一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法
【專利摘要】一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，配置原料，30～60份Fe,20～60份Cu，2～4份Al，5～10份磷銅，0～10份Sn，0～8份Ni，0～30份Co；進行熔煉水霧化制粉處理，得到預合金粉末前驅(qū)體粉末；進行烘干；進行靜態(tài)氧化；還原處理；采用200目篩網(wǎng)進行篩分，得到氧化鋁彌散預合金粉。本發(fā)明生產(chǎn)周期短；生產(chǎn)成本低；胎體強度強度高、耐磨性高；粉末粒度可控。
【專利說明】一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金剛石胎體材料領域，具體涉及一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，適用于金剛石工具行業(yè)。

【背景技術】
[0002]預合金粉被定義為:一種金屬粉由兩種或者更多的元素組成，這些元素通過機械手段或者其他手段已經(jīng)完全融合。一種氧化鋁彌散預合金粉制備過程中，A1203均勻彌散到預合金粉末中，對預合金粉強度，硬度等方面進行強化處理，一方面增加胎體的強度，硬度，另一方面彌散復合對胎體的綜合性能有較大的提升。現(xiàn)階段A1203彌散預合金粉的制備主要是采用化學法生產(chǎn)進行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在于提供了一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，方法易行，操作簡便，以水霧化一種氧化鋁彌散預合金粉為基礎，通過還原過程中高溫擴散、蒸發(fā)凝聚原理，生產(chǎn)出含氧化鋁的彌散預合金粉，其具有耐磨性好、鋒利度高等優(yōu)點。
[0004]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術措施:
[0005]一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，其步驟為:
[0006]步驟1、配置原料:
[0007]
原料質(zhì)量份數(shù)
Fe30?60 份，
Cu20?60 份，
Al2~4 份，
磷銅5?10份，
Sn0?10份，
Ni0?8份，
Co0?30份；
[0008]步驟2、對上述配制的金屬進行熔煉水霧化制粉處理，壓力30?70mpa，水流量為50?80(l/min)得到預合金粉末前驅(qū)體；
[0009]步驟3、對步驟2處理后的粉末進行烘干，烘干溫度控制在150?200°C，烘干時間為2?4h ;
[0010]步驟4、烘干后的粉末進行氧化處理，采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化,氧化時間為Ih?2h，氧化溫度控制在300?600°C，
[0011]步驟5、利用還原爐對混合后的粉末做還原處理，還原溫度為400?800°C，氫氣流量控制在20m3/h?30m3/h，還原時間不低于2h ；
[0012]步驟6、采用200目篩網(wǎng)進行篩分，得到氧化鋁彌散預合金粉。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果:
[0014]I)生產(chǎn)周期短；生產(chǎn)成本低；
[0015]2)胎體強度強度高、耐磨性高；
[0016]3)粉末粒度可控。

【具體實施方式】
[0017]為了更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，其步驟為:
[0018]實施例1:
[0019]步驟1、水霧化制備預合金粉，合金粉中元素含量:
[0020]
原利質(zhì)量份數(shù)
Fe30 份，
Cu55 份，
Al4 份，
磷銅5份，
Sn6 份。
[0021]步驟2、利用步驟I中的原料，采用熔煉水霧化制粉成套設備(可選用邯鄲蘭德霧化制粉設備有限公司生產(chǎn)的)制備一種氧化鋁彌散預合金粉前驅(qū)體；熔煉水霧化制粉中，壓力 50mpa,水流 60 (Ι/min)。
[0022]步驟3、利用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器(可選用SZG系列)對預合金粉進行烘干處理，烘干溫度為150°C，烘干時間為2h。
[0023]步驟4、采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化，氧化溫度為400°C，氧化時間為2h。
[0024]步驟5、利用還原爐(可選用RDTQ-20-8型號的還原爐)對粉末做還原處理，還原溫度為670°C，氫氣流量為20m3/h，還原時間為2.5h ；
[0025]步驟6、采用200目的三次元振動篩(可選用新鄉(xiāng)市先鋒振動機械有限公司的XF三次元振動篩)篩分去除大顆粒，得到符合需求的預合金粉。
[0026]200kg產(chǎn)品，從投料到產(chǎn)品制備出來，其總周期為15h。
[0027]實施案例I制備粉末與不含氧化鋁彌散粉末進行對比檢測如下:
[0028]表I實施例1制備粉末與對比預合金粉末I的原料配比
序號樣品

