本發明涉及一種金剛石復合塊用鐵基胎體粉，同時還涉及該鐵基胎體粉在制備金剛石復合塊中的應用，屬于粉末冶金技術領域。

背景技術：

金剛石復合塊具有硬度高、耐磨性好、剛度強等優點，在石油鉆井、地質勘探、煤田鉆采、機械加工、建筑、醫療等領域應用廣泛。金剛石復合塊是將按一定比例配制的粉末通過冷壓-熱壓燒結或直接熱壓燒結的方式加工而成。燒結粉末中一般含有金剛石顆粒和金屬粉末(如青銅基、鈷基或鐵基胎體粉等)。但是金屬粉末的表面自由能較高，存放過久易被氧化，特別是在濕熱環境中，部分易氧化金屬粉的氧含量接近萬甚至幾萬ppm，其存在將直接導致燒結后金剛石復合塊的性能降低。如公布號CN105821279A的發明專利公開的一種金剛石刀頭配方，包括以下重量份的組分：銅粉35～40份，錫粉8～11份，鋅粉1～2份，鈦粉6～10份，鐵粉9～14份，鎳粉1～5份，稀土1～4份，鎢粉1～3份，金剛石13～18份，其余為鐵以及不可避免的雜質。在該配方中，鎳粉和鈦粉能夠提高刀頭的硬度和耐磨性，而鎢粉能夠保證刀頭在燒結過程中不變形或較少變形，但是卻無法避免因金屬粉末氧化導致燒結后金剛石刀頭性能下降的問題。

目前為解決上述問題，生產中常采用短時運輸、真空包裝、干燥除濕環境中儲存等措施，減少金屬氧化物的生成。但是國內在售金屬粉末普遍存在潔凈度不高的問題，這些粉末在制造過程中就已被氧化含有金屬氧化物，因此不能從根本上解決燒結后金剛石性能下降的問題。為獲得高性能的金剛石產品，部分廠家在料粉燒結前增加了還原除氧操作，但是該處理并不能避免燒結過程中金屬氧化物的出現，并且調整生產工序將增加成本，延長周期，給企業生產帶來極大不便。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鐵基金剛石胎體粉。

同時，本發明再提供一種鐵基金剛石胎體粉的應用。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量百分數的組分組成：銅粉10％～25％，鈷粉8％～15％，鎳粉8％～15％，錫粉3％～10％，鋁粉0.5％～2％，余量為鐵粉。

優選的，金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量百分數的組分組成：銅粉18％～22％，鈷粉9％～11％，鎳粉9％～11％，錫粉4％～6％，鋁粉1.4％～1.6％，余量為鐵粉。

所述鋁粉的粒度在1000目以下，氧含量在1000ppm以下，混料前無團聚現象。

上述鐵基胎體粉在制備金剛石復合塊中的應用，包括：按照質量百分數準確取各組分，與金剛石顆粒混合均勻；按照常規制造工藝(如冷壓-熱壓燒結或直接熱壓燒結)制得金剛石復合塊。

本發明的有益效果：

本發明中金剛石復合塊用鐵基胎體粉包含質量百分數0.5％～2％、氧含量1000ppm以下的納米鋁粉，該鋁粉均勻分散在鐵基胎體粉中，與其他金屬粉末之間存在空隙，形成無數個微區。在金剛石燒結過程中，納米鋁粉同時與微區中的氧氣以及金屬粉末表面的氧化物反應(起凈化作用)，一方面阻止金屬粉表面被氧化，另一方面將金屬粉表面已存在的金屬氧化物還原，最終生成具有高硬度的氧化鋁彌散相，該彌散相對提高金剛石復合塊的硬度和耐磨性發揮積極作用，并能協同其他組分增強金剛石復合塊的整體性能。

本發明通過在金剛石復合塊用鐵基胎體粉中添加低氧含量的納米鋁粉，有效解決了料粉燒結過程中因金屬氧化物生成所致金剛石復合塊性能下降的難題。

附圖說明

圖1為納米鋁粉凈化燒結前后示意圖。

具體實施方式

下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。

實施例1

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量百分數的組分組成：銅粉20％，鈷粉10％，鎳粉10％，錫粉5％，鋁粉1.5％，余量為鐵粉。其中，鋁粉為納米級鋁粉，粒度1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象。

金剛石復合塊的制備，包括以下步驟：

1)混料：按照體積比7:3將上述鐵基胎體粉與金剛石顆粒放入混料機中混合均勻；

2)熱壓燒結：采用真空熱壓燒結機在溫度820℃下燒結2min，得到金剛石復合塊。

將上述金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高30％。

實施例2

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量百分數的組分組成：銅粉18％，鈷粉11％，鎳粉9％，錫粉6％，鋁粉1.4％，余量為鐵粉。其中，鋁粉為納米級鋁粉，粒度1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象。

金剛石復合塊的制備同實施例1。將該金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高27％。

實施例3

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量百分數的組分組成：銅粉22％，鈷粉9％，鎳粉11％，錫粉4％，鋁粉1.6％，余量為鐵粉。其中，鋁粉為納米級鋁粉，粒度1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象。

金剛石復合塊的制備同實施例1。將該金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高28％。

實施例4

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量的組分組成：銅粉2.5kg，鈷粉1kg，鎳粉1kg，錫粉0.5kg，鋁粉(1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象)120g，鐵粉4.88kg。

金剛石復合塊的制備同實施例1。將該金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高25％。

實施例5

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量的組分組成：銅粉2.5kg，鈷粉1.5kg，鎳粉0.8kg，錫粉1kg，鋁粉(1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象)60g，鐵粉4.14kg。

金剛石復合塊的制備同實施例1。將該金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高18％。

實施例6

金剛石復合塊用鐵基胎體粉，由以下質量的組分組成：銅粉2.5kg，鈷粉0.8kg，鎳粉1.5kg，錫粉0.3kg，鋁粉(1000目，氧含量為950ppm，未發生團聚現象)200g，鐵粉4.7kg。

金剛石復合塊的制備同實施例1。將該金剛石復合塊釬焊到低檔花崗巖鋸片上，與同種情況未添加納米鋁粉的金剛石復合塊相比，花崗巖鋸片的使用壽命提高24％。

圖1所示為納米鋁粉凈化燒結前后示意圖，圖1a為燒結前，1b為燒結后，圖中1為金屬粉粒，2為凈化反應微區，3為納米鋁粉，4為金剛石顆粒，5為金屬粉表面氧化物，6為金屬粉溶化后合金，7為未反應完納米鋁粉核，8為氧化鋁。

試驗例

取實施例1～6制備的金剛石復合塊以及對比用金剛石復合塊，測定其硬度和耐磨性指標。硬度測定采用布氏硬度計，試樣大小40×8×3.2mm。耐磨性采用耐磨試驗機，試樣大小12×12×20mm，轉速500r/min，載荷200N，時間8min。測試結果見下表1。

表1金剛石復合塊的性能測試結果

由表1可知，實施例1～6中金剛石復合塊的硬度及耐磨性均顯著優于對比用金剛石復合塊。