專利名稱：自蔓延高溫合成制備金剛石磨塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)，尤其涉及一種自蔓延高溫合成制備金 剛石磨塊的方法。
背景技術(shù)：
花崗巖石板材的粗、中磨加工中廣泛使用傳統(tǒng)的菱苦土磨塊,其存在磨削效率低、使 用壽命短、消耗量大、環(huán)境污染大等缺點。而金剛石磨塊具有效率高、速度快和壽命長等 優(yōu)點。傳統(tǒng)金剛石磨塊是采用金屬粉末和金剛石單晶，經(jīng)高溫熱壓燒結(jié)致密而成。例如， 中國專利94114204.3公開了一種金剛石磨塊及燒結(jié)方法，其是將金剛石顆粒與一定含量的 鈷、銅、鎳、鐵、錫、鉻、鋅等金屬粉末及碳化鴒粉末混合，經(jīng)熱壓燒結(jié)而成。金剛石磨 塊的熱壓燒結(jié)過程中需要加壓設(shè)備以及較長時間的加熱過程，因此，這種方法限制了金剛 石磨塊的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上迷現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)效率低的缺陷，提出一種改進的自蔓延高溫合 成制備金剛石磨塊的方法，該方法不僅能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)能耗，而且，制備的金 剛石磨快粘接牢固，使用壽命長。
本發(fā)明提出的自蔓延高溫合成制備金剛石磨塊的方法包括以下具體步驟
1. 選用粒度為37.5 ~ 75|_im的Ti粉、Co粉或Ni粉，將Ti粉和Co粉或Ti粉和Ni粉 按原子比1:1的比例在球磨機中球磨混合12 -24小時，得到的TiCo或TiNi混合粉；
2. 選用鍍鎳的金剛石砂粒，和TiCo或TiNi混合粉按照質(zhì)量比1: 30 ~ 1: 50的比例在 混料機中混合6小時，得到混合料；
3. 將步驟2得到的混合料鋼模壓制成一定形狀的刀頭壓坯；
4. 將步驟3得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到l(T2Pa,然后 以5 ~ 10°C/min的升溫速率加熱到300 ~ 500°C,并繼續(xù)保溫10 ~ 15min,然后啟動鵠絲點 火裝置將坯體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當，戶溫降至室溫時即可開爐取出得到刀頭； 5.將多個刀頭組裝為一個磨塊。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于自蔓延過程中，金剛石表面部分與胎體成分Ti 反應(yīng)形成碳化物，結(jié)合強度高；胎體為鈦鈷金屬間化合物，強度、耐磨性和耐蝕性高，磨 塊使用壽命長；依靠自蔓延反應(yīng)，能耗低，并且合成時間短，生產(chǎn)效率高。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細說明。
本發(fā)明的原理為將Ti和Co或Ni在一定預(yù)熱溫度和鎢絲點火誘導的條件下，利用 其自身反應(yīng)生成的TiCo或TiNi金屬間化合物放出來的熱量來維持反應(yīng)的快速進行，同時 達到燒結(jié)目的，從而得到TiCo (或TiNi)金屬間化合物為胎體的金剛石磨塊刀頭。
實施例1:
制備規(guī)格為80/100的TiCo基金剛石磨塊，具體步驟如下進行
1. 選用粒度為37.5|im的Ti粉以及粒度為37.5pm的Co粉，將Ti粉和Co粉按原子比 1:1的比例在球磨機中球磨混合12小時，得到TiCo混合粉；
2. 選用粒度為80/100的鍍鎳金剛石砂粒，和步驟1所得到的TiCo混合粉按照質(zhì)量比 1:50的比例在混料機中混合6小時，得到混合料；
3. 將步驟2得到的混合料鋼模壓制成形得到刀頭壓坯；
4. 將步驟3得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到l(T2Pa,然后 以5 10。C/min的升溫速率加熱到350°C,并繼續(xù)保溫lOmin,然后啟動鴒絲點火裝置將坯 體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫時，即可開爐取出所得刀頭；
5. 將6個刀頭組裝成為一個磨塊。
實施例2:
制備規(guī)格為100/120的TiNi基金剛石磨塊，具體步驟如下進行
1. 選用粒度為37.5nm的Ti粉及粒度為37.5pm的Ni粉，將Ti粉和Ni粉按原子比1:1 的比例在球磨機中球磨混合12小時，得到TiNi混合粉；
2. 選用粒度為100/120的鍍鎳金剛石砂，和步驟1所得到的TiNi混合粉按照質(zhì)量比 1:45的比例在混料機中混合6小時，得到得到混合料；
3. 將步驟2得到的混合料鋼模壓制成形得到刀頭壓坯；
4. 將步驟3得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空^中，抽l《^ ^空度達到10—2Pa,然后 以5 ~ 10°C/min的升溫速率加熱到500°C,并繼續(xù)保溫15min，然后啟動鴒絲點火裝置將坯 體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫時即可開爐取出所得刀頭；
