本发明提供了一种制备金属结合剂金刚石制品的制备方法，属于金刚石工具制备技术领域。
背景技术：
金属结合剂金刚石制品具有较高的强度、硬度和韧性，对金刚石磨粒的把持力较好。金属结合剂金刚石烧结制品中的金刚石磨粒的优异性能能否充分发挥，结合剂的把持力以及结合剂的强度和硬度是至关重要的因素。
金属结合剂的好坏取决于对金刚石的把持力，包括金属结合剂的强度和金属结合剂的硬度以及和金刚石的结合力。结合剂是磨粒之间的桥梁，如果结合剂的强度不够，金刚石的优异性能将不能充分发挥。
预合金粉粒度较细，而且比表面积大、表面能较高，在烧结过程中能降低原子间移动和迁移的激活能，以此降低烧结所需要的温度和时间，有利于节约能源、降低生产成本。预合金粉的另一个优点就是其成分易于调整，可灵活改变几种金属的配比，为各金属结合剂配方提供了生产保障。在金刚石烧结制品中，因为烧结温度过高金属会侵蚀金刚石，使其碳化，造成金刚石和金属结合性变差，导致金刚石制品性能急剧下降。预合金粉可以降低烧结温度缩短烧结时间以此保护金刚石不被碳化，另外预合金粉具有烧结范围广的特点，这样可以寻求更佳的烧结温度。因为预合金粉其组分有些已经合金化，在烧结过程中有利于润湿金刚石，提高对金刚石的把持力，增强金刚石工具的综合性能。
传统的金属结合剂金刚石工具常用热压烧结，烧结温度高，能源消耗大，金刚石容易被烧伤，烧结时，液相外渗严重，成分易偏析。微波快速烧结和放电等离子烧结作为新型的烧结方式，与传统热压烧结相比，微波烧结采用发射微波方式加热，材料受热均匀，提高材料内部致密化程度，降低烧结温度，节约能源。放电等离子烧结工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。
另外，纳米碳化物（wc、vc、cr3c2）具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、弹性模量大等特性。此外，该碳化物具有较高的比表面积及反应活性。作为增强材料，可以进一步提高基体的硬度、耐磨性等。
因此，为了得到一种高性能金刚石烧结制品，获得具有更高强度和硬度及对金刚石的把持力更高的金属胎体，有必要探索一种以预合金粉作为结合剂、以微波烧结或放电等离子烧结作为烧结方式、以纳米碳化物（wc、vc、cr3c2）作为增强材料的金刚石制品的制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种快速制备性能优良的金属结合剂金刚石烧结制品的新方法。此方法制备的金属结合剂可以更好地满足高性能金刚石制品制造的要求，使制得的金刚石烧结制品更容易达到的高速、高效、高精度磨削的条件。该方法具有经济效益高、清洁节能和工艺简单等特点。
本发明的高性能金刚石烧结制品的制备方法包括以下几个步骤：
a、按质量百分比取30～80％的预合金粉（0.5～3μm）、10～30％的金刚石颗粒（100～240目），10～40％的纳米wc（20～50nm）或纳米vc（20～50nm）或纳米cr3c2（20～50nm），混合均匀，加入临时粘结剂，密封放置12～24h。
b、将步骤a制得的混合料用油压机初压成型。
c、将步骤b制得的产物抽真空，采用冷等静压机进一步压制成型、干燥，制得磨具毛坯。
d、将步骤c制得磨具毛坯，用微波烧结炉或放电等离子烧结炉进行烧结，制得本发明的金属结合剂金刚石制品。
本发明所述混合是在行星式球磨机、滚动球磨机或三维混料机中任意一种设备中进行。
本发明所述预合金粉为雾化法制备的cu基、fe基或ni基任意一种预合金粉。
本发明所述冷等静压压力为150～220mpa，保压时间为100～180s。
本发明所述干燥设备为鼓风干燥箱或真空干燥箱中任意一种设备。
本发明所述金刚石制品的烧结设备为微波烧结炉或放电等离子烧结炉。
