[发明专利]金刚石制品用FeCuSn基复合合金粉末及其制备方法

说明书

本发明的金刚石制品用FeCuSn基复合合金粉末及其制备方法，属于金属材料粉末冶金的技术领域。FeCuSn基复合合金粉末的组分有Fe‑Cu‑Sn预合金粉末和超细添加剂粉末；所述的超细添加剂粉末为Cr₃C₂或/和Mo₂C，占FeCuSn基复合合金粉末总重量的1％～5％。采用高温液态熔炼及高压水雾化方法制备三组元铁基预合金粉末，再与超细添加剂粉末混配均匀。本发明以Fe为主可降低生产成本，软质Cu相有利于提高锋利度，低熔点Sn可促进烧结致密化改善工具的锋利度；Cr₃C₂或/和Mo₂C的添加更是明显的提高金刚石工具的锋利度，满足以锋利度为核心要求的金刚石制品的工程使用要求。

技术领域

本发明属于金属材料粉末冶金的技术领域，具体涉及一种金刚石制品用的Fe-Cu-Sn三元预合金粉末的成分设计、水雾化制备方法及其与超细Cr₃C₂、超细Mo₂C间的功能化组合应用。

背景技术

金刚石制品广泛应用于石材加工、陶瓷加工、建筑施工等众多应用领域，其中，金属结合剂制品的消费量约占全部制品消费量的85％左右。金属结合剂按成分类别划分主要有铁基、铜基及钴基，其中钴基结合剂的综合性能最佳，但价格也最为昂贵。铜基结合剂的突出特点是导热快、易于磨损剥落而促进金刚石快速出刃，但对金刚石的润湿性差、把持力不足，工具寿命短。而铁基结合剂的突出优点是价格低，可大幅度降低工具的制作成本；其突出缺点是烧结温度高、烧结胎体耐磨性强、粉末质量稳定性差。目前，铁基金属结合剂分为单质粉末体系及合金粉末体系，单质粉末体系是以Fe粉为主，配合一定比例的Cu、Ni、Sn、Zn粉末，组成单质粉末的混合体系进行烧结，烧结胎体的合金化程度有限，且胎体性能因受多种粉末质量因素的影响而波动，极大的限制了金刚石制品性能的提升。为了提高烧结胎体的合金化程度及机械性能，多种预合金粉末得到了广泛的开发推广，合金粉末的生产方法包括化学共沉淀法、水雾化法及机械球磨法等。

化学共沉淀法粉末通常为Fe-Cu-Ni、Fe-Cu-Co等合金体系的超细粉末，专利CN107243644A公布了一种化学共沉淀法制备的Fe-Cu-Ni-Sn四组元预合金粉末，元素配比为48％～50％Cu、28％～30％Fe、8％～10％Ni、8％～10％Sn,合金粉末具有良好的机械性能，但因生产成本较高导致价格偏高，使其应用受限。

机械球磨法制备合金粉末，具有设备简单、操作方便、粉末的冷压成型性好等优点。专利CN102133640A公布了一种用铁基预合金粉末制备金刚石刀头的方法，将质量百分比分别为55％～75％的Fe粉、1％～20％的Cu粉、1％～10％的Ni粉、1％～10％的W粉、1％～10％的Mo粉、1％～10％的Ti粉、1％～10％的炭黑、0.5％～10％的B4C粉均匀混合后在惰性气体保护下进行高能球磨,球磨20～40小时,得到铁基预合金粉末，对粉末进行钝化处理并与金刚石混合后高温烧结制备金刚石刀头。但此种方法存在着球磨时间长而导致生产效率低、单批次的生产量小、元素间的互扩散合金化能力有限、球磨后的粉末氧含量高、质量稳定性差等缺点，在工业规模化生产中极少应用。