CN108748702A - 金刚石锯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金刚石锯片，属于金刚石工具的技术领域。本发明的金刚石锯片包括圆形金属基体以及设置在圆形金属基体外端面上的多个金刚石刀头，并且相邻的金刚石刀头之间设置有排屑槽，圆形金属基体靠近所述金刚石刀头的表面上形成有圆环形保护涂层，圆环形保护涂层由与圆形金属基体接触的金属中间层以及设置在金属中间层上的硬质合金层组成。本发明的金刚石锯片采用的圆环形金属基体上具有圆环形的耐磨保护涂层，有效防止了切割碎屑对金属基体的侵蚀，提高了金属基体的散热性并降低了基体与金刚石刀头之间的振动，从而有利于延长金刚石锯片的使用寿命和切割稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种金刚石锯片及其制备方法。
背景技术
金刚石锯片广泛应用于混凝土、石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金刚石锯片通常由圆形基体与焊接在基体外边缘的金刚石刀头组成。在使用过程中起切割作用的是金刚石刀头，而且刀头在切割过程中不断被消耗掉，金刚石刀头中起切割的作用的是刀头中的金刚石。由于工业化生产的人造金刚石颗粒的粒径通常为15~200目，因而在应用中金刚石颗粒是被包裹在金属胎体中才能发挥其切割作用，而包裹的效果决定了金刚石颗粒的切割效能。由于金刚石颗粒是随机包裹在金属胎体中，工作时，必须首先将胎体材料磨损掉才能使金刚石颗粒凸出胎体表面，作为微切削刃来工作，需要使得胎体粉末能以相匹配的速度磨损，且胎体材料对金刚石还能保持高的把持力，从而获得良好自锐性和切割效率。除了金属胎体以外，金刚石刀头的形态也对金刚石的切割效率具有显著的影响。为了提高切割效率，现有技术中开发了三明治刀头，三明治刀头与块状刀头相比，增加了脆硬性非金属材料例如石材被锯切的自由面，使得石材破碎更容易，提高了锯切的锋利度，从而提高了切割效率，同时也降低了电耗，降低了锯切成本，然而三明治刀头在使用时加剧了切削碎屑对金刚石刀头底部的底切效应，容易使得三明治刀头发生分离和断裂的风险，从而导致不得不较早的更换金刚石刀头，如此不仅浪费了尚未发挥切割作用的金刚石刀头材料，而且频繁的更换刀头也降低了切削操作的加工效率。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种金刚石锯片及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种金刚石锯片，包括圆形金属基体以及设置在所述圆形金属基体外端面上的多个金刚石刀头，并且相邻的金刚石刀头之间设置有排屑槽，其特征在于：所述圆形金属基体靠近所述金刚石刀头的表面上形成有圆环形保护涂层，所述保护涂层由与所述金属基体接触的金属中间层以及设置在所述金属中间层上的硬质合金层组成。
其中，所述金刚石刀头与所述圆形金属基体通过热压烧结结合，或者所述金刚石刀头焊接在所述圆形金属基体上。
其中，所述金属中间层由20.1~22.0wt%的Ni、12.2~13.0wt%的Mn、1.5~2.5wt%的Co以及余量的Cu和不可避免的杂质组成。
其中，所述硬质合金层包含选自过渡金属的碳化物、氮化物或硼化物中的至少一种，所述过渡金属选自W、Ti、Cr、V、Zr或Nb。
其中，所述金刚石刀头包括中间切割层，以及位于中间切割层两侧的侧边切割层，所述中间切割层与侧边切割层之间设置有金属胎体层，并且所述侧边切割层的硬度大于所述中间切割层的硬度。
其中，所述中间切割层和侧边切割层由胎体金属与金刚石颗粒通过热压烧结而成；热压烧结的温度为675~750℃，压强为200～300kg/cm2。
其中，所述中间切割层的胎体金属由10.0~12.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。
其中，所述侧边切割层的胎体金属由6.0~8.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、3.0~5.0wt%的WC粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。
其中，所述高碳铬铁粉含有62.0~72.0wt%的Cr、9.5wt%的C、0.50~0.10wt%的Si和余量的Fe以及不可避免的杂质。
其中，所述预合金粉末为CuSn预合金粉，所述预合金粉末的费氏粒度为6-8μm；并且所述预合金粉中含有14.2~15.0wt%的Sn，余量为Cu。
与现有技术相比，本发明的金刚石锯片具有以下有益效果：
（1）本发明的金刚石锯片采用的圆环形金属基体上具有圆环形的耐磨保护涂层，有效防止了切割碎屑对金属基体的侵蚀，而且提高了金属基体的散热性并降低了基体与金刚石刀头之间的振动，从而有利于延长金刚石锯片的使用寿命和切割稳定性。
（2）本发明的金刚石锯片采用的多层复合金刚石刀头，应用于混凝土的切割加工，不仅减少了稀有金属的用量，而且刀头的热压烧结温度低，充分发挥了金刚石颗粒的切割性能，并且提高了对混凝土材料的切割效率。
附图说明
图1为本发明的金刚石锯片的结构示意图。
图2为图1沿着A-A方向的截面结构示意图。