本发明相比现有制备金属结合剂金刚石制品的方法，具有如下有益效果：
（1）烧成温度均匀。微波烧结法和放电等离子烧结法都具有内外同步加热的效果，可以快速均匀地加热材料而不会引起结合剂开裂或在结合剂内形成热应力，相对传统热压烧结金属结合剂金刚石工具的方法，本制备方法可以快速地升温到反应温度，缩短反应时间，有效减少能源消耗。
（2）反应时间短，降低能源消耗。预合金粉具有较好的分散性和均匀性，从根本上避免结合剂的成分偏析，相对传统金属单质粉末直接混合制备结合剂的方法，本制备方法可以降低金属原子发生冶金反应所需的激活能。另外，纳米碳化物具有较高的比表面积及反应活性，可以进一步降低反应温度，缩短反应时间，有效减少能源消耗。
（3）性能优异，应用前景广阔：反应生成的金属结合剂金刚石烧结制品，抗弯强度大、硬度高。另外，该法制得的金属结合剂金刚石制品烧结性能好，与磨粒间把持力大，制得的工具切削和磨削性能好，应用前景广阔。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1：
分别称取3g的cu基预合金粉、3g金刚石颗粒，4g纳米wc，用行星式球磨机混匀，制得混合料。然后将混合料中加入两滴液体石蜡混匀，密封放置12h。将密封放置过的混合料用单柱液压机初压成型，制得初压金刚石压坯。然后，采用冷等静压机将制得的初压金刚石压坯进一步压制（压力为150mpa，保压时间为180s），制得致密生坯。经干燥后，将生坯放入微波炉中进行烧结，烧结温度为760℃，保温时间6min。将烧成的金刚石制品进行抗弯强度和硬度测试。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高10-15%和15-20%。
实施例2：
分别称取8g的fe基预合金粉、1g金刚石颗粒，1g纳米vc用滚动球磨机混匀，制得混合料。然后将混合料中加入两滴液体石蜡混匀，密封放置24h。将密封放置过的混合料用单柱液压机初压成型，制得初压金刚石压坯。采用冷等静压机将制得的初压金刚石压坯进一步压制（压力为220mpa，保压时间为100s），制得致密生坯。经干燥后，将生坯放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度为770℃，保温时间7min。将烧成的金刚石制品进行抗弯强度和硬度测试。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高12-17%和16-23%。
实施例3：
分别称取5g的ni基预合金粉、2g金刚石颗粒，3g纳米cr3c2，用三维混料机混匀，制得混合料。然后将混合料中加入两滴液体石蜡混匀，密封放置17h。将密封放置过的混合料用单柱液压机初压成型，制得初压金刚石压坯。采用冷等静压机将制得的初压金刚石压坯进一步压制（压力为170mpa，保压时间为120s），制得致密生坯。经干燥后，将生坯放入微波炉中进行烧结，烧结温度为790℃，保温时间10min。将烧成的金刚石制品进行抗弯强度和硬度测试。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高11-16%和16-21%。
实施例4：
分别称取4g的cu基预合金粉、2.5g金刚石颗粒，3.5g纳米wc用行星式球磨机球磨机混匀，制得混合料。然后将混合料中加入两滴液体石蜡混匀，密封放置19h。将密封放置过的混合料用单柱液压机初压成型，制得初压金刚石压坯。采用冷等静压机将制得的初压金刚石压坯进一步压制（压力为200mpa，保压时间为160s），制得致密生坯。经干燥后，将生坯放入放电等离子烧结炉中进行烧结，烧结温度为800℃，保温时间9min。将烧成的金刚石制品进行抗弯强度和硬度测试。结果显示：相对传统烧结方式，磨具的硬度和抗折强度分别提高13-18%和17-24%。