CN109175379A - 一种金刚石锯片刀头及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金刚石锯片刀头及其制备方法。所述金刚石锯片刀头的制备方法包括如下步骤：1)预备金刚石锯片刀头用粉末冶金材料；2)混合经预处理的金刚石粉和粉末冶金材料；3)冷压压制；4)烧结。所述金刚石锯片刀头用粉末冶金材料包括预合金粉、铜粉、锡粉和铁粉，所述预合金粉包括铜、铁、锡、镍和钴。所述金刚石粉包括采用电镀及包覆方法进行预处理的金刚石粉，其镀层包括铬、镍、钴、钛等金属。采用本发明所述的金刚石锯片刀头制备方法能够避免使用热压模具，刀头具有较强的韧性和弹性模量，可增加金刚石锯片的使用寿命和钻削速度，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种金刚石锯片刀头及其制备方法
技术领域
本发明涉及锯片刀头的制备技术，具体涉及一种金刚石锯片刀头及其制备方法。
背景技术
金刚石锯片是一种常用的切割工具，广泛用于混凝土、耐火材料、石材、陶瓷等硬脆性材料的加工行业。具有结构简单、强度高、耐磨等特点。金刚石锯片主要由基体和刀头组成，基体是粘结刀头的主要支撑部分，刀头是由嵌有金刚石颗粒的刀头合金制成带有一定弧度的块状构件，是起切割作用的部分。刀头一般通过焊接等方式连接在基体的外侧，其性能直接决定金刚石锯片的切割速度的快慢，使用寿命的长短。
金刚石锯片刀头主要采用粉末冶金技术进行制造。首先将多种金属粉与一定粒度的金刚石颗粒共混合，然后将其倒入冷压模具中进行冷压，再进行烧结压制得到金刚石锯片刀头。
粉末冶金技术是使用金属粉末或者金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过混合、压制成型、烧结等步骤，制造金属材料及其构件、复合材料及其构件等制品的工艺技术。采用粉末冶金技术可以有效减少产品中合金成分偏聚，可以制备具有优异电学、磁学、光学和力学性能的非平衡材料，可以容易地实现多种类型材料的符合，可以生产传统方法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，可以方便地进行材料再生和综合利用，还具备节能、省材、产品精度高、稳定好等一系列优点。目前，粉末冶金技术已经被广泛应用于汽车行业、装备制造业、冶金行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子等领域，已经成为一种制造业中极具发展潜力的技术领域。
目前，用于金刚石锯片刀头的合金脆性较强，使用过程中容易崩裂，严重影响其使用寿命；现有刀头的制备过程需要加压烧结，需要使用模具，一般为石墨材料制备，石墨模具的成本较高，从而增加了生产成本。
常规的金刚石锯片在使用时，存在刀头磨损快，切削速度慢的问题，发现刀头中的金刚石颗粒脱落，没有很好发挥金刚石颗粒的切削性能，其原因是刀头合金对金刚石的把持力较弱。采用激光烧结等手段可提高金刚石在刀头合金中的把持力，但其成本高，操作复杂。
综上所述，目前金刚石锯片刀头的生产中存在刀头合金脆性强，生产成本高，使用寿命短，生产效率低的不足，因此，需要发明一种金刚石锯片刀头及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种金刚石锯片刀头及其制备方法，使用该金刚石锯片刀头制备方法，能够提高金刚石锯片刀头的韧性和弹性模量，提高金刚石锯片的使用寿命和切割速度，不使用加压烧结模具，减少模具种类，降低生产成本，提高生产效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种金刚石锯片刀头制备方法，包括以下步骤：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉3～10份、铜粉20～40份、锡粉1～5份和铁粉45～70份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料；其中所述预合金粉包括以下重量份的原料：铜30～50份、铁15～35份、锡5～20份、镍3～15份、钴10～30份；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将经过预处理的金刚石粉2～7份与步骤1)得到的粉末冶金材料93～98份混合制成混成料；所述经过预处理的金刚石粉包括先经过电镀预处理，电镀层厚度为2～10μm，再经过包覆预处理，包覆层厚度为50～200μm，所述金刚石粉的粒度为25～70目；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中进行冷压压制，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中进行烧结，得到刀头。
所述预合金粉的粒度为100～400目，铜粉的粒度为100～400目，锡粉的粒度为100～400目，铁粉的粒度为100～400目。
所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成。
所述金刚石粉的粒度为25～70目，其先经过电镀预处理，电镀层厚度为2～10μm，再经过包覆预处理，其包覆厚度为50～200μm。
所述金刚石粉的电镀预处理方法为现有技术的方法，电镀预处理金刚石粉方法的一个示例如下：将硫酸镍电解液置入电镀槽内，其中硫酸镍电解液的浓度为30g/L，其pH值为12～13，温度为59～62℃；将待预处理的金刚石粉加入电镀槽中；在电镀槽内设置镍电极为阳极，不锈钢电极作为阴极，在两电极之间施加24V直流电压；使用泵将含金刚石粉的硫酸镍电解液在电镀槽中循环流动，使电解液中的金刚石粉不断撞击不锈钢阴极；在电镀过程中，将电解液重量的10％～15％的甲醛添加到电解液中，作为还原剂；电镀时间为35～100min，得到镍镀层厚度为2～10μm的金刚石粉。可采用上述相同方法，对金刚石粉进行钴、铬等金属镀层。
所述金刚石粉进行电镀预处理前，需要对金刚石粉进行表面清洗：将金刚石粉放入浓度为10％～15％的氢氧化钠溶液中，在70～80℃下浸泡1～3小时，水洗至中性；将洗净的金刚石粉放入浓度为5％的王水中酸洗10～20分钟，水洗至中性，即可进入电镀预处理步骤。
所述金刚石粉的包覆方法如下(以包覆钴为例)：1)清洗，使用分析纯乙醇在室温下去除金刚石颗粒表面上污染物，保证表面的清洁；2)制取包覆剂，将市售造粒剂(例如WS-180等)、钴粉、乙醇、丙酮按照如下重量份进行混合：造粒剂0.5～2份、钴粉20～35份、乙醇29～41份、丙酮27～45份，在60～90℃，电机搅拌200转/min；3)包覆，将制取好的包覆剂与金刚石颗粒在包覆机中进行包覆，根据应用场景的不同，其包覆厚度在50～200μm之间；4)后处理，对包覆后的金刚石颗粒进行还原处理。
所述金刚石粉包覆的金属包括钴、镍、钛等与金刚石颗粒具有良好润湿角和能形成强碳化物元素的金属中的至少一种。
步骤1)所述金刚石锯片刀头用粉末冶金材料的混合使用三维混料机，在温度15～30℃，相对湿度小于30％的条件下进行混合，混合时间为1～3h。混合过程中加入湿润剂，加入量为0.3～2g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料。