图3为本发明的金刚石锯片采用的复合金刚石刀头的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的金刚石锯片做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示，本发明的金刚石锯片包括一个圆形金属基体10，该圆形金属基体10由金属基体加工成预定直径和厚度的圆形。金属基体10作为支撑金刚石刀头20的主体，其应当具有高强度，且在使用条件下不易变形且韧性好，金属基体10在切割作业条件下必须具有较好的刚度，以防止其在切割中的变形，另外在切割作业条件下，金属基体在使用中会受到切向力和法向力的综合作用下会出现弹性变形，因而需要保证所述金属基体具有一定的弹性和韧性，由于切割作用过程中，金刚石刀头与切割对象例如混凝土的切割作用中会伴随大量的摩擦热，因而需要金属基体与金刚石刀头具有基本相当的热摩擦系数，尤其是在没有强制冷却液的干切割作业条件下。因而金属基体通常采用钢基或镍基基体，从成本角度考虑优选钢基基体，例如对于高频焊接的圆形金属基体可以采用50Mn2V、65Mn、75Cr1、8CrV等，激光焊接的圆形金属基体例如可以采用25CrMo、28CrMo、35CrMo等。圆形金属基体10的中心加工有中心安装孔11，所述安装孔11用于安装驱动轴或工作主轴，另外还可以开设用于装配法兰等的辅助安装孔12，辅助安装孔12通常设置在中心安装孔11的***，并且其孔径一般小于中心安装孔11的孔径。另外，圆形金属基体10还可以开设有多个散热孔13，所述散热孔13有助于在切割作业时进行散热，并且防止圆形金属基体10的热变形。而所述圆形金属基体10在相邻的金刚石刀头20之间还设置有排屑槽15，而金刚石刀头20焊接在圆形钢基体10的外端面上，焊接方法例如可以采用高频焊接或激光焊接（当然所述金刚石刀头20与圆形金属基体10还可以直接通过热压烧结结合）。圆形金属基体10靠近金刚石刀头20的表面上形成有圆环形保护涂层30，通过设置所述圆环形保护涂层30可以有效防止在对混凝土进行切割作用时产生的混凝土碎屑对圆形金属基体10外圆周附近区域的侵蚀，从而可以有效防止切割作业过程中，金刚石刀头的非正常失效，例如金刚石刀头与圆形金属基体处的分离和断裂等情形，此外也可以有效保证圆形金属基体的回收再利用；而且通过设置所述圆环形保护涂层30，即使将所述金刚石刀头设置成多层复合金刚石刀头的情形，同样也可以避免所述刀头与圆形金属基体处的分离和断裂的风险。进一步地，如图2所示，所述保护涂层30由与所述金属基体10接触的金属中间层31以及设置在所述金属中间层31上的硬质合金层32组成。所述保护涂层30可以通过常规的涂覆方法例如真空镀膜（溅射、等离子沉积）镀膜方法或者喷涂方法制备得到，从经济性和保护涂层的性能角度考虑，所述保护涂层优选通过喷涂，更优选通过等离子喷涂方法制备得到，而且所述金属中间层由20.1~22.0wt%的Ni、12.2~13.0wt%的Mn、1.5~2.5wt%的Co以及余量的Cu和不可避免的杂质组成，所述金属中间层与常规的青铜金属中间层相比，不仅具有与钢质基体相当的热膨胀系数，而且其对硬质合金层具有更好的润湿性，从而显著提高了硬质合金层与金属基体之间的粘结性能，尤其是在经受多次高温热循环（切割作业时的高温至室温之间的温度循环）的条件下仍能保证硬质合金层与金属基体之间的良好粘结性，所述金属中间层的厚度为0.05~0.25mm。在本发明中，所述硬质合金层通常包含选自过渡金属的碳化物、氮化物或硼化物等硬质颗粒的至少一种，所述过渡金属选自W、Ti、Cr、V、Zr或Nb，另外所述硬质合金层中还可以含有钴基、镍基、铁基等的粘结剂，此外还可以含有Cr、W、Si、B、Ru等合金元素，作为优选地，所述硬质合金层中硬质颗粒的重量百分比通常大于50%，更优选大于75%，所述硬质合金层的厚度为0.05~0.25mm，所述硬质颗粒优选为WC。作为优选地，所述硬质合金层优选含有80~88wt%的WC、6~10wt%的Co、4~10wt%的Ni。如图3所示，在本发明中，所述金刚石刀头20包括中间切割层21，以及位于中间切割层21两侧的侧边切割层22，所述中间切割层21与侧边切割层22之间设置有金属胎体层23，并且侧边切割层22的硬度大于中间切割层21的硬度。具体来说，侧边切割层22、金属胎体层23、中间切割层21、金属胎体层23和侧边切割层22沿着垂直于圆形金属基体表面的方向（即圆形金属基体的法向方向）依次设置。单个切割层（中间切割层或侧边切割层）的厚度为1.5~3.0mm，优选为2.0~3.0 mm。单个金属胎体层的厚度为0.8~1.2mm。在本发明中，中间切割层和侧边切割层由胎体金属与金刚石颗粒通过热压烧结而成。所述中间切割层的胎体金属由10.0~12.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。所述侧边切割层的胎体金属由6.0~8.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、3.0~5.0wt%的WC粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。对于混凝土的切割，采用的金刚石颗粒的浓度为胎体金属重量的1.5~3.0wt%。