[发明专利]稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片及其制造方法。

背景技术

金刚石超薄锯片指厚度在1.0mm以下，具有高精度的金刚石锯片，其切割刀缝窄，有利于在切割过程中节约贵重材料，广泛应用于硅、碳化硅等光电材料的切割。常用金刚石超薄锯片包括铁基金属结合剂金刚石超薄锯片和钴基金属结合剂金刚石超薄锯片。铁基金刚石超薄锯片具有较高的力学性能，对金刚石也有较好的润湿性，并且成本低廉，但其自锐性欠佳；而钴基金刚石超薄锯片具有很好的成形性和可烧结性，对金刚石的润湿性好，粘结力大，韧性好，自锐性也好，是金刚石工具领域应用最广的一种金属结合剂，但是钴基金刚石超薄锯片上的金刚石靠机械方式把持，导致金刚石颗粒不能完全出露进行有效切削，而且还会因拉拔力的作用使其严重损耗，使得金刚石颗粒脱落现象严重，影响金刚石超薄锯片的切割效率和使用寿命。在金属结合剂中，有时会添加少量钨粉，这是因为金属钨除了能与其他金属产生固熔强化外，还是强碳化物形成元素，可以和金刚石发生反应产生化学冶金结合力，与一般的金属结合剂只是机械地将金刚石包裹和嵌合相比，化学冶金结合力的产生有利于提高对金刚石的包镶力、增强把持力，因此可以预计钨基结合剂金刚石超薄锯片将具有优异的性能。但是钨的熔点高达3940℃，以钨作为金属结合剂进行烧结所需要的温度远远超过金刚石所承受的能力，容易导致金刚石颗粒的石墨化，因此目前大多都采用的是烧结温度相对较低的碳化钨基结合剂，单纯的金属钨基结合剂还未见报道。但碳化钨基结合剂一方面钨元素本身已经形成碳化物，其与金刚石产生化学冶金结合力的效果被削弱；另一方面碳化钨基结合剂所需的烧结温度依然较高，只适合与耐热性能较好的金刚石配合使用，成本较高，应用范围窄。因此，若能解决金属钨基结合剂烧结温度高的问题，将会为金刚石超薄锯片的制造技术打开一扇新的大门。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片制造方法，包括：

1)将金刚石粉末与稀土改性钨基结合剂充分混合，该稀土改性钨基结合剂按质量份数包含以下组分：钨40～75份、镍2～6份、铁2～5份、锡8～30份、铜7～20份、锰0.4～1份、稀土元素0.1～1份；

2)根据所需金刚石超薄锯片几何外形的不同，利用相应的模具将上述混合物进行冷压成型后，进行真空热压烧结，烧结温度900～960℃，烧结压力90～200KN，烧结时间25～35分钟；

3)真空热压烧结后，进行热等静压烧结，烧结温度840～900℃，烧结压力80～120MPa，烧结时间5～10分钟，得到金刚石超薄锯片粗品；

4)将金刚石超薄锯片粗品进行修整，得到金刚石超薄锯片成品。

一实施例中：所述金刚石粉末为人造单晶金刚石粉末，且其金刚石浓度为75％～125％，粒度为W40～W5。

一实施例中：所述稀土元素为镧或镧的化合物中的至少一种。

一实施例中：所述镧的化合物为氧化镧、硫酸镧、硝酸镧、氯化镧中的至少一种。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种根据稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片制造方法制造的稀土改性钨基结合剂金刚石超薄锯片。

本发明所述的金刚石浓度为行业术语，指单位体积金属结合剂内金刚石的质量，以4.4克拉/厘米³为金刚石浓度100％。

本发明中所述的人造单晶金刚石粉末为目前市场上销售的产品。

本发明中所述的钨、镍、铁、锡、铜、锰均为单质金属粉末，均为目前市场上销售的产品。

本发明中所述的镧、氧化镧、硫酸镧、硝酸镧、氯化镧均为目前市场上销售的产品。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.本发明所提供的稀土改性钨基结合剂，各组分相辅相成，将烧结温度从近四千摄氏度降低至金刚石可承受的范围，解决了一直以来钨基结合剂因烧结温度高而难以实际应用的缺陷，成功实现了钨基结合剂金刚石超薄锯片的制造，并利用钨与金刚石反应产生的化学冶金结合力，提高了金刚石颗粒在金刚石超薄锯片上的把持力，得到的金刚石超薄锯片硬度高，切削力强，耐磨损，为高性能金刚石超薄锯片的制造开创了新局面。