所述湿润剂包括甘油、硬脂酸锌、异丙醇，按如下重量份配制：甘油39～45份、硬脂酸锌7～12份、异丙醇38～51份。
步骤2)所述金刚石锯片刀头用粉末冶金材料与金刚石粉的混合使用三维混料机，在温度15～30℃，相对湿度小于30％的条件下进行混合，混合时间为15～60min。
所述步骤3)冷压压制的温度为室温，冷压压制的压力为20～30t/cm2。
所述步骤3)冷压压制的压力在2～10s内由常压升高到20～30t/cm2，然后维持该压力1～5s。
所述步骤4)中烧结的温度为870～970℃，烧结的时间为3～6h。
所述步骤4)烧结的温度在1～3h内升高到870-970℃，维持该温度20～30min，然后降低温度，在1～4h内降低至室温。
所述步骤4)烧结是在氢气的气氛下进行烧结。
所述步骤4)的烧结是在现有技术的烧结设备中进行，所述烧结设备包括但不限于钟罩炉，隧道式连续烧结炉。
所述步骤4)烧结过程中，因无需再对刀头冷压压坯施加压力，所以不再使用与之相匹配的专用模具，仅需将刀头冷压压坯进行一定隔离，以防止烧结后相互粘连。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种金刚石锯片刀头，所述金刚石锯片刀头包括采用前述的制备方法得到的刀头。
本发明提供的金刚石锯片刀头制备方法采用较高压力对金刚石锯片刀头用粉末冶金材料进行冷压压制后，可得到高密度冷压压坯(即刀头毛坯)，也就是说，可达到刀头生产的紧密度要求，因此在烧结过程中无需再对刀头毛坯施加压力，采用常规烧结后即可获得合格的刀头产品。
采用本发明提供的金刚石锯片刀头制备方法制成的刀头预制品具有较强的韧性，不易发生脆性断裂，从而延长了金刚石锯片的使用寿命。
本发明的效果
本发明的金刚石锯片刀头及其制备方法的好处是：①得到具有较强韧性和弹性模量的金刚石锯片刀头，与传统刀头相比抗疲劳强度增强，使用寿命更长；②烧结步骤为无压烧结，并且无需使用加压模具，仅需将刀头隔离以防止粘连即可，降低了烧结步骤的操作成本；③本发明的金刚石锯片刀头具有较强的韧性，与传统刀头生产工艺相比，降低了冷压模具和烧结设备的精度要求，从而降低了生产成本；④对金刚石粉依次进行了电镀和包覆预处理，增加刀头合金对金刚石的把持力，提高了钻削速度和钻头的使用寿命，同时减少了刀头合金中贵金属的含量，降低了生产成本；⑤单批烧结可得到数千个以上的成品刀头，现有技术的单批加压烧结只能得到数十个成品刀头，因此本发明的制备方法大幅提高了生产效率。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的技术方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限定。
实施例1
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉3份、铜粉40份、锡粉1份、铁粉56份混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括如下重量份的原料：铜30份、铁35份、锡5份、镍15份、钴15份，所述预合金粉的粒度为100～200目，铜粉的粒度为100～200目，锡粉的粒度为100～200目，铁粉的粒度为100～200目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将金刚石粉2份与步骤1)得到的粉末冶金材料98份混合制成混成料，所述金刚石粉的粒度为25～30目，采用三维混料机，混合温度为20℃，相对湿度小于20％，混合时间为15min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在2s内将压制压力由常压升高到20t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制5s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在1h内将温度升高到870℃，并维持该温度7h，然后在2h内将温度降低到室温，得到刀头。
步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油39份、硬脂酸锌10份、异丙醇51份，湿润剂的加入量为0.3g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为15℃，相对湿度小于30％，混合时间为2h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为铬，镀层厚度为2μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钴，包覆厚度为60μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约3000个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.62米/min，使用寿命达到720米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了30％。
实施例2
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉10份、铜粉20份、锡粉5份、铁粉65份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜50份、铁15份、锡20份、镍3份、钴14份，所述预合金粉的粒度为200～300目，铜粉的粒度为200～300目，锡粉的粒度为200～300目，铁粉的粒度为200～300目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将金刚石粉3份与步骤1)得到的粉末冶金材料97份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为30～40目，采用三维混料机，混合温度为15℃，相对湿度小于30％，混合时间为40min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在4s内将压制压力由常压升高到22t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制4s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在2h内将温度升高到920℃，并维持该温度0.5h，然后在2h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油42份、硬脂酸锌9份、异丙醇49份，湿润剂的加入量为0.5g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为22℃，相对湿度小于20％，混合时间为3h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为铬，镀层厚度为3μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钴，包覆厚度为50μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约2900个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.64米/min，使用寿命达到760米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了35％。
