专利名称：用于金刚石工具制造的铜基粘结剂的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及粉末冶金，更具体地说，涉及复合材料的生产方法，本发明可用于制造适合于建筑工业和石材加工中需要的金刚石工具所用的铜基粘结剂，包括不同设计的用于高速公路和跑道维修、冶金厂和核电站的翻新、桥梁及其它建筑物改造的分段裁切砂轮，以及用于切割高强度钢筋混凝土的钻头和分段裁切砂轮。粘结剂影响工具的设计。粘结剂决定外壳材料的选择和将金刚石焊层与该外壳层结合(bounding)的方法。粘结剂的物理和机械特性决定了磨料金刚石工具的潜在的形状和大小。
背景技术：
已知一种钻石工具粘结剂(RU 2286241C2，公开于2006. 07. 07)包括一种选自元
素周期表中铁族的金属、碳化钛和一种金属/非金属化合物。所述粘结剂还包括用于增加粘结剂强度和金刚砂粘合性的碳化锆。所述已知的粘结剂的缺点是使用了昂贵并且有害的钴，对高强度钢筋混凝土的切割速度降低，且工具寿命更短。此处公开的发明的原型是一种由铜基和锡、镍、铝和超细粒度金刚石添加剂组成的金刚石工具粘结剂(RU 2172238C2，公开于2001.08.20，分类号8240 3/06)。所述材料的缺点是耐磨性、硬度、强度和冲击韧性不足。本发明的目的是提供具有更高耐磨性、硬度、强度和冲击韧性的金刚石工具粘结剂而不必显著提高需要的烧结温度。
发明内容
以下是根据此处公开的发明提供的金刚石工具粘结剂的几种实例，其中所述目的是通过添加作为主要的粘结剂成分的铜族金属和纳米粉末形式的合金添加剂达到的。铜基金刚石工具粘结剂含有如下比例的成分，Wt. % (重量百分比)Cu (铜)=30 60Fe(铁)=20 35Co (钴)=10 15Sn(锡)=O 10.5WC (碳化鹤)=O 2O合金添加剂=I 15。合金添加剂是以6 25m2/g比表面积纳米粉末的形式添入。在特定的实施方案中，合金添加剂可以是碳化钨或钨或钥或氧化铝或二氧化锆或碳化铌和/或氮化硅。在本发明的另一实施方案中，铜基金刚石工具粘结剂含有如下比例的成分，Wt. %(重量百分比)
Cu (铜)=30 60Fe (铁)=20 35Co (钴)=10 15Sn(锡)=O 10.5WC (碳化钨)=O 20合金添加剂=O. 01 5。合金添加剂是以75 150m2/g比表面积纳米粉末的形式添入。在特定的实施方案中，合金添加剂包含碳纳米管或纳米粒金刚石。在本发明的上述任何一个实施方案中，粘结剂中铜、铁、钴和强化纳米粒子的存在可以使粘结剂满足以下要求a)对金刚石具有良好的润湿性；b)金刚砂的强粘合性；c)自锐性，即由于金刚砂变钝导致粘结剂损坏，所以钝的金刚砂剥落以露出新的金刚砂的切割面；d)足够的热稳定性和高导热系数；e)对所处理的材料的最小的摩擦比率；f)接近金刚石的线膨胀系数；g)与所处理的材料和冷却剂不发生化学反应。以上公开的成分中的合金添加剂为粘结剂提供了高硬度、高温强度和热稳定性，并由此增加了切割速度和工具寿命。对于本发明的第一实施方案，合金添加剂的含量低于此处提供的范围的下限(lwt. % )，对于粘结剂的有效的弥散硬化是不足的，它们几乎不影响合成材料的结构和性能。然而，如果合金添加剂的含量高于此处提供的范围的上限(15wt. %)，则纳米成分的含量太高。与铜相比，由于合金添加剂更加耐火，更加坚硬且有更高的弹性模量，它们使内应力集中，因此使材料表现出明显的脆性行为，降低了粘结剂的强度和耐磨性，增加了所需的烧结温度和降低了(compromising)压缩性。所述合金添加剂的浓度范围(I 15wt. % )只适用于6 25m2/g比表面积纳米粉末，因为理论和试验数据表明，弥散硬化的效率不仅取决于合金中纳米粒子的含量，还取决于它们的平均尺寸，该平均尺寸可以从纳米粉末的比表面积计算出。