本发明涉及金刚石工具,尤其涉及一种金刚石工具及其制备方法。
背景技术:
1、金刚石工具是由胎体材料和金刚石颗粒组成,在切磨加工过程中胎体材料与金刚石同步磨损,常用金属基胎体材料的成分有fe、cu、ni、sn、co等。铜基胎体材料烧结温度较低,强度、耐磨性等综合性能较好,应用较为广泛。钴胎体材料具有较好的耐磨匹配性、较高的把持力,工具加工锋利、使用寿命长,但钴粉价格昂贵,对人体有害等因素。以fe代co是目前的发展趋势。铁基胎体材料机械性能较好,与钴基相近,但韧性、自锐性差,且高温烧结下易侵蚀金刚石。
2、公开号为cn114653947a的中国专利公开了一种高锋利度稀土-铁基金刚石工具及其制备方法,具体为:高锋利度稀土-铁基金刚石工具包括胎体材料和金刚石颗粒;按质量百分比计,所述胎体材料包括0.25~1.5%的稀土氧化物和余量的铁基合金;制备所述铁基合金的原料包括cusn15合金,fecu30合金和fecu40ni12sn7co10合金。其使用了cusn15合金,fecu30合金和fecu40ni12sn7co10合金三种合金粉末,所得土-铁基金刚石工具的锋利度有待进一步提高。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种金刚石工具及其制备方法。本发明提供的金刚石工具锋利度高。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种金刚石工具,制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒,所述胎体材料包括稀土氧化物和fecu30合金粉末;所述稀土氧化物和fecu30合金粉末为亚微米级。
4、优选地,所述胎体材料中稀土氧化物的质量含量为0.5~2.0%,fecu30合金粉末的质量含量为98~99.5%。
5、优选地,所述稀土氧化物包括氧化钇和/或氧化铈。
6、优选地,所述金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18~35%。
7、优选地,所述稀土氧化物和fecu30合金粉末的粒径独立地为500~1000nm。
8、本发明还提供了上述技术方案所述的金刚石工具的制备方法,包括以下步骤:
9、将稀土氧化物、fecu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨,得到混合粉末;
10、将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结,得到所述金刚石工具。
11、优选地,所述球磨的球料比为2:1~4:1。
12、优选地,所述球磨的转速为500~800r/min,时间为10~13h。
13、优选地,所述压制成型的压力为14~18mpa。
14、优选地,所述压力烧结的压力为3~5mpa,温度为800~840℃,时间为300~460s。
15、本发明提供了一种金刚石工具,制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒,所述胎体材料包括稀土氧化物和fecu30合金粉末;所述稀土氧化物和fecu30合金粉末均为亚微米级。本发明的金刚石工具的制备原料稀土氧化物和胎体材料均为亚微米级别,即为超细粉末,超细粉末具有良好的表面效应和体积效应,混合更趋均匀,避免成分偏析,使得合金性能更趋一致;同时,超细粉末对金刚石具有良好的浸润和粘结性能,能提高胎体材料对金刚石的把持能力。另外,超细粉末大大降低烧结过程中金属原子扩散所需的激活能,烧结性能好,烧结温度低。本发明的制备原料fecu30合金粉末在热压烧结后其表现出优良的力学性能;同时,fecu30合金粉末的使用,避免了对ni、co、sn的使用,精简工艺步骤。本发明的制备原料中的稀土氧化物可以改善合金致密度、细化晶粒、改善合金的结晶度,并进一步提高胎体材料对金刚石颗粒的把持力,提高金刚石工具的力学性能和锋利度。实施例表明:本发明的金刚石工具的磨耗比为80.317~88.41,切削效率为0.62~0.66g/s;说明所提供的金刚石工具锋利度高。同时,抗弯强度为868.76~1020.63mpa。另外,单位时间内,本发明提供金刚石工具的损失小,但是对砂轮的损失量很大,说明本发明提供的金刚石工具切削效率高、耐磨性好、使用寿命长。
16、本发明还提供了上述技术方案所述的金刚石工具的制备方法,包括以下步骤:将稀土氧化物、fecu30合金粉末和金刚石颗粒混合后球磨,得到混合粉末;将所述混合粉末依次进行压制成型和压力烧结,得到所述金刚石工具。本发明提供的制备方法操作简单。
1.一种金刚石工具,其特征在于,制备原料包括胎体材料和金刚石颗粒,所述胎体材料包括稀土氧化物和fecu30合金粉末;
2.根据权利要求1所述的金刚石工具,其特征在于,所述胎体材料中稀土氧化物的质量含量为0.5~2.0%,fecu30合金粉末的质量含量为98~99.5%。
3.根据权利要求1或2所述的金刚石工具,其特征在于,所述稀土氧化物包括氧化钇和/或氧化铈。
4.根据权利要求1所述的金刚石工具,其特征在于,所述金刚石工具中金刚石颗粒的体积含量为18~35%。
5.根据权利要求1所述的金刚石工具,其特征在于,所述稀土氧化物和fecu30合金粉末的粒径独立地为500~1000nm。
6.权利要求1~5任一项所述的金刚石工具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的球料比为2:1~4:1。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述球磨的转速为500~800r/min,时间为10~13h。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述压制成型的压力为14~18mpa。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述压力烧结的压力为3~5mpa,温度为800~840℃,时间为300~460s。