专利名称：铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石材磨削加工刀具材料，具体是铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其
制备方法。
背景技术：
金刚石刀(锯)片是石材、玻璃加工业的重要工具，目前金刚石刀(锯)的基体材
料普遍采用酚醛树脂。树脂锯片抗弯强度、硬度、冲击韧性低、孔隙率高，与金刚石润湿性 差，金刚石脱落度较大，致使金刚石的利用率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法。
铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法，按重量百分比计，其组分为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%，其它杂质《1%，金刚石按以上基 体材料总重量的3. 60 5. 10%配料，金刚石粒度按切削或磨削不同用途分别选用-80 +140目数。 铜铁基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，其步骤为按以上所述的成分及粉末 粒度进行配料，混合粉料与球磨机的球料比为5 : 1，进行球磨混料20分钟，按产品重量要 求称料，装入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成 材，烧结温度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时，烧结成形的铜铁基粉末烧结 金刚石复合材料产品可作为石材加工刀具。 本发明的有益效果为Cu、Fe、Zn、Sn是烧结基体主要组元，起支撑作用，决定材料 的硬度、强度等机械性能。烧结过程中Sn、Zn和Cu、Fe相互扩散，形成a固溶体，材料的 硬度有所加强；Sn和Cu、 Fe极易相互扩散，并且随着Sn含量的增加，固溶度增大，材料的 硬度增加；当Cu的含量大于35%时，Cu-Fe基烧结体的组织形成大量的能填孔隙的轻质金 属-富铜e相，材料的硬度得到提高；Fe、Cr、Ni在烧结过程中形成了Fe7Ni3、CrFe4、FeCrNi 等金属间化合物，对烧结基体起到了弥散强硬化的作用；Co颗粒的强度和硬度都高于基体 合金，因此均匀分布于基体中的Co颗粒能够起到颗粒强化的作用。金刚石主要起切割作 用，金刚石与基体材料中的其它成分不起任何化学反应，但能被基体金属Cu、Fe润湿。铜铁 基粉末烧结金刚石复合材料的硬度HB > 140，性能稳定。
具体实施例方式
本发明是铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法，按重量百分比计，其组 分为Cu 42.00 46.00%，Fe 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%，其它杂质《1%，金刚石按以上 基体材料总重量的3. 60 5. 10%配料，金刚石粒度按切削或磨削不同用途分别选用-80 +140目数。 以上各组分的原始粉末粒度目数范围分别为Cu :-180 +220， Fe :-150 +200， Co :-250 +300， Ni广250 +300， Cr :-180 +220， Sn广180 +220， Zn :-250 +300。
铜铁基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，其步骤为按以上所述的成分及粉末 粒度进行配料，混合粉料与球磨机的球料比为5 : 1，进行球磨混料20分钟，按产品重量要 求称料，装入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成 材，烧结温度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时，烧结成形的铜铁基粉末烧结 金刚石复合材料产品可作为石材加工刀具。
下面是更为具体的实施例。
实施例l: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为Cu 42.00% (+220) ，Fe 35.50% (+200) ， Co 8.00% (+250) ， Ni 8.50% (+250) ， Cr 2.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 2.00% (+300)。金刚石按以上基体材料总重量的3. 63%配料，粒度选 用+140目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材磨削刀具。
实施例2: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为Cu 46.00% (+220) ，Fe 32.00% (+200) ， Co 10.00% (+300) ， Ni 8.50% (+300) ， Cr 1.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 0.50% (+300)。金刚石按以上基体材料总重量的4. 33%配料，粒度选 用+100目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材磨削刀具。
实施例3: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为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)。金刚石按以上基体材料总重量的5. 10%配料，粒度选 用+120目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材磨削刀具。
实施例4: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为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)。金刚石按以上基体材料总重量的5. 10%配料，粒度选 用+100目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材切削刀具。
实施例5: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为Cu 46.00% (+220) ，Fe 32.00% (+200) ， Co 10.00% (+300) ， Ni 8.50% (+300) ， Cr 1.50% (+220) ， Sn 1.50% (+220) ，Zn 0.50% (+300)。金刚石按以上基体材料总重量的3. 60%配料，粒度选 用+80目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材切削刀具。
实施例6: 按重量百分比计算，本发明的成分(及使用粉末的粒度目数)为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)。金刚石按以上基体材料总重量的4. 33%配料，粒度选 用+80目。按上述的复合材料成分及粉末粒度进行按比例配料，混合粉料与球磨机的球料 比为5 : 1，在转速为200r/min的球磨机中进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料、装 入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3 3. 5MPa烧结成材，烧结温 度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时。烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复 合材料锯片可作为石材切削刀具。
权利要求
铜铁基粉末烧结金刚石复合材料，其特征在于按重量百分比计，其组分为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％，其它杂质≤1％，金刚石按以上基体材料总重量的3.60～5.10％配料，金刚石粒度按切削或磨削不同用途分别选用-80～+140目数。
2. 根据权利要求1所述的铜铁基粉末烧结金刚石复合材料，其特征在于各组分的原始 粉末粒度目数范围分别为:Cu :-180 +220，Fe :-150 +200， Co :-250 +300， Ni :-250 +300， Cr :-180 +220， Sn :-180 +220， Zn :-250 +300。
3. 铜铁基粉末烧结金刚石复合材料制备方法，其特征在于按权利要求1和权利要求2 所述的成分及粉末粒度进行配料，混合粉料与球磨机的球料比为5 : 1，进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料，装入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压 3 3. 5MPa烧结成材，烧结温度范围为870 95(TC，保温时间为1. 5 2. 0小时，烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复合材料产品可作为石材加工刀具。
全文摘要
铜铁基粉末烧结金刚石复合材料及其制备方法，按重量百分比计，其组分为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％，其它杂质≤1％，金刚石按以上基体材料总重量的3.60～5.10％配料，金刚石粒度按切削或磨削不同用途分别选用-80～+140目数；其方法为按上述的成分及粉末粒度进行配料，混合粉料与球磨机的球料比为5∶1，进行球磨混料20分钟，按产品重量要求称料，装入压模中压制成型，在氢气保护条件下的加压烧结炉中加压3～3.5MPa烧结成材，烧结温度范围为870～950℃，保温时间为1.5～2.0小时，烧结成形的铜铁基粉末烧结金刚石复合材料产品可作为石材加工刀具。
文档编号B22F3/16GK101781733SQ20091002146
公开日2010年7月21日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者冯力, 徐建林, 朱昌盛, 李国全, 李文生, 王智平, 肖荣振, 苏义祥, 袁柯祥, 路阳 申请人:兰州理工大学