金刚石锯片刀头铁基胎体研制

非金属矿 总第 114期 ＼ 4 中南工业大学隆威博定发 摘要 在压力】5MPa 温度840--90f~}下，烧结3 5mi¨所得奎刚 锯片刀 宅圭基胖沣 体．而 成丰却下降 1 4／5 关键词 竺 生 、 苎 、毪墨壁 ， ， 目前，直径在 1600ram 以上的金刚石大 锯片，其刀头多采用钴基胎体。由于钴价格 昂贵，且我国钴资源贫乏，所以许多学者正进 行 Fe、Ni代 C0的研究。捷克以 Fe、Al、Cu 等为主要成份的胎体配方(1983年专利)，适 用于切削耐磨的砼及花岗岩等；近年来，日本 的铸铁屑(粘结材料)金刚石砂轮，使用效果 很好。国内学 者李 东春 (1992)也 进行 了这方 面的研究，但固成形 压力大(800MPa)、烧结 温度高 (1100℃)、保温 时 间长 (30rain)、工 艺 过程难以控制等，限制了它的发展；吴贻昆等 (1984)对铁基材料进行了表面分析，但没有 给出试验胎体的组成；核工业部 303队采用 铁、镍等预合金代钴，生产 150～ll0小锯 片，取得了较好的效果。 1 问题及解决措施 目前，导致铁基胎体未能广泛应用的主 要问题以及我们所采取的相应解决措施，包 括以下几个方面；①铁粉活性很大，特别是细 粒的铁粉更容易氧化。为解决这个问题，我 们进行了两个方面的改进 ：一是从烧结环境 人手，利用保护气氛来防止铁粉在烧结过程 中的氧化；再是从粉末本身出发，采用羰基铁 和铁的预台 金粉末，效果很 好。② 铁是 一种 强碳化物形成元素，它在高温下，能强烈地熔 蚀碳(金刚石)，形成 Fe c，丽在这种情况下， 1996．t)6．25啦稿 ．07．12停 回 1U I l刃 次 Fe C j 不稳 定，随 着温度 的 降骶 ，它 喜发 生 分解， 成铁和石墨，即发J丰石墨化 析出的 石墨报软，对胎体 的性能 影响很大 ，到而石墨 化现象耍尽量避免或消除 我们在实验过程 中 添加 一些熔点较 低的元素(如 Mn、Sn zn)，使硗结溢度从 900~2左右，降至840C左 右；保温时间从 5min，降至 3 5min互右。另 外，对金刚石表面进行 Nj—cr或 T 复合 镀膜处理，基本避 免了金刚石的石墨化=③ 铁基胎体的抗冲击性能差，对此，我们加入了 一 定量的 Mn，以提高其高温抗冲击 性能 2 实验过程 在实验 中所 用的原料有 Fe、Fe-Mn Ni 合金、Co、Ni、Ti、Mn和 663Cu粉，纯 度在 99％以 上，粒度 200目 下 (细 )= 2．1 配方 本实验所用配方 见表 l。 2．2 烧结条件 将混好的粉末装八石墨模 具中，在电阻 炉 中进行 热压。烧结温度为 840～900℃，保温时间为 3 5～4min，烧结压 力为 l5MPa。 3 胎体性能分析 眙体抗弯强度和硬度，分别在材料试验 机和洛氏硬度计上测试；而耐磨性的州试，则 是利用在一定的压力和时间条件下，胎体块 与砂轮对磨，然后据对磨前后胎体块的重量 差，确定其耐磨性(表 2)。为了便于比较．表 2中还列八了在相 同烧结条件下，钴基胎体 的性能。 一 56 制 研 胎 基 铁 头 刀 片 锯 石 刚 金 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 1 实验之胎俸配方IWt％ Fe⋯M N．§ ± WC 663Cu Cr L FI 75 ： F2 75 F3 75 F4 65 F5 65 F6 75 F7 6I 5 3 5 I 5 F8 58 5 6 5 】 5 F9 58 5 6 5 F10 58 5 6 5 I 5 F11 56 6 5 1 5 注：配：『中．Fe．MnN一台 空各组 份的配 比不相 同 表 2 铁、钴基胎体力学性能对比 从表 2可知，编号为 F1 ～F6 的铁基 胎体，其抗弯强度和耐磨}生均偏低，说明这组 配方未达到生产所要求的性能。对此，我们 改进 了配 方 (如 表 1中 F7 ～F11 )，而 对 (上接 第19万)磨工 艺，使用较 小型的砂磨 机．生产效率较低 。还 有一些 厂家用气 流磨 干法生产重钙，但细度只能达到填料级水平， 且能耗高。 Fe Mn—Ni台金粉末中各相配比的调整，主要 改变了配方 中 Mn的 占量。通过测试发现， 随昔 Mn含量的增加．胎体抗弯强度有所提 高：为了提高眙体的耐磨性，在胎体配方中力Il 入了 WC．随着其加入量的增加，耐磨性也增 加；胎体中的 Ni、Q 可以提高艟体的粘结强 度却对金刚石的粘结力。 通过实验我们得出下述论 ：在胎体配 方 中加八一些元素，如 Mn、Sn、Zn、WC，可 降低铁基胎体的烧结温度，提高耐磨性 及冲 击韧性，u-一般情况下可以满足生产要求；锰的 含量 能过高．它对石墨模具的侵蚀I生很大， 极 大地缩 短了模具 的寿命。 帆表 2还可看出．在 840~C～900℃热压 时，F9 配方铁基胎体的综合性能 超过 同等 条件下钻基配方的性能。 另外 对铁基胎体和 Co40％钴基胎体 啦 本 分析后，得 出 40％钴基 胎体 的 成本 为 450 元左右，而 F9 配方 的铁基胎体的成本约为 9 c)元．铁基胎体的成本比钴基胎体的成本明 降低，约为锸基的 1／5。 4 结论 铁基胎体中的 cr，可 提高胎体的包镶 能力；铁基胎体 中的 Mn．可以提高其高温抗 冲击 陆能 ；本实验 所得 的一种铁基胎体，其 眭 能达到了 Cc40％的钴基 胎体 的性 能，而其成 本 『j只有该钴基胎体的五分之一。这对降f 金刚石锯 片的 生产 成本，进而 促进 石材 工业 的发展．部有重要意 义。 5 参考文献 1 李 喜 等 詹料 詹具 与唐 削．1992．4(2) 2 手主喜 等 柠 柬冶 垒牲 求 ．I992．1(33) 3 黠 昆等 1 094 4-奎国拧柬 冶 奎芈卓 喜 讫 I 关 嵛抖 随着唐山年产 1万 t填料级和五千 t涂 料级全自动研磨碳酸钙工程的投产 标志着 中国超细重钙的生产技术水平，将步入世界 先进行列。 57 —— 维普资讯 http://www.cqvip.com