份比为40 :10 :13 :6 :30均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在密炼机上均匀混合，形成混合粉料占93wt%的胎 体材料，转速为60r/min，时间为15min。取0. 0206g胎体材料，将单颗粒径为525 y m的表 面镀硼层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其真空高温炉里进 行烧结，烧结温度为800°C，保温时间40min，得到粒料5。
[0188] 结果
[0189] 所得粒料的粒径为1. 1mm，在水中超声lOmin不掉粉。
[0190] 实施例6粒料6
[0191] 将碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰粉、铜锡-10粉按重量份比为36 :16 :12 :7 :32均匀混 合粉料。将混合粉料与甲基乙烯硅橡胶在密炼机上均匀混合，形成混合粉料占90wt%的胎 体材料，转速为80r/min，时间为20min。取0. 0171g胎体材料，将单颗粒径为475 y m的表 面镀铬层的金刚石压嵌进胎体材料后形成胎体。成形所述胎体，然后将其真空高温炉里进 行烧结，烧结温度为750°C，保温时间60min，得到粒料6。
[0192] 结果
[0193] 所得粒料的粒径为1. Omm，在水中超声lOmin不掉粉。
[0194] 实施例1-6所制得的粒料的粒径见表1所示。
[0195] 表 1
[0196]
[0197] 从表1可以看出，通过调节胎体粉料中各组分比例以及胎体的质量，可以有效调 控所得粒料的尺寸。
[0198] 实施例7粒料7
[0199] 同实施例1，区别在于：实施例7所用的胎体粉料仅为碳化钨粉和镍粉，其重量份 比为50 :12。
[0200] 结果
[0201] 实施例7所得粒料7的粒径为1. 2mm，在水中超声lOmin基本不掉粉。
[0202] 实施例8粒料8
[0203] 同实施例2,区别在于：实施例8所用的胎体粉料为氮化硅粉和氧化铝，其重量份 比为32 :18。
[0204] 结果
[0205] 实施例8所得粒料8的粒径为1. 3mm，在水中超声lOmin基本不掉粉。
[0206] 对比例1以聚乙二醇为胎体成形剂制备粒料C1
[0207] 同实施例1，区别在于：所述胎体成形剂为聚乙二醇。
[0208] 结果
[0209] 对比例1所制得的粒料C1的粒径为1. 1mm，在水中超声lOmin掉粉严重。
[0210] 综合对比实施例1-8和对比例1可知，采用本发明的特定结构的胎体所制得的粒 料粒径可控，结合力好，且所述制备方法工艺简单，生产效率高，对环境污染小，便于在工业 化生产上进行推广。
[0211] 在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独 引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。
【主权项】
1. 一种胎体，其特征在于，所述胎体包含胎体粉料和胎体成形剂以及任选的位于所述 胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心的超硬内核材料，其中， 所述胎体粉料选自下组：碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉、铁粉、铜粉、锌粉、银 粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其组合； 所述胎体成形剂选自下组：橡胶、硅橡胶、或其组合； 所述超硬内核材料选自下组：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其组合。2. 如权利要求1所述的胎体，其特征在于，所述胎体粉料和胎体成形剂的重量份比为 60-98 :2-40〇3. 如权利要求1所述的胎体，其特征在于，所述超硬内核材料与所述胎体粉料和胎体 成形剂形成的均匀混合物的重量份比为〇. 1-25 :70-150。4. 如权利要求1所述的胎体，其特征在于，所述超硬内核材料还包含涂覆于所述超硬 内核材料表面的表面镀层。5. -种粒料，其特征在于，所述粒料由权利要求1所述的胎体成形后烧结而成。6. 如权利要求5所述的粒料，其特征在于，所述粒料的粒径为0. 4mm - 5mm。7. -种权利要求5所述粒料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 1) 提供权利要求1所述的胎体，其中， 所述胎体是如下制备的：将胎体粉料和胎体成形剂混合分散均匀，任选地将超硬内核 材料压嵌进所述胎体粉料和胎体成形剂形成的均匀混合物中心，形成所述胎体； 所述胎体粉料选自下组：碳化妈粉、镍粉、钴粉、猛粉、铜锡合金粉、铁粉、铜粉、锌粉、银 粉、钨粉、钼粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化铝、硼粉、陶瓷粉、或其组合； 所述胎体成形剂选自下组：橡胶、硅橡胶、或其组合； 所述超硬内核材料选自下组：金刚石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其组合； 2) 烧结步骤1)所得胎体，得到权利要求5所述的粒料。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述胎体粉料含有碳化钨粉、镍粉、钴粉、锰 粉、铜锡合金粉。9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分散包括密炼机分散、开炼机分散。10. -种制品，其特征在于，所述制品包含权利要求5所述的粒料或者由权利要求5所 述的粒料组成。
【文档编号】C22C1/05GK106032555SQ201510119039
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月18日
【发明人】宋英泽, 江南, 褚伍波, 林正得, 白华, 虞锦洪, 吕继磊
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所