所述预合金粉末为CuSn预合金粉，所述预合金粉末的费氏粒度为6-8μm；并且所述预合金粉中含有14.2~15.0wt%的Sn，余量为Cu。所述高碳铬铁粉含有62.0~72.0wt%的Cr、9.5wt%的C、0.50~0.10wt%的Si和余量的Fe以及不可避免的杂质。在本发明中所述高碳铬铁粉通常用于铁基胎体金属，但发明人发现将其应用于以CuSn预合金粉为主体的基础粉末中，并通过在侧边切割层中引入少量的WC粉，保证了胎体对金刚石颗粒的把持力，并且形成的胎体硬度适中，在对混凝土进行切割时能够保持金刚石颗粒良好的自锐性，而且使得侧边切割层与中间切割层对混凝土切割的同步性，提高了切割稳定性，进而也提高了金刚石锯片整体的切割性能和使用寿命。具体来说，采用上述胎体金属，能够使得热烧结的温度不高于750℃，而在不高于750℃的烧结温度下进行热压烧结成型显著降低了烧结对金刚石颗粒的损伤。进一步优选地，热压烧结的温度为675~750℃，压强为200～300kg/cm2。
作为示例性地，本发明的金刚石锯片可通过以下方法制备得到：
1.根据图纸要求，选择25CrMo钢板，激光切割后进行回火，磨平面，磨内孔，磨外圆，去毛刺制作圆形钢基体。
2. 将胎体金属与金刚石颗粒混合均匀冷压成型形成金刚石刀头坯材并经热压烧结，利用砂轮砂带打磨制作金刚石刀头，采用的金刚石颗粒的粒度为50/60，热压烧结的温度为675~750℃，压强为200～300kg/cm2，保温时间100～240秒。
3.激光焊接
将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体焊接在一起，并以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测。
4.高频焊接
将刀头和基体安装在专用的高频焊接架上，清理基体表面，摆放银焊片，采用高频加热将刀头焊接在侧面。
5. 等离子喷涂
所述圆形金属基体靠近金刚石刀头的表面上形成有圆环形保护涂层，所述保护涂层由与所述金属基体接触的金属中间层以及设置在所述金属中间层上的硬质合金层组成。
6. 打磨、喷漆、检验
将金刚石锯片的刀头内侧面喷砂，然后用砂轮打磨刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行安全焊接强度检测，不合格返工，合格则进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后丝印，激光打标。
以下实施例以及比较例采用的圆形钢基体的直径为340mm，厚度为2.8mm的圆形钢基体上设置有12个金刚石刀头。金刚石刀头的高度为30mm、宽度为80mm，每个复合多层金刚石刀头包括1个厚度为1.5mm的中间切割层和2个厚度为1.2mm的侧边切割层，中间切割层与侧边切割层之间为0.8mm厚的金属胎体层。
在以下实施例以及比较例中采用的金刚石颗粒的浓度为胎体金属重量的2.0wt%，金刚石颗粒的粒径为50/60。预合金粉末为CuSn预合金粉，所述预合金粉末的费氏粒度为6-8μm，其中Sn的含量为15.0wt%。采用的高碳铬铁粉含有62.0~72.0wt%的Cr、9.5wt%的C、0.50~0.10wt%的Si和余量的Fe以及不可避免的杂质。
实施例1
取1.0kg的铜粉、0.1kg的锰粉、0.12kg的钴粉、1.0kg的高碳铬铁粉、7.76kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.02kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.6kg的铜粉、0.1kg的锰粉、0.12kg的钴粉、1.0kg的高碳铬铁粉、0.4kg的碳化钨粉、7.76kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.02kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.0kg的铜粉、0.1kg的锰粉、0.12kg的钴粉、1.0kg的高碳铬铁粉、7.76kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.02kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以20.1wt%的Ni、13.0wt%的Mn、2.5wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以8.0wt%的Co、4.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
实施例2
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.8kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、0.5kg的碳化钨粉、7.32kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以22.0wt%的Ni、12.2wt%的Mn、1.5wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
