[发明专利]一种基于铁热反应制备多元预合金粉末的方法和金刚石工具胎体的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于铁热反应制备多元预合金粉末的方法和金刚石工具胎体的制备方法，利用平均粒径小于30μm的铁粉具有极强的可燃性，并能将铁粉引燃从而释放出大量热量的铁热，形成800‑1100℃的高温，从而使铁粉与添加剂发生共熔燃烧合成，将铁粉和添加焊接在一起或者是铁粉包覆在添加剂上，进而获得合金化程度高、成份均匀不偏析的且含有金属氧化物的前驱体。该方法操作简单，只需要将合金体系物点燃就可获得含有金属氧化物的前驱体，最后将前驱体中的金属氧化物充分还原后获得多元预合金粉末，如此也简化了现有市场上多元预合金粉末复杂的制备流程，大幅降低了制备成本，因此，本发明具有很大的市场应用前景。

技术领域

本发明属于合金粉末制备技术领域，具体涉及一种基于铁热反应制备多元预合金粉末的方法和金刚石工具胎体的制备方法。

背景技术

金属燃烧合成(combustion synthesis)最早是由1908年Goldschmidt提出“铝热法”来描述金属氧化物与铝反应生产氧化铝和金属或合金的放热反应。

1953年，英国人在论文《强放热化学反应自蔓延的过程》中首次提出了金属粉末燃烧的自蔓延概念。并在1967年由Merzhanov等人提出的自蔓延高温合成方法，该方法的主要优点是反应合成所需要的能量由自身产生(节能)，产品纯度高(高温下低沸点杂质挥发掉)，以及反应速度快、产量高等，因此具有非常大的经济价值。

目前在粉末冶金领域使用的合金粉制备方法主要有以下几种：

方法一：将各种单质粉末进行混合，也称“固、固”混合，得到的混合物称为合金粉。

方法二：预合金粉末制备方法，主要分为雾化法、湿法冶金法以及机械扩散方法，具体如下：

(1)雾化法：目前较多采用的是高压雾化法生产预合金粉末，是将各种成分的单质金属熔炼成合金，然后雾化喷粉，得到所需粒度的预合金粉末。雾化法可采用水雾化或气体雾化。气体雾化可用空气、氮气或氩气等气体，气体雾化冷却速度快、粉末收得率高，但粉末晶粒较粗。

(2)湿法冶金法：湿法冶金方法是将金属离子在水中溶解，合金中的不同元素金属(如钴、铜、铁亚盐溶液)按正确的比例混合于溶液中形成金属盐，然后经沉淀、还原获得很细的金属合金粉末，湿法预合金粉末由于每个粉末颗粒都包含组成合金的各种金属元素，因此预合金粉末成分均匀性相当好，但此方法会对生态环境造成压力。

(3)机械扩散方法：在固+固合金粉末的制备工艺中，通过将元素粉末在球磨过程中不断发生变形、焊合、断裂，使得不同粉末相互交叠的层状组织尺寸越来越小，原子通过界面扩散而逐渐合金化。这种方法简单且生成成本低，但球磨工艺耗时长且获得的合金中的成分有偏析的现象。

综上所述，采用上述方法制备的合金粉末的前驱体预合金粉末均存在问题，因此，设计一种操作更为简单、环境友好、合金化程度高、不偏析且粉末晶粒更细的多元预合金粉末的制备方法便成为本领域技术人员追求的新目标。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种操作简单、环境友好并且得到的多元预合金粉末合金化程度高且不偏析的基于铁热反应制备多元预合金粉末的方法。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于铁热反应制备多元预合金粉末的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：制备含有铁粉和添加剂的合金体系物；

步骤S2：将合金体系物点燃发生共熔燃烧合成，使铁粉与添加剂表面焊接在一起，得到含有金属氧化物的前驱体；其中，引燃物为铁粉中含有的高纯铁粉，高纯铁粉的质量不小于合金体系物质量的10％，且平均粒径小于30μm；目前，市场约定俗成的高纯铁粉是指铁含量在98％以上的铁粉；

步骤S3：对前驱体中的金属氧化物进行还原，获得多元预合金粉末。