实施例3
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉10份、铜粉40份、锡粉5份、铁粉45份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜40份、铁30份、锡10份、镍10份、钴10份，所述预合金粉的粒度为300～400目，铜粉的粒度为300～400目，锡粉的粒度为300～400目，铁粉的粒度为300～400目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料的：将金刚石粉4份与步骤1)得到的粉末冶金材料96份混合得到混成料，所述金刚石的粒度为35～40目，采用三维混料机，混合温度为25℃，相对湿度小于10％，混合时间为50min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在6s内将压制压力由常压升高到25t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制3s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在3h内将温度升高到970℃，并维持该温度0.5h，然后在2h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油45份、硬脂酸锌7份、异丙醇48份，湿润剂的加入量为1.0g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为20℃，相对湿度小于10％，混合时间为1h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为钴，镀层厚度为4μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为镍，包覆厚度为80μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约3600个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.7米/min，使用寿命达到700米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了32％。
实施例4
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉8份、铜粉20份、锡粉2份、铁粉70份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜33份、铁16份、锡15份、镍6份、钴30份，所述预合金粉的粒度为100～300目，铜粉的粒度为100～200目，锡粉的粒度为200～400目，铁粉的粒度为200～320目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料的：将金刚石粉5份与步骤1)得到的粉末冶金材料95份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为40～50目，采用三维混料机，混合温度为30℃，相对湿度小于20％，混合时间为60min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在8s内将压制压力由常压升高到28t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制2s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在3h内将温度升高到890℃，并维持该温度1.5h，然后在1h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油40份、硬脂酸锌12份、异丙醇48份，湿润剂的加入量为1.6g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为26℃，相对湿度小于30％，混合时间为2h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为钴，镀层厚度为6μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钛，包覆厚度为120μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约4000个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.6米/min，使用寿命达到780米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了39％。
实施例5
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉5份、铜粉30份、锡粉3份、铁粉62份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜45份、铁20份、锡8份、镍7份、钴20份，所述预合金粉的粒度为200～300目，铜粉的粒度为200～280目，锡粉的粒度为100～230目，铁粉的粒度为100～220目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将金刚石粉6份与步骤1)得到的粉末冶金材料94份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为45～55目，采用三维混料机，混合温度为20℃，相对湿度小于30％，混合时间为30min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在10s内将压制压力由常压升高到30t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制1s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在2.8h内将温度升高到940℃，并维持该温度0.7h，然后在1.6h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油45份、硬脂酸锌12份、异丙醇43份，湿润剂的加入量为2.0g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为26℃，相对湿度小于30％，混合时间为2h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为镍，镀层厚度为3μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钴，包覆厚度为150μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约2200个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.8米/min，使用寿命达到800米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了36％。