实施例3
取1.1kg的铜粉、0.2kg的锰粉、0.18kg的钴粉、0.9kg的高碳铬铁粉、7.59kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.7kg的铜粉、0.2kg的锰粉、0.18kg的钴粉、0.9kg的高碳铬铁粉、0.3kg的碳化钨粉、7.69kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.1kg的铜粉、0.2kg的锰粉、0.18kg的钴粉、0.9kg的高碳铬铁粉、7.59kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以21.2wt%的Ni、12.5wt%的Mn、2.0wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以6.0wt%的Co、6.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
比较例1
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以22.0wt%的Ni、12.2wt%的Mn、1.5wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
比较例2
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、8.22kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.8kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.5kg的碳化钨粉、8.12kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、8.22kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以22.0wt%的Ni、12.2wt%的Mn、1.5wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
比较例3
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的碳化钨粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.8kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、1.3kg的碳化钨粉、7.32kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的碳化钨粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以22.0wt%的Ni、12.2wt%的Mn、1.5wt%的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
采用实施例1-3以及比较例1-3制备的金刚石锯片进行切割实验，采用切割机（功率为5.0kW）采用恒压对混凝土（耐压强度为300kgf/ cm2）进行切割 (切深为5cm)，进行切割长度为200m的切割实验，切割实验结果如表1所示。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |
| 平均切割速度（m/min） | 0.81 | 0.87 | 0.83 | 0.72 | 0.65 | 0.85 |
| 切割速度范围（m/min） | 0.72-0.90 | 0.81-0.96 | 0.76-0.90 | 0.60-0.85 | 0.52-0.82 | 0.60-1.08 |
| 磨损性能（m2/mm） | 2.8 | 3.0 | 2.7 | 2.3 | 1.8 | 2.7 |
比较例4
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.8kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、0.5kg的碳化钨粉、7.32kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以10.0wt%的Ni、6.0wt%的Mn、6.0wt%的Sn以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
比较例5
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到中间切割层坯料。
取0.8kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、0.5kg的碳化钨粉、7.32kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡以及0.20kg的金刚石颗粒，继续混料2小时后将粉料加入模具中冷压成型得到侧边切割层坯料。