Fe Cu NiSn CuPAl
~本發(fā)明制備粉末I ~30 55 O6^~54~
^對比預合金粉末I ^34 60 O6^^O(Π
[0029]利用磨耗實驗進行測量胎體的磨損度，具體方式是采用長江精工生產(chǎn)熱壓機，35mpa的壓力，820°C燒結溫度，采用石墨模具，壓制燒結Imin,制備1mm高,直徑為1mm的圓柱體,放入用細Fe絲編制的間隙為Imm2的原型旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)(長92mm,直徑為95mm),以1200r/min的速度轉(zhuǎn)動15min,以重量的損失作為強度指標,磨損度計算方式如下:
[0030]
m (Jl =燈:十廣卞巧(.f1、X I ()()%

丨__川樸:休小111:
[0031]
表2實施例1的制備的預合金粉與對比預合金粉末I的強度對比表
__生坯強度對比_

磨損度本發(fā)明制備粉末I^
對比預合金粉末I6%
[0032]由上表可見，耐磨性顯著提升。
[0033]金剛石工具結塊生產(chǎn)中，絕大部分硬度都采用洛氏硬度進行硬度的測試，依據(jù)GB/T230-91標準進行測試。制作成外形尺寸為55x10x10mm3的棒形復合體在石墨磨具中進行熱壓燒結lmin，溫度為820°C，壓力為35mpa，測量硬度:
[0034]
—表3實施例1的制備的預合金粉與對比預合金粉末I的硬度對比表
__硬度對比_
M硬度(HRB)
本發(fā)明制備粉末I^
對比預合金粉末I102
[0035]根據(jù)硬度檢測，硬度顯著提升，其硬度值適合金剛石工具的需求。
[0036]實施例2:
[0037]步驟1、水霧化制備預合金粉，合金粉中元素含量:
[0038]原料質(zhì)量份數(shù)
Fe40 份，
Cu40 份，
Ni5 份，
Sn5 份，
磷銅7份，
Al^ I刀
[0039]步驟2、利用步驟I中的原料，采用熔煉水審化制粉成套設備(可選用邯鄲蘭德霧化制粉設備有限公司生產(chǎn)的)制備一種氧化鋁彌散預合金粉前驅(qū)體；熔煉水霧化制粉中，壓力 60mpa,水流 70 (Ι/min)。
[0040]步驟3、利用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器(可選用SZG系列)對預合金粉進行烘干處理，烘干溫度為150°C，烘干時間為2h ；
[0041]步驟4、采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化，氧化溫度為300°C，氧化時間為2h。
[0042]步驟5、利用還原爐(可選用RDTQ-20-8型號的還原爐)對粉末做還原處理，還原溫度為700°C，氫氣流量為20m3/h，還原時間為2.5h ；
[0043]步驟6、采用200目的三次元振動篩(可選用新鄉(xiāng)市先鋒振動機械有限公司的XF三次元振動篩)篩分去除大顆粒，得到符合需求的預合金粉。
[0044]200kg產(chǎn)品，從投料到產(chǎn)品制備出來，其總周期為15h。實施案例2制備粉末與不含氧化鋁彌散粉末進行對比檢測如下:
[0045]
表4實施例2制備粉末與對比預合金粉末2的原料配比

成分
序號樣品

Fe Cu NiSn CuP Al
^本發(fā)明制備粉末2 ^40 40 55^^7 3^
^對比預合金粉末2 ^43 47 55^^O (T^
[0046]利用磨耗實驗進行測量胎體的磨損度，具體方式是采用長江精工生產(chǎn)熱壓機，35mpa的壓力，820°C燒結溫度，采用石墨模具，壓制燒結lmin,制備1mm高,直徑為1mm的圓柱體,放入用細Fe絲編制的間隙為Imm2的原型旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)(長92mm,直徑為95mm),以1200r/min的速度轉(zhuǎn)動15min,以重量的損失作為強度指標,磨損度計算方式如下:
[0047]
肷損設=X 100%


