[发明专利]一种强孕镶金刚石钻头胎体及钻头的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加工大理石的钻头及其制备方法，特别涉及一种强孕镶金刚石钻头胎体及该钻头的制备方法。

背景技术

大理石主要指变质或沉积的碳酸盐岩类的岩石，属于中硬石材，其主要的化学成分是碳酸钙，约占其总含量的50％。大理石有美丽的颜色、花纹，并有着较高的抗压强度和良好的物理化学性能，其分布广泛且易于加工。随着经济的发展，大理石应用范围不断扩大，在人们生活中起着重要作用；特别是在近10几年来，大理石装饰板材大批量地进入建筑装饰装修业，不仅用于豪华的公共建筑物，也进入了家庭的装饰，如将大理石用于制造精美的用具，如家具、灯具、烟具及艺术雕刻等。有些大理石(包括石灰岩、白云岩、大理岩等)还可以作耐碱材料，在大理石开采、加工过程中产生的碎石、边角余料也常用于人造石、水磨石、石米、石粉的生产，可用作涂料、塑料、橡胶等行业的填料。

随着大理石的广泛使用，人们对大理石的加工质量要求也越来越高，通常选用孕镶金刚石钻头对大理石进行机械加工，从而获得较好的加工质量。目前，孕镶金刚石钻头主要用于高硬度的陶瓷材料的加工，为了适应高强度、高硬度陶瓷的加工，孕镶金刚石钻头的胎体对金刚石的包镶能力通常较弱，以保证金刚石磨粒及时出露；由于大理石的硬度和强度相对于陶瓷材料较小，对金刚石磨粒的磨损力度也较小，将现有的孕镶金刚石用于加工大理石，容易出现钻头胎体磨损速度快于金刚石磨粒磨损速度的现象，导致金刚石钻头的稳定性、加工效率和加工质量降低。因此，研制胎体对金刚石磨粒包镶能力强的金刚石钻头来加工大理石，具有十分重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供硬度高、塑性强、耐磨性强、磨损速度远低于金刚石磨粒磨损速度的强孕镶金刚石钻头胎体，本发明的第二目的是提供一种包含该胎体的强孕镶金刚石钻头的制备方法。

技术方案：本发明所述的强孕镶金刚石钻头胎体，按重量份数包括如下原料：纯Fe粉45～55份，纯Cu粉30～40份，纯Sn、纯Zn的混合粉12～18份，纯Co、纯Ni的混合粉3～5份，纯La、纯Ce的混合粉1份；其中，每种混合粉中的两种金属为任意比例。

纯Fe粉优选为47～51份；纯Cu粉优选为33～36份；纯Sn、纯Zn的混合粉优选为13～16份；纯Co、纯Ni的混合粉优选为3～4份。

本发明所述的包含上述胎体的强孕镶金刚石钻头的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份数配制胎体，将浓度为50％的金刚石与胎体混合、装入石墨模具中热压烧结，当混合料接近塑性状态时加压成型，烧结制成金刚石烧结体，其中，烧结温度为810～840℃，烧结压强为14.5～14.8MPa；

(2)将金刚石烧结体保温1.8～2.4min后，冷却至室温；

(3)待金刚石烧结体冷却后，将其钎焊固定在金属基体上制成金刚石钻头。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点在于：本发明的胎体具有较高的硬度及较强的塑性，耐磨性强，对金刚石磨粒的包镶能力强，且胎体的磨损速度较慢，远低于金刚石磨粒的磨损速度；使用本发明制得的强孕镶金刚石钻头加工大理石，不仅可以提高加工效率和加工质量，还可以延长金刚石钻头的工作寿命，制作成本也较低，具有较高的应用价值。

附图说明

图1为本发明制备的强孕镶金刚石钻头胎体的断面图；

图2本发明制备的强孕镶金刚石钻头胎体的磨损形貌图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的强孕镶金刚石钻头胎体，按重量份数包括如下原料：纯Fe粉45～55份，纯Cu粉30～40份，纯Sn、纯Zn的混合粉12～18份，纯Co、纯Ni的混合粉3～5份，纯La、纯Ce的混合粉1份；且上述每种混合粉中的两种金属可为任意比例。通过增强钻头胎体对金刚石磨粒的包镶作用，使得加工过程中钻头胎体磨损速度与金刚石磨粒磨损速度接近，有效提高金刚石钻头加工的稳定性，同时也延长了金刚石的工作寿命。

该胎体以Fe和Cu为主要原料，制得的胎体具有较高的硬度，具有较高的硬度及较强的塑性，耐磨性强，使得胎体的磨损速度较慢，远低于金刚石磨粒的磨损速度。铁与金刚石有较好的润湿性和较大的附着能力，高温下能与金刚石生成多种碳化物，其对金刚石轻度刻蚀时不会损失金刚石强度，在一定程度上还能增强金刚石在胎体中的把持力；而铜与碳化物及骨架材料的相容性很好，有助于提高胎体的成型性和可烧结性。