对于本发明的第二实施方案，合金添加剂的含量低于此处提供的范围的下限(O. Olwt. % )，对于粘结剂的有效的弥散硬化是不足的，它们几乎不影响合成材料的结构和性能。然而，如果合金添加剂的含量高于此处提供的范围的上限(5wt. % )，则纳米成分的含量过高。与铜相比，由于合金添加剂是更加耐火，坚硬且有较高的弹性系数，它们使内应力集中，因此造成材料表现出明显的脆性，降低了粘结剂的强度和耐磨性，增加了所需的烧结温度和降低了压缩性。所述合金添加的剂含量范围(O. 01 5wt. % )只适用于75 150m2/g比表面积纳米粉末，因为理论和试验数据表明，弥散硬化的效率不仅取决于合金中纳米粒子的含量，还取决于它们的平均尺寸，该平均尺寸可以从纳米粉末的比表面积计算出。发明的实施方式
粘结剂可以使用粉末冶金的方法生产烧结然后在烧结温度浓缩。这种方法因为加热到烧结温度，暴露在烧结温度、浓缩和冷却到室温的总持续时间是在15分钟内，因而有较高的产量。工作室内的高加热速率和均匀的温度分布是使电流通过作为冲模(die)的烧结模具提供的。在暴露于烧结温度后立即压缩，产生产品所需的密度和形状。该冲模设计允许在惰性环境或防护环境中实施加工，以提高工具的质量。表I 3所示的例子说明了根据本发明的第一实施方案的粘结剂的性能是如何依赖于粘结剂成分和合金添加剂的含量的。表1.粘结剂性能相对于纳米粒碳化钨WC浓度
权利要求
1.铜基粘结剂，用于制造含有6 25m2/g比表面积纳米粉末合金的金刚石工具，按以下成分比wt. %进行添加Cu=30 60Fe=20 35Co=10 15Sn=O 10. 5WC=O 20合金添加剂=I 15。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述的合金添加剂是碳化钨或钨或钥或氧化铝或二氧化锆或碳化铌和/或氮化硅。
3.铜基粘结剂，用于制造含有75 150m2/g比表面积纳米粉末合金的金刚石工具，按以下成分比wt. %进行添加Cu=30 60Fe=20 35Co=10 15Sn=O 10. 5WC=O 20合金添加剂=0.01 5。
4.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述的合金添加剂是以碳纳米管或以纳米粒金刚石的形式存在。
全文摘要
本发明涉及粉末冶金，更确切地说，涉及复合材料的生产方法，本发明可用于制造建筑工业和石材加工中需要的金刚石工具的铜基粘结剂。该铜基粘结剂包括以下比率(wt.％)的成分铜(30～60)，铁(20～35)，钴(10～15)，锡(0～10.5)，碳化钨(0～20)以及合金添加剂。根据第一个变型方式，合金添加剂是以6～25m2/g比表面积纳米粉末的形式添入，重量百分比为1～15％。根据第二变型方式，合金添加剂是以75～150m2/g比表面积纳米粉末的形式添入，重量百分比为0.01～5％。粘结剂具有高耐磨性，而且不会显著提高所需要的烧结温度，同时还具有高的硬度、强度和耐冲击韧性。
文档编号B24D3/06GK103038025SQ201180011937
公开日2013年4月10日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年3月1日
发明者叶夫根尼·阿里桑德罗维奇·赖巴舍夫, 弗拉基米尔·阿莱克瑟维奇·安德烈耶夫, 维多利亚·弗拉基米尔洛夫娜·库尔巴特齐娜, 亚历山大·阿纳托勒维奇·扎伊采夫, 达娅·安德烈夫娜·斯多洛恩科, 谢尔盖·伊万诺维奇·洛巴索夫 申请人:俄罗斯联邦政府预算机构《联邦军事、特殊及双用途智力活动成果权利保护机构》, 国立科技与理工学院