取1.2kg的铜粉、0.3kg的锰粉、0.25kg的钴粉、0.8kg的高碳铬铁粉、7.42kg的预合金粉末放入混料桶中混30分钟后，加入0.03kg的液体石蜡，继续混料1小时后将粉料加入模具中冷压成型得到金属胎体层坯料。
按照侧边切割层坯料、金属胎体层坯料、中间切割层坯料、金属胎体层坯料和侧边切割层坯料的顺序设置形成金刚石刀头坯料，然后进行热压烧结，热压烧结的温度为720℃，压力为250 kg/cm2，保温时间为200秒。
按图纸要求将金刚石刀头与圆形钢基体一起放在相应的位置上，将激光焊接机的光点调整到金刚石刀头与圆形钢基体合适的位置，启动激光焊接机进行激光焊接，使金刚石刀头和圆形钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，再采用银焊片进行高频焊接，焊接后将节能高效金刚石锯片用磨光机打磨基体表面光亮。在圆形钢基体靠近金刚石刀头的表面上形成圆环形保护涂层，首先以15.0wt%的Ni、25wt%的Mn、7.0wt%的Sn、2.0的Co以及余量的Cu，采用机械球磨制备得到粒度为360目的复合粉末，采用高能等离子喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为60V，送粉速率为40g/min，制备厚度为0.25mm的金属中间层。然后以10.0wt%的Co、2.0wt%的Ni、88wt%的WC的烧结法制备的硬质颗粒复合粉末，并且所述硬质颗粒复合粉末的粒度为500目，采用高能等离子体喷涂设备进行等离子喷涂，采用的弧电流为500A，弧电压为72V，送粉速率为50g/min，制备厚度为0.15mm的金属中间层。然后用专用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，合格则进行表面喷漆，烘干。
对实施例2、比较例4、比较例5制备的保护涂层进行切割取样，然后进行热循环试验，在加热炉中将各试样进行由室温加热至350℃（20min），然后冷却至室温（40 min）的热循环20次，然后测量实施例2、比较例4、比较例5制备的保护涂层分别在热循环试验前后与钢基体的粘结强度（各取5个试样取平均值），其结果如表2所示。
表2 粘结强度（MPa）
| 实施例2 | 比较例4 | 比较例5 | |
| 热循环试验前 | 125 | 128 | 123 |
| 热循环试验后 | 107 | 59 | 43 |
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，但本发明的范围并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金刚石锯片，包括圆形金属基体以及设置在所述圆形金属基体外端面上的多个金刚石刀头，并且相邻的金刚石刀头之间设置有排屑槽，其特征在于：所述圆形金属基体靠近所述金刚石刀头的表面上形成有圆环形保护涂层，所述保护涂层由与所述金属基体接触的金属中间层以及设置在所述金属中间层上的硬质合金层组成。
2.根据权利要求1所述的金刚石锯片，其特征在于：所述金刚石刀头与所述圆形金属基体通过热压烧结结合，或者所述金刚石刀头焊接在所述圆形金属基体上。
3.根据权利要求1所述的金刚石锯片，其特征在于：所述金属中间层由20.1~22.0wt%的Ni、12.2~13.0wt%的Mn、1.5~2.5wt%的Co以及余量的Cu和不可避免的杂质组成。
4.根据权利要求3所述的金刚石锯片，其特征在于：所述硬质合金层包含选自过渡金属的碳化物、氮化物或硼化物中的至少一种，所述过渡金属选自W、Ti、Cr、V、Zr或Nb。
5.根据权利要求1所述的金刚石锯片，其特征在于：所述金刚石刀头包括中间切割层，以及位于中间切割层两侧的侧边切割层，所述中间切割层与侧边切割层之间设置有金属胎体层，并且所述侧边切割层的硬度大于所述中间切割层的硬度。
6.根据权利要求5所述的金刚石锯片，其特征在于：所述中间切割层和侧边切割层由胎体金属与金刚石颗粒通过热压烧结而成；热压烧结的温度为675~750℃，压强为200～300kg/cm2。
7.根据权利要求6所述的金刚石锯片，其特征在于：所述中间切割层的胎体金属由10.0~12.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。
8.根据权利要求6所述的金刚石锯片，其特征在于：所述侧边切割层的胎体金属由6.0~8.0wt%的Cu粉、1-3wt%的Mn粉、1.0~2.5wt%的Co粉、8.0~10.0wt%的高碳铬铁粉、3.0~5.0wt%的WC粉、0.1-0.5wt%的液体石蜡和余量的预合金粉末组成。
9.根据权利要求7或8所述的金刚石锯片，其特征在于：所述高碳铬铁粉含有62.0~72.0wt%的Cr、9.5wt%的C、0.50~0.10wt%的Si和余量的Fe以及不可避免的杂质。
10.根据权利要求7或8所述的金刚石锯片，其特征在于：所述预合金粉末为CuSn预合金粉，所述预合金粉末的费氏粒度为6-8μm；并且所述预合金粉中含有14.2~15.0wt%的Sn，余量为Cu。
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