5. 將4個刀頭組裝成為一個磨塊。
實施例3:
制備規(guī)格為120/140的TiCo基金剛石磨塊，具體步驟如下進行
1. 選用粒度為75pm的Ti粉以及粒度為75pm的Co粉，將Ti粉和Co粉按原子比1:1 的比例在球磨機中球磨混合24小時，得到TiCo混合粉；
2. 選用粒度為120/140的鍍鎳的金剛石，和步驟1所得到的TiCo混合粉按照質(zhì)量比 1:40的比例在混料機中混合6小時，得到混合料；
3. 將步驟2得到的混合料鋼模壓制成形得到刀頭壓坯；
4. 將步驟3得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到l(T2Pa，然后 以5-10。C/min的升溫速率加熱到300°C,并繼續(xù)保溫10min,然后啟動鴒絲點火裝置將坯 體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫即可開爐取出所得刀頭。
5. 將5個刀頭組裝成為一個磨塊。
實施例4:
制備規(guī)格為140/170的TiNi基金剛石磨塊，具體步驟如下進行
1. 選用粒度為75pm的Ti粉及粒度為75pm的Ni粉，將Ti粉和Ni粉按原子比1:1 的比例在球磨機中球磨混合24小時，得到TiNi混合粉；
2. 選用粒度為140/170的鍍鎳的金剛石砂，并將該金剛石砂和步驟1所得到的TiNi 混合粉按照質(zhì)量比1:30的比例在混料機中混合6小時，得到混合料；
3. 將步驟2得到的混合料鋼模壓制成形得到刀頭壓坯；
4. 將步驟3得到的到頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到l(T2Pa,然后 以5~ 10°C/min的升溫速率加熱到400°C，并繼續(xù)保溫15min，然后啟動鎢絲點火裝置將坯 體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫即可開爐取出所得刀頭。
5. 將6個刀頭組裝成為一個磨塊。
權(quán)利要求
1、一種自蔓延高溫合成制備金剛石磨塊的方法，其特征在于包括下列工藝步驟(1).選用粒度為37.5～75μm的Ti粉和Co粉，將Ti粉和Co粉按原子比1∶1的比例在球磨機中球磨混合12～24小時，得到的TiCo混合粉；(2).選用鍍鎳的金剛石砂粒，并將其和TiCo混合粉按照質(zhì)量比1∶30～1∶50的比例在混料機中混合6小時，得到混合料；(3).將步驟(2)得到的混合料鋼模壓制成一定形狀的刀頭壓坯；(4).將步驟(2)得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到10-2Pa，然后以5～10℃/min的升溫速率加熱到300～500℃，并繼續(xù)保溫10～15min，然后啟動鎢絲點火裝置將坯體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫時即可開爐取出所得刀頭；(5).將多個刀頭組裝為一個磨塊。
2、 一種自蔓延高溫合成制備金剛石磨塊的方法，其特征在于包括下列工藝步驟(1 ).選用粒度為37.5 ~ 75|am的Ti粉和Ni粉，將Ti粉和Ni粉按原子比1:1的比例 在球磨機中球磨混合12 ~ 24小時，得到的TiNi混合粉；(2 ).選用鍍鎳的金剛石砂粒，并將其和TiNi混合粉按照質(zhì)量比1: 30 ~ 1: 50的比例 在混料機中混合6小時，得到混合料；(3) .將步驟(2)得到的混合料鋼模壓制成一定形狀的刀頭壓坯；(4) .將步驟(2)得到的刀頭壓坯置于自蔓延真空爐中，抽真空至真空度達到l(T2Pa, 然后以5 ~ 10°C/min的升溫速率加熱到300 ~ 500°C ,并繼續(xù)保溫10 ~ 15min,然后啟動鴒 絲點火裝置將坯體點燃，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，當爐溫降至室溫時即可開爐取出所得刀頭；(5) .將多個刀頭組裝為一個磨塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自蔓延高溫合成制備金剛石磨塊的方法。該方法利用鈦和鈷或鈦和鎳反應(yīng)合成金屬間化合物，通過TiCo或TiNi金屬間化合物放出來的熱量來維持反應(yīng)的快速進行，制備性能優(yōu)異的金剛石磨塊。本發(fā)明包括混合、壓制成形、升溫保溫、點火和組裝等若干步驟，具有自蔓延過程中，金剛石表面部分與胎體成分Ti反應(yīng)形成碳化物，結(jié)合強度高；胎體為鈦鈷金屬間化合物，強度、耐磨性和耐蝕性高，磨塊使用壽命長；依靠自蔓延反應(yīng)，能耗低，并且合成時間短，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。
文檔編號B24D3/10GK101342686SQ200810068300
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者剛 王, 王振明, 驥 羅, 趙文東, 郭志猛 申請人:佛山市南海丹灶勁剛工模具有限公司