[发明专利]一种铜铝预合金、制备方法、金刚石工具

说明书

本发明提供了一种铜铝预合金、制备方法、金刚石工具；铜铝预合金包括以下成分：铝，12质量份至24质量份；锌，4质量份至6质量份；锡，0质量份至12质量份；铁，3质量份至5质量份；硅，1质量份至4质量份；镍，3质量份至5质量份；铜，44质量份至77质量份。本发明提供的铜铝预合金可以用于金刚石工具，提高工具的性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体而言，涉及一种铜铝预合金、制备方法、金刚石工具。

背景技术

金刚石工具是指用金刚石颗粒或者粉末作为组要原料制备得到的工具，由于充分发挥了金刚石本身超硬、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优异的综合工具材料性能，在工程建设、汽车机械、石材陶瓷、石油钻探、军工航天等领域有着非常广泛且重要的应用。

但是目前金刚石工具的锋利程度还不能满足实际的使用需求。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明旨在提供一种铜铝预合金，可以添加至金刚石工具中，提高工具的锋利程度。

一种铜铝预合金，包括以下成分：铝，12质量份至24质量份；锌，4质量份至8质量份；锡，0质量份至12质量份；铁，3质量份至5质量份；硅，1质量份至4质量份；镍，3质量份至5质量份；铜，42质量份至77质量份。

在金刚石的制备过程中可以添加金属粉末或者合金来提高其综合性能，但是元素的选择和配比，以及添加方式均有可能影响合金化的过程，从而导致金刚石工具的性能不稳定。因而本发明提供一种铜铝预合金粉末，铜作为金刚石工具中粘结相，具有高热导率，保证工具磨削过程中散热良好，具有良好的塑形，容易烧结，铜与多种元素固溶度较好，利于元素充分合金化。铝对金刚石润湿角较小，在高温下与金刚石表面形成Al₄C₃化合物，单质铝粉在金刚石工具制造过程中极易偏析，且单质铝粉表面极易形成致密氧化膜，在烧结过程中影响合金化过程，直接导致金刚石工具性能不稳定，甚至恶化工具性能。

因而本发明实施例提供给一种铜铝预合金，铝可以和铜相互扩散形成固溶体，起到固溶强化作用，当铝含量为12-24％，合金硬度增加，脆性和耐磨性能提升明显。当铝含量在12％时，铜铝合金摩擦系数稳定，材料变形量小。合金中加入少量镍能提高材料的摩擦系数和耐磨性能，添加少量铁能够细化晶粒。合金中通过加入低熔点锌、锡、硅，可降低熔点，生成较多的硬脆相和金属间化合物，粉末熔点降低、脆性增加，提高机械法制粉效率，降低生产成本。在本实施例中，各个成分的质量份之和为100。

进一步地，上述铜铝预合金包括以下成分：铝，15质量份至20质量份；锌，4质量份至6质量份；锡，2质量份至10质量份；铁，3质量份至5质量份；硅，1质量份至4质量份；镍，3质量份至5质量份；铜，50质量份至72质量份。

在本实施例中，对各成分的质量份进行优选，同样地，各成分的质量份之和为100份。

另一方面，本发明还提供一种铜铝预合金的制备方法，包括以下步骤：

S10：将铝、锌、硅分别制成铜基中间合金；铜基中间合金包括铜铝合金、铜锌合金和铜硅合金；

S20：在铜基中间合金中加入铜、锡、铁、镍，得到金属原料混合物；

S30：对金属原料混合物进行熔炼，得到合金铸锭；合金铸锭为铜铝预合金。