CN112620627A

CN112620627A - 表面纳米化改性的金属粉末及其应用

Info

Publication number: CN112620627A
Application number: CN202011512706.8A
Authority: CN
Inventors: 郑日升
Original assignee: Hunan Forlong Advanced Materials Co ltd
Current assignee: Hunan Forlong Advanced Materials Co ltd
Priority date: 2020-12-20
Filing date: 2020-12-20
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明涉及金属粉末，具体说是表面纳米化改性的金属粉末及其应用，其中表面纳米化改性的金属粉末按照质量百分比包括以下成分：10‑70%的纳米铁镍合金，30‑90%的还原铁、磷铁或雾化粉中的至少一种，并对所述还原铁、磷铁或雾化粉进行表面纳米化处理；本发明采用的纳米铁镍合金改性粉体，具有良好的压制性能和烧结性能，本发明的金属粉末与合适比例的铜、锡配合，可以在粉末界面形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，以保留假合金状态，从而确保把持力强、锋利度好。

Description

表面纳米化改性的金属粉末及其应用

技术领域

本发明涉及金属粉末，具体说是表面纳米化改性的金属粉末及其应用。

背景技术

目前，金刚石工具是以金刚石为切磨材料、以金属粉末为胎体材料，利用粉末冶金方法，经过压制成型、烧结以及必要的后序加工制作而成。为了制作高质量的金刚石工具，通常是通过调整金属粉末配方去寻找金刚石工具的锋利度与耐磨性的平衡点。其中铁基工具价格便宜，但红硬性不佳，并且性能不稳定；铜基工具硬度低、耐磨性差，对金刚石的把持力弱，靠脱落金刚石来获得锋利度；钴基工具综合性能最佳，但价格昂贵。而现有的作为胎体材料的金属粉末一般以铁、铜为基础，这种类型的金属粉末对金刚石的把持力欠佳，耐磨性差，使用寿命短。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供可确保金刚石工具把持力强、锋利度好的表面纳米化改性的金属粉末。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：表面纳米化改性的金属粉末，其按照质量百分比包括以下成分：10-70%的纳米铁镍合金，30-90%的还原铁、磷铁或雾化粉中的至少一种。

作为优选，对所述还原铁、磷铁或雾化粉进行表面纳米化处理。

作为优选，所述表面纳米化处理的工艺为用铁镍纳米晶胶粘包覆于还原铁、磷铁或雾化粉至少一种粉末的表面，在保护气氛或者真空条件下于450-750^oC热处理6-12小时，随炉冷却到室温。

本发明还提供了表面纳米化改性的金属粉末的应用，所述表面纳米化改性的金属粉末添加铜、锡、铜锡合金或铁铜锡合金后应用于加工金刚石工具。

作为优选，应用于加工金刚石工具时，在烧结过程中，所述表面纳米化改性的金属粉末界面形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，并阻止低熔点金属流失。

从以上技术方案可知，本发明采用的纳米铁镍合金为基础粉体，具有良好的压制性能和烧结性能，而合适的铜含量可使本发明的金属粉末形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，以保留假合金状态，从而确保把持力强、锋利度好。

具体实施方式

下面结合实施例详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明提供了表面纳米化改性的金属粉末，其按照质量百分比包括以下成分：10-70%的纳米铁镍合金，30-90%的还原铁、磷铁或雾化粉中的至少一种。作为优选，本发明对所述还原铁、磷铁、雾化粉或传统粉末等进行表面纳米化处理，具体表面纳米化处理的工艺为用铁镍纳米晶胶粘包覆于还原铁、磷铁、雾化粉或传统粉末的粉末表面，在保护气氛或者真空条件下于450-750^oC热处理6-12小时，随炉冷却到室温。本发明的表面纳米化改性的金属粉末松装密度为2.45-2.55克/毫升，氧含量为0.4-0.5%，具有良好的压制性能和烧结性能。在应用它设计胎体配方时，要注意铜含量过高的问题，铁镍铜会充分合金化而使金刚石工具不锋利。因此，本发明采用较为合适的铜含量是传统配方的30-45%的1/3-1/4之间。

本发明还提供了表面纳米化改性的金属粉末的应用，所述表面纳米化改性的添加铜、锡、铜锡合金或铁铜锡合金后应用于加工金刚石工具。作为优选，应用于加工金刚石工具时，在烧结过程中，所述表面纳米化改性的金属粉末界面形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，并阻止低熔点金属流失，从而保证胎体对金刚石的把持力好，同时保证金刚石出刃高，使用过程恒稳性好。