实施例6
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉7份、铜粉35份、锡粉4份、铁粉54份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜35份、铁25份、锡12份、镍3份、钴25份，所述预合金粉的粒度为100～150目，铜粉的粒度为200～300目，锡粉的粒度为300～350目，铁粉的粒度为160～280目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料的：将金刚石粉7份与步骤1)得到的粉末冶金材料93份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为55～65目，采用三维混料机，混合温度为18℃，相对湿度小于30％，混合时间为40min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在6s内将压制压力由常压升高到30t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制4s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在4.1h内将温度升高到960℃，并维持该温度0.9h，然后在1h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油45份、硬脂酸锌12份、异丙醇38份，湿润剂的加入量为1.2g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为30℃，相对湿度小于20％，混合时间为2h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为镍，镀层厚度为5μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为镍，包覆厚度为180μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约3800个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.72米/min，使用寿命达到750米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了42％。
实施例7
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉9份、铜粉25份、锡粉5份、铁粉61份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜42、铁18、锡18、镍12、钴10，所述预合金粉的粒度为100～200目，铜粉的粒度为100～220目，锡粉的粒度为200～240目，铁粉的粒度为160～260目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将金刚石粉7份与步骤1)得到的粉末冶金材料93份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为60～70目，采用三维混料机，混合温度为28℃，相对湿度小于20％，混合时间为50min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在8s内将压制压力由常压升高到20t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制3s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在2.2h内将温度升高到900℃，并维持该温度1.2h，然后在1.8h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油40份、硬脂酸锌12份、异丙醇48份，湿润剂的加入量为1.4g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为17℃，相对湿度小于20％，混合时间为3h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为镍，镀层厚度为10μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钛，包覆厚度为200μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约3400个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.74米/min，使用寿命达到790米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了38％。
实施例8
采用如下方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉10份、铜粉20份、锡粉5份、铁粉65份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，其中所述预合金粉为雾化粉，采用现有技术的真空气雾化法制成，包括以下重量份的原料：铜42份、铁18份、锡18份、镍12份、钴10份，所述预合金粉的粒度为100～200目，铜粉的粒度为100～220目，锡粉的粒度为200～240目，铁粉的粒度为160～260目；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将金刚石粉6份与步骤1)得到的粉末冶金材料94份混合制成混成料，所述金刚石的粒度为60～70目，采用三维混料机，混合温度为30℃，相对湿度小于30％，混合时间为20min；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中，在6s内将压制压力由常压升高到23t/cm2的压力，维持该压力进行冷压压制3s，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中，在2.1h内将温度升高到910℃，并维持该温度1.4h，然后在2h内将温度降低到室温，得到刀头。
