金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂及其制备方法和使用方法与流程

本发明涉及化工领域，具体涉及一种金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂及其制备方法和使用方法。

背景技术：

金刚石磨料工业化生产的实现被誉为磨料行业所取得的具有里程碑意义的突破性成果，从此材料的加工进入了一个有条件可以实现高效精密作业的时代。几乎从此起步，各国以高效精密加工为目的的各类金刚石固结磨料工具也开始蓬勃发展起来。

而制作金刚石磨料工具所使用的金属结合剂大多采用青铜、铁、钴、镍合金为主要结合材料，所采用的方法多为烧结法。从根本上说金刚石工具的制作是由粉末成形和烧结两道工序组成的，在特殊情况下，成形工序并不重要，但是烧结工序或相当于烧结的高温工序是不可缺少的。烧结也是金刚石工具生产过程的最后一道主要工序，对最终产品的性能起决定作用，因为烧结造成的废品无法通过后续工序挽救，烧结对产品质量起着“把关”的作用。

但在烧压过程中，由于烧压所用的石墨模具与金刚石磨料工具紧密接触，在高温下低熔点的金属结合剂部分熔化，浸入石墨模具的微小空隙中，与石墨模具发生粘接，开模分型会造成金刚石工具出现断裂、变形等缺陷，降低了制作金刚石磨料工具的成功率，同时降低了石墨模具的使用寿命。

于是，出现了分型剂，但是在使用目前常用的分型剂时也出现很多问题，比如高分子量分型剂典型的缺陷就是分型次数不理想、连续分型不达标；金属型分型剂在使用时会出现粘接、积碳现象等等，以上常见的分型剂的主要问题可以总结为耐高温性能不理想，耐化学反应性能不够高，不易清除。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂及其制备方法和使用方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂，由以下质量百分比的原料制备而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各组分的重量百分比之和为100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范围均为0-40μm。

上述的金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的制备方法，包括如下步骤：

按上述的配方称取各原料后，球磨混合，即可得金属粉末烧压石墨模具用碳基分型剂。

所得金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的使用方法，包括如下步骤：

S1、将石墨模具表面清灰；

S2、使用软毛刷粘取碳基分型剂均匀刷涂于石墨模具表面；

S3、金属胎体金刚石工具烧结；

S4、冷却分型；然后重复步骤S1-S4。

本发明具有以下有益效果：

本发明所得的碳基分型剂具有理想的耐高温性能、理想的耐化学反应性能，且易清除；使用本发明所得的碳基分型剂可以使得石墨模具与金刚石磨料工具具有良好的分离性，大大提高了金刚石磨料工具制作的成功率以及增加了石墨模具的使用寿命；使用时厚度可以调控并且可以长期存放，从而大大提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的背散射图。

图2金刚石超薄锯片与石墨模具黏连横截面微观形貌图。

图3石墨模具与金属胎体金刚石锯片黏连横截面抛光后的微观形貌图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂，由以下质量百分比的原料制备而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各组分的重量百分比之和为100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范围均为0-40μm。

本发明实施例还提供了上述金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的制备方法，包括如下步骤：

按上述的配方称取各原料后，球磨混合，即可得金属粉末烧压石墨模具用碳基分型剂。

所得金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的使用方法，包括如下步骤：

S1、将石墨模具表面清灰；

S2、使用软毛刷粘取碳基分型剂均匀刷涂于石墨模具表面；

S3、金属胎体金刚石工具烧结；

S4、冷却分型；然后重复步骤S1-S4。

本具体实施由于配方中含有大量的碳粉具有很好的导电性(不会对石墨模具与金属胎体金刚石工具之间的导电性产生负面影响)，同时其润滑性良好使石墨模具与金刚石磨料工具具有良好的分离性，消除金刚石工具在不使用碳基分型剂时出现的断裂、变形等缺陷，大大提高了金刚石磨料工具制作的成功率。同时，金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂配方中的碳粉、Na₂CO₃粉、MgCO₃粉、Al₂O₃粉、SiO₂粉以及CaCO₃粉填充于石墨表面的微小空隙中，不与石墨模具发生反应，也不与金属结合剂发生反应，更不与金刚石发生反应。故不会形成较强的机械咬合力。

本具体实施中各个组分都有其特定的作用(碳粉即石墨相对于其他分型剂来说导电性较好且其耐高温性良好，同时由于其润滑性良好，使石墨模具与金刚石工具分离性很好；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有粘接性，使分型剂能较好的粘在模具表面，不会在合模烧结前从石墨模具表面掉落；CaCO₃粉使平铺在石墨模具上的分型剂均匀，同时与Al₂O₃粉和SiO₂粉具有支撑作用)

本具体实施配方中各组分的粒度范围为0-40μm，使用时涂抹的厚度可随意调控，只需根据工况条件进行选择，并且不影响金刚石工具的成型性。

本具体实施所得的碳基分型剂可长期存放，制作简洁，只需分型剂各组份按配比称重后进行球磨混合可得，使用时用软毛刷将配好的碳基分型剂涂刷在石墨表面即可。

本发明提供的金属胎体金刚石工具烧压石墨模具用碳基分型剂的背散射图1所示。

图2是没有使用碳基分型剂烧压超薄金刚石锯片时，锯片与石墨模具黏连横截面的微观形貌图，右边黑色部分是石墨模具，左边浅色部分是金属胎体金刚石超薄锯片。我们可以从图中看到石墨模具表面并不光滑，内部不致密有裂纹与空隙。金属胎体高温时流动性好，侵入到石墨模具中，冷却收缩后形成较紧密的机械结合，无法分型取出锯片，如果强制开型会造成锯片与模具损坏。

图3是在没有使用碳基分型剂烧压超薄金属胎体金刚石锯片时，锯片与石墨模具黏连断口抛光后的形貌。图中中间浅色部分是超薄金属胎体金刚石锯片，两边黑色部分是石墨模具。从图中可以明显看到金属胎体金刚石锯片中低熔点的金属在高温条件部分熔化，浸人石墨模具的微小间隙中从而与石墨模具产生紧密的机械结合。这种现象将导致石墨模具无法开型取出锯片，如果强行开型，会损坏模具与金刚石锯片；降低了金属胎体金刚石工具的生产效率与经济效益。

本具体实施中各个组分在烧压成型过程中具有特定作用(碳粉即石墨具有很好的导电性，同时其润滑性良好，导电性保障了烧压过程中的导电加热，润滑性易于石墨模具与金刚石工具的分离；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有较好的表面活性，使分型剂能较好的粘在石墨模具表面；CaCO₃粉能使分型剂粉末均匀平铺在石墨模具表面，同时与Al₂O₃粉和SiO₂粉在烧压过程中起到一定的支撑作用)，使石墨模具与金属胎体金刚石工具完美分离，不会出现上面的断口形貌。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。