Μ + ι:休巾:.||丨:
[0048]表5實施例2的制備的預合金粉與對比預合金粉末2的強度對比表
__生坯強度對比_
_^__磨損度_
本發(fā)明制備粉末2^
對比預合金粉束^5%
[0049]由上表可見，耐磨性顯著提升。
[0050]金剛石工具結塊生產(chǎn)中，絕大部分硬度都采用洛氏硬度進行硬度的測試，依據(jù)GB/T230-91標準進行測試。制作成外形尺寸為55x10x10mm3的棒形復合體在石墨磨具中進行熱壓燒結lmin，溫度為820°C，壓力為35mpa，測量硬度:
[0051]
表6實施例2的制備的預合金粉與對比預合金粉末2的硬度對比表硬度對比
粉末硬度(HRB)
本發(fā)明制備粉末2112
對比預合金粉末2103
[0052]根據(jù)硬度檢測，硬度顯著提升，其硬度值適合金剛石工具的需求。
[0053]實施例3:
[0054]步驟1、水霧化制備預合金粉，合金粉中元素含量:
[0055]
原料質(zhì)量份數(shù)
[0056]
Fe 60 份，
Cu 20 份，
Ni 6 份，
Sn 3 份，
磷銅 9份，
Al 2 份。
[0057]步驟2、利用步驟I中的原料，采用熔煉水霧化制粉成套設備(可選用邯鄲蘭德霧化制粉設備有限公司生產(chǎn)的)制備一種氧化鋁彌散預合金粉前驅(qū)體；熔煉水霧化制粉中，壓力 50mpa,水流 70 (Ι/min)；
[0058]步驟3、利用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器(可選用SZG系列)對預合金粉進行烘干處理，烘干溫度為150°C，烘干時間為2h ；
[0059]步驟4、采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化，氧化溫度為500°C，氧化時間為Ih0
[0060]步驟5、利用還原爐(可選用RDTQ-20-8型號的還原爐)對粉末做還原處理，還原溫度為760°C，氫氣流量為30m3/h，還原時間為3h ；
[0061]步驟6、采用200目的三次元振動篩(可選用新鄉(xiāng)市先鋒振動機械有限公司的XF三次元振動篩)篩分去除大顆粒，得到符合需求的預合金粉。
[0062]200kg產(chǎn)品，從投料到產(chǎn)品制備出來，其總周期為15h。
[0063]實施案例3制備粉末與不含氧化鋁彌散粉末進行對比檢測如下:
[0064]
表7實施例3制備粉末與對比預合金粉末3的原料配比

成分
號樣品

Fe Cu NiSn CuP Al
~本發(fā)明制備粉末3 ~60 20 63~~9 2~
^^對比預合金粉末3 ^29 63^^O (T^
[0065]利用磨耗實驗進行測量胎體的磨損度，具體方式是采用長江精工生產(chǎn)熱壓機，35mpa的壓力，820°C燒結溫度，采用石墨模具，壓制燒結lmin,制備1mm高,直徑為1mm的圓柱體,放入用細Fe絲編制的間隙為Imm2的原型旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)(長92mm,直徑為95mm),以1200r/min的速度轉(zhuǎn)動15min,以重量的損失作為強度指標,磨損度計算方式如下:
[0066]
讓設=XI()()%