所述步骤1)的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料混合条件如下：加入湿润剂，湿润剂的组分及重量份为甘油40份、硬脂酸锌12份、异丙醇48份，湿润剂的加入量为1.4g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，混合设备采用三维混料机，混合温度为17℃，相对湿度小于20％，混合时间为3h。
所述步骤2)的金刚石粉先经电镀预处理，镀层金属为钴，镀层厚度为10μm；然后经包覆预处理，包覆的金属为钛，包覆厚度为110μm。电镀预处理和包覆预处理方法如上文所述。
所述步骤2)的金刚石粉为经包覆预处理的金刚石粉，包覆的金属为钛，包覆处理的方法如上文所述，包覆厚度为110μm。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约3100个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到2.78米/min，使用寿命达到790米。
采用上述方法生产金刚石锯片刀头，不使用热压模具，生产成本相对于现有的金刚石锯片降低了37％。
对比例1
采用现有技术的方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照下列重量份配制金刚石锯片刀头用粉末冶金材料：铜27份、锡25份、铁22份、镍2份、预合金47份，其中预合金由下列重量份的金属组成：铁69份、钴16份、铜15份，将上述物料放入混料桶混合30min，得到金刚石锯片刀头用粉末冶金材料；
步骤2)混合金刚石与粉末冶金材料：将上述步骤1)得到的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料与金刚石混合，金刚石与金刚石锯片刀头用粉末冶金材料的重量比为4:100，将上述物料中加入湿润剂(湿润剂的组分及重量份为甘油40份、硬脂酸锌10份、异丙醇50份)，加入量为2.2g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，放入混料桶混合2～3h；
步骤3)冷压压制：将上述步骤2)得到的混合物料放入冷压模具中，冷压压制压力为5t/cm2，压制时间为5min，得到刀头冷压压坯；
步骤4)热压烧结：将步骤3)得到的刀头冷压压坯放入石墨热压烧结模具，一同放入热压烧结机中在温度850℃、压力5t/cm2的条件下，进行烧结，烧结时间为9min。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约30个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到1.8米/min，使用寿命达到500米。
对比例2
采用现有技术的方法制造金刚石锯片刀头：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照下列重量份配制金刚石锯片刀头用粉末冶金材料：铜26份、锡26份、铁24份、镍3份、预合金50份，其中预合金由下列重量份的金属组成：铁68份、钴18份、铜16份，将上述物料放入混料桶混合30min，得到金刚石锯片刀头用粉末冶金材料；
步骤2)混合金刚石与粉末冶金材料的：将上述步骤1)得到的金刚石锯片刀头用粉末冶金材料与金刚石混合，金刚石与金刚石锯片刀头用粉末冶金材料的重量比为5:100，将上述物料中加入湿润剂(湿润剂的组分及重量份为甘油40份、硬脂酸锌10份、异丙醇50份)，加入量为2.0g/kg金刚石锯片刀头用粉末冶金材料，放入混料桶混合2～3h；
步骤3)冷压压制：将上述步骤2)得到的混合物料放入冷压模具中，冷压压制压力为6t/cm2，压制时间为4min，得到刀头冷压压坯；
步骤4)热压烧结：将步骤3)得到的刀头冷压压坯放入热压烧结模具，一同放入热压烧结机中在温度860℃、压力4t/cm2的条件下，进行烧结，烧结时间为15min。
本批次得到金刚石锯片成品刀头约28个。
将得到的金刚石锯片刀头焊接到基体外侧，制成直径400mm，刀头高度15mm的金刚石锯片。采用水泥混凝土路面(标准C30水泥，混凝土用石为鹅卵石，切割深度50mm)对得到的金刚石锯片进行测试，其切割速度达到1.8米/min，使用寿命达到500米。
综上所述，与现有的工艺相比，采用本发明的金刚石锯片刀头制备方法，不使用热压烧结模具；使采用该制备方法得到的刀头制造金刚石锯片的使用寿命增加40％～60％，并使其钻削速度提高了44％～56％，生产成本降低了31％以上，刀头的生产效率提高10倍。

Claims (7)

1.一种金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)预备粉末冶金材料：按照如下重量份取预合金粉3～10份、铜粉20～40份、锡粉1～5份和铁粉45～70份，混合形成金刚石锯片刀头用粉末冶金材料；其中所述预合金粉包括以下重量份的原料：铜30～50份、铁15～35份、锡5～20份、镍3～15份、钴10～30份；
步骤2)混合金刚石粉与粉末冶金材料：将经过预处理的金刚石粉2～7份与步骤1)得到的粉末冶金材料93～98份混合制成混成料；所述经过预处理的金刚石粉包括先经过电镀预处理，电镀层厚度为2～10μm，再经过包覆预处理，包覆层厚度为50～200μm，所述金刚石粉的粒度为25～70目；
步骤3)冷压压制：将步骤2)得到的混成料投入冷压模具中进行冷压压制，得到冷压压坯；
步骤4)烧结：将步骤3)得到的冷压压坯放入烧结设备中进行烧结，得到刀头。
2.根据权利要求1所述金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，所述预合金粉为雾化粉，其粒度为100～400目，铜粉的粒度为100～400目，锡粉的粒度为100～400目，铁粉的粒度为100～400目。
3.根据权利要求1所述金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，所述步骤2)电镀层的金属包括镍、钴、铬中的至少一种，所述包覆层的金属包括与金刚石具有良好润湿角和能形成强碳化物的金属的至少一种，所述与金刚石具有良好润湿角和能形成强碳化物的金属包括钴、镍、钛。
4.根据权利要求1所述金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，所述步骤3)中冷压压制的压力为20～30t/cm2，冷压压制的时间为1～5s。
5.根据权利要求1所述金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，所述步骤4)中烧结的温度为870～970℃，烧结的时间为3～6h。
6.根据权利要求1所述金刚石锯片刀头制备方法，其特征在于，所述步骤4)烧结是在氢气气氛下进行烧结。
7.一种金刚石锯片刀头，其特征在于，所述金刚石锯片刀头包括采用权利要求1至6任一项所述金刚石锯片刀头制备方法得到的刀头。
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