在实施过程中，本发明的表面纳米化改性的金属粉末可用于制作石材组锯刀头的材料，如采用85%本发明的表面纳米化改性的金属粉末和15%Cu85Sn15，70%本发明的表面纳米化改性的金属粉末、28%FeCu30Sn10和2%Zn，80%本发明的表面纳米化改性的金属粉末、15%Cu、3%Sn和2%Zn等；也可用于制作陶瓷磨边轮的材料，如采用60%本发明的表面纳米化改性的金属粉末、32%Cu85Sn15和8%Sn等；还用于制作水钻头的材料，如采用80-85%本发明的表面纳米化改性的金属粉末、15%Cu85Sn15和3-5%PFe等。这些应用于加工金刚石工具的金属材料，在加工过程中，所述表面纳米化改性的金属粉末形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，以保留假合金状态，从而确保把持力强、锋利度好。

本发明的表面纳米化改性的金属粉末添加铜、锡和锌等，可以确保在740-800℃之间的烧结工艺稳定和金属粉末性能均匀，但铜、锡用量不必太高，锌的用量要求不高于锡的用量。如此可保证胎体对金刚石的把持力强，可以提高金刚石品级，降低金刚石浓度和粒度来提高加工性能。具体实施例如下，其中涉及的含量均为质量百分比。

实施例1

用20%的铁镍纳米晶包覆80%的还原铁粉，经450-750^oC在保护气氛下表面合金化处理6-10小时，冷却后获得铁镍4。用铁镍4制造金刚石陶瓷磨块，使用如下配方：

铁镍4 58%

500#铁粉 30%

铜 10%

锡 2%

具体事项：陶瓷抛光机JCO800-18 18磨头，磨头功率11KW，传送带速度9-16米/分钟，金刚石磨块L140 138*58/45*38 36#，陶瓷品种，蒙娜丽莎瓷砖 800*800*10 硬度 6级。

传统配方：速度 11m/min ，寿命 20天；

本发明配方：速度 15m/min，寿命 26天。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品的锋利度提高约20%，工作效能稳性，寿命提高约30%。

实施例2

用50%的铁镍纳米晶胶粘包覆50%的电解铁粉，经650-750^oC在保护真空条件下进行表面合金化处理8-12小时，冷却后获得铁镍10。用铁镍10，按如下配方制造花岗岩超薄组锯刀头：

铁镍10 51%

500#铁粉 30%

铜 16%

锡 3%

具体事项：龙门式组合锯石机 DPJ-1600 55KW；塔锯组合锯：450 -1600 13片，刀头尺寸 24*13*5.2，黑金沙花岗石，硬度 7级，进给深度3mm/刀。

传统配方：时效电流 80A，寿命 0.9平方米/齿；

本发明配方：时效电流 65A ，寿命 1.2 平方米/齿。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品刀头韧性好，通用性好，寿命延长30%以上。

实施例3

用30%的铁镍纳米晶胶粘包覆70%的铁铜40雾化粉末，经650-750^oC在保护真空条件下进行表面合金化处理8-12小时，冷却后获得铁铜29镍6。用铁铜29镍6，按如下配方制造陶瓷磨边轮刀头：

铁铜29镍6 45%

铁镍4 35%

铜 12%

锡 8%

具体事项：磨机转速2880RPM，功率4.5KW，磨轮规格：φ250-18*16*12 39齿，陶瓷品种：冠军瓷砖 800*800*10，硬度 6级。

传统配方：时效，28块/min；使用寿命 65小时；

本发明配方：时效，40块/min；使用寿命 126小时。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品做后磨轮，锋利又耐磨，使用寿命延长约一倍。

实施例4

用20%的铁镍纳米晶包覆80%的还原铁粉，经450-750^oC在保护气氛下表面合金化处理6-10小时，冷却后获得铁镍4。用铁镍4制造锋利型水钻头，使用如下配方：

铁镍4 78%

铜 19%

锡 3%

具体事项：标准水泥试验块 700*700*240 ，水泥标号 C40 ，钢筋直径φ18 4层，钻机：双高牌SG-200型，功率4KW ，转速800 ，钻头规格φ63- 24*10*4.0 - 5齿。

传统配方：钻进孔数 30孔，刀头剩余高度1mm ，平均时效： 5:45分钟/单孔；

本发明配方：钻进孔数 30孔，刀头剩余高度2.5mm，平均时效： 4:30分钟/单孔。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品锋利又耐磨，平均时效缩短超过20%。

实施例5

用50%的铁镍纳米晶胶粘包覆50%的电解铁粉，经650-750oC在保护真空条件下进行表面合金化处理8-12小时，冷却后获得铁镍10。用铁镍10，按如下配方制造耐磨型水钻头：