M+ 1:休'K ii?:
[0067]
表8實施例3的制備的預合金粉與對比預合金粉末3的強度對比表
__生坯強度對比_
iyS磨損度本發(fā)明制備粉末3^
對比預合金粉末34%
[0068]由上表可見，耐磨性提升。
[0069]金剛石工具結塊生產(chǎn)中，絕大部分硬度都采用洛氏硬度進行硬度的測試，依據(jù)GB/T230-91標準進行測試。制作成外形尺寸為55x10x10mm3的棒形復合體在石墨磨具中進行熱壓燒結lmin，溫度為820°C，壓力為35mpa，測量硬度:
[0070]表9實施例3的制備的預合金粉與對比預合金粉末3的硬度對比表
__硬度對比_
M硬度(HRB)
本發(fā)明制備粉末3
對比預合金粉末3112
[0071]根據(jù)硬度檢測，硬度顯著提升，其硬度值適合金剛石工具的需求。
[0072]實施例4:
[0073]步驟1、水霧化制備預合金粉，合金粉中元素含量:
[0074]
原料質(zhì)量份數(shù)
Fe30 份，
Cu20 份，
Al2 份，
磷銅5份
[0075]步驟2、利用步驟I中的原料，采用熔煉水霧化制粉成套設備(可選用邯鄲蘭德霧化制粉設備有限公司生產(chǎn)的)制備一種氧化鋁彌散預合金粉前驅(qū)體；熔煉水霧化制粉中，壓力 3Ompa,水流 5O (Ι/min)。
[0076]步驟3、利用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器(可選用SZG系列)對預合金粉進行烘干處理，烘干溫度為150°C，烘干時間為2h。
[0077]步驟4、采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化，氧化溫度為300°C，氧化時間為Ih0
[0078]步驟5、利用還原爐(可選用RDTQ-20-8型號的還原爐)對粉末做還原處理，還原溫度為400°C，氫氣流量為20m3/h，還原時間為2h ；
[0079]步驟6、采用200目的三次元振動篩(可選用新鄉(xiāng)市先鋒振動機械有限公司的XF三次元振動篩)篩分去除大顆粒，得到符合需求的預合金粉。
[0080]200kg產(chǎn)品，從投料到產(chǎn)品制備出來，其總周期為15h。
[0081]實施案例I制備粉末與不含氧化鋁彌散粉末進行對比檢測如下:
[0082]
表10實施例4制備粉末與對比預合金粉末4的原料配比

成分序號樣品 ------

Fe Cu NiSn CuP Al
~本發(fā)明制備粉末4 ~30~1 ~20~~OO 5 2~
2 對比預合金粉末4 34 60 O6 O 「
[0083] 利用磨耗實驗進行測量胎體的磨損度，具體方式是采用長江精工生產(chǎn)熱壓機，35mpa的壓力，820°C燒結溫度，采用石墨模具，壓制燒結lmin,制備1mm高,直徑為1mm的圓柱體,放入用細Fe絲編制的間隙為Imm2的原型旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)(長92mm,直徑為95mm),以1200r/min的速度轉(zhuǎn)動15min,以重量的損失作為強度指標,磨損度計算方式如下:
[0084]
Jn-1 wJCl =休 X I ()()%
M1:休 IR ,V:
[0085]
表11實施例4的制備的預合金粉與對比預合金粉末4的強度對比表
__生坯強度對比_
_W__磨損度_
本發(fā)明制備粉末44%
對比預合金粉末46%
[0086]由上表可見，耐磨性顯著提升。
[0087]金剛石工具結塊生產(chǎn)中，絕大部分硬度都采用洛氏硬度進行硬度的測試，依據(jù)GB/T230-91標準進行測試。制作成外形尺寸為55x10x10mm3的棒形復合體在石墨磨具中進行熱壓燒結lmin，溫度為820°C，壓力為35mpa，測量硬度:
[0088]
表12實施例4的制備的預合金粉與對比預合金粉末4的硬度對比表
__硬度對比_
—粉末硬度(HRB)
本發(fā)明制備粉末4115
對比預合金粉末4102
[0089]根據(jù)硬度檢測，硬度顯著提升，其硬度值適合金剛石工具的需求。
[0090]實施例5:
[0091]步驟1、水霧化制備預合金粉，合金粉中元素含量:
[0092]
原料質(zhì)量份數(shù)
Fe60 份，
Cu60 份，
Al4 份，
磷銅10份，
Sn10 份，
Ni8 份，
Co30 份;
[0093]步驟2、利用步驟I中的原料，采用熔煉水霧化制粉成套設備(可選用邯鄲蘭德霧化制粉設備有限公司生產(chǎn)的)制備一種氧化鋁彌散預合金粉前驅(qū)體；熔煉水霧化制粉中，壓力 70mpa,水流 80 (Ι/min)。
[0094]步驟3、利用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器(可選用SZG系列)對預合金粉進行烘干處理，烘干溫度為200°C，烘干時間為4h。
[0095]步驟4、采用馬弗爐，把粉末裝盤裝入，進行靜態(tài)氧化，氧化溫度為600°C，氧化時間為2h。
[0096]步驟5、利用還原爐(可選用RDTQ-20-8型號的還原爐)對粉末做還原處理，還原溫度為800°C，氫氣流量為30m3/h，還原時間為3h ；
[0097]步驟6、采用200目的三次元振動篩(可選用新鄉(xiāng)市先鋒振動機械有限公司的XF三次元振動篩)篩分去除大顆粒，得到符合需求的預合金粉。
[0098]200kg產(chǎn)品，從投料到產(chǎn)品制備出來，其總周期為16h。
[0099]實施案例I制備粉末與不含氧化鋁彌散粉末進行對比檢測如下:
[0100]
表13實施例5制備粉末與對比預合金粉末5的原料配比