铁镍10 75%

铁铜50锡10 25%

具体事项：标准水泥试验块 700*700*240 ，水泥标号 C40；钢筋直径φ18 4层；钻机：双高牌SG-200型，功率4KW，转速800；钻头规格φ63- 24*10*4.0-5齿。

传统配方：钻进孔数 42孔，刀头剩余高度1mm，进给速度： 5:50分钟/单孔;

本发明配方：钻进孔数 55孔，刀头剩余高度1mm，进给速度： 5:50分钟/单孔。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品锋利又耐磨，效率提高超过30%。

实施例6

用50%的铁镍纳米晶胶粘包覆50%的电解铁粉，经650-750^oC在保护真空条件下进行表面合金化处理8-12小时，冷却后获得铁镍10。用铁镍10，按如下配方制造陶瓷小切割片：

铁镍10 60%

铁铜50锡10 30%

锡 10%

具体事项：Φ110- 108齿，波纹陶瓷小切割片；切割机：东成 Z1E-FF-110型，功率：1200W，钻速：13000RPM；冠军瓷砖 800*800*10；干切不加水。

传统配方：速度 900mm/min，中间变钝，打火出现烧片，寿命80M；

本发明配方：速度1300mm/min，切割平稳，不崩边，寿命 130M。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品既锋利又耐磨，手感绝好，寿命延长60%以上。

实施例7

用50%的铁镍纳米晶胶粘包覆50%的电解铁粉，经650-750^oC在保护真空条件下进行表面合金化处理8-12小时，冷却后获得铁镍10。用铁镍10，按如下配方制造墙槽片：

铁镍10 90%

铁铜50锡10 10%

具体事项：Φ159-H12，切割片；切割机：东成 Z1E-FF-180型，功率：1900W，钻速：5000 RPM；C30 混凝土墙槽，深度30mm。

传统配方：速度 1.5-1.7 m/min，中间变钝，切割面不平滑，寿命180M；

本发明配方：速度 2.0-2.1m/min，切割平稳，恒稳性好，寿命 300M。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品高档、通用，既锋利又耐磨，寿命延长60%以上。

实施例8

用10%铁镍纳米晶处理铜75-80锡15-20粉末表面，获得铁镍2铜75锡15，用于玻璃磨边轮，胎体配方如下：

铁镍2铜75锡15 70%

铁镍4 30%

具体事项：玻璃尺寸1980*980*3.2，光伏玻璃磨轮 Φ175 -10*10，JMC -18自动玻璃矩形四边磨边机，功率4KW，转速5000RPM。

传统配方1#：速度 8-10m/min，中间不锋利，寿命3.2万米；

本发明配方2#：速度12- 13m/min，磨削平稳，表面光洁完整，寿命4.5万米。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品既锋利又耐磨，寿命延长40%以上。

实施例9

用10%铁镍纳米晶处理铜75-80锡15-20粉末表面，获得铁镍2铜75锡15，用于陶瓷干磨轮，胎体配方如下：

铁镍2铜75锡15 90%

铜包石墨 7%

碳化硅 3%

具体事项：全自动干式陶瓷切割磨边生产线，磨机转速2880RPM，功率 2.2KW；磨轮规格φ250-10*10 ；陶瓷品种：墙体釉面砖 600*300*6。

传统配方：时效，33块/min，使用寿命 180小时；

本发明配方：时效 45 块/min，使用寿命260小时。

采用本发明的表面纳米化改性的金属粉末及其应用，最终产品既锋利又耐磨，寿命延长近50%，效率提高近40%。

Claims

1.表面纳米化改性的金属粉末，其特征在于按照质量百分比包括以下成分：10-70%的纳米铁镍合金，30-90%的还原铁、磷铁或雾化粉中的至少一种。

2.根据权利要求1所述表面纳米化改性的金属粉末，其特征在于：对所述还原铁、磷铁或雾化粉进行表面纳米化处理。

3.根据权利要求2所述表面纳米化改性的金属粉末，其特征在于：所述表面纳米化处理的工艺为用铁镍纳米晶胶粘包覆于还原铁、磷铁或雾化粉至少一种粉末的表面，在保护气氛或者真空条件下于450-750^oC热处理6-12小时，随炉冷却到室温。

4.一种根据权利要求1至3中任意一项所述表面纳米化改性的金属粉末的应用，其特征在于：所述表面纳米化改性的金属粉末添加铜、锡、铜锡合金或铁铜锡合金后应用于加工金刚石工具。

5.根据权利要求4所述表面纳米化改性的金属粉末的应用，其特征在于：应用于加工金刚石工具时，在烧结过程中，所述表面纳米化改性的金属粉末界面形成铁镍铜或铁镍铜锡液相包覆金刚石颗粒和粘结粉末颗粒，并阻止低熔点金属流失。