成分
序號樣品

Fe Cu Ni Co Sn CuP Al
Γ~~本發(fā)明制備粉末560 60 8 30 K) 10 I
^^對比預合金粉末5 34 60 O O 6 O I)
[0101]利用磨耗實驗進行測量胎體的磨損度，具體方式是采用長江精工生產(chǎn)熱壓機，35mpa的壓力，820°C燒結溫度，采用石墨模具，壓制燒結lmin,制備1mm高,直徑為1mm的圓柱體,放入用細Fe絲編制的間隙為Imm2的原型旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)(長92mm,直徑為95mm),以1200r/min的速度轉(zhuǎn)動15min,以重量的損失作為強度指標,磨損度計算方式如下:
[0102]
?η 損設=X I ()()(?

M+ 1:休 W
[0103]
_表14實施伊j 5的擊!j備的予頁合金粉與對比予頁合金粉末5的強度對比表
__生坯強度對比_
___磨損度_
本發(fā)明制備粉末52%
對比預合金粉末57%
[0104]由上表可見，耐磨性顯著提升。
[0105]金剛石工具結塊生產(chǎn)中，絕大部分硬度都采用洛氏硬度進行硬度的測試，依據(jù)GB/T230-91標準進行測試。制作成外形尺寸為55x10x10mm3的棒形復合體在石墨磨具中進行熱壓燒結lmin，溫度為820°C，壓力為35mpa，測量硬度:
[0106]
表15實施例5的制備的預合金粉與對比預合金粉末5的硬度對比表
__硬度對比_
SS硬度(HRB)
~本發(fā)明制備粉末5
對比預合金粉末5log
[0107] 根據(jù)硬度檢測，硬度顯著提升，其硬度值適合金剛石工具的需求。
【權利要求】
1.一種氧化鋁彌散預合金粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、配置原料:J￥tl質(zhì)量份數(shù)Fe30?60 份，Cu20?60 份，Al2?4份，磷銅5?10汾，Sn0?10份，Ni0?8份，CoO?30份； 步驟2、對上述配制的金屬進行熔煉水霧化制粉處理，壓力30?70mpa，水流量為50?80升/min，得到預合金粉末前驅(qū)體粉末； 步驟3、對步驟2處理后的粉末進行烘干，烘干溫度控制在150?200°C，烘干時間為2 ?4h ; 步驟4、步驟3中烘干后的粉末進行靜態(tài)氧化，氧化時間為Ih?2h，氧化溫度控制在300 ?600。。； 步驟5、利用還原爐對步驟4處理后的粉末做還原處理，還原溫度為400?800°C，氫氣流量控制在20m3/h?30m3/h，還原時間不低于2h ； 步驟6、采用200目篩網(wǎng)進行篩分，得到氧化鋁彌散預合金粉。
【文檔編號】B22F9/22GK104148661SQ201410447051
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】郭殿月, 王騰吉, 何南兵, 谷斌 申請人:湖北鄂信鉆石科技股份有限公司