一種粒料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種胎體，具體地所述胎體包含胎體粉料和胎體成形劑以及任選的位于所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心的超硬內(nèi)核材料。本發(fā)明還公開了使用所述胎體經(jīng)燒結(jié)制備粒料的方法和所述粒料的應(yīng)用。所述制備方法成本低、工藝環(huán)保、設(shè)備簡(jiǎn)化且效率高。使用所述制備方法制得的粒料在金屬和合金中可均勻分布且內(nèi)核材料與胎層、胎層粉料間結(jié)合性能良好。
【專利說明】
一種粒料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及超硬材料領(lǐng)域，具體地涉及一種胎體及使用所述胎體經(jīng)燒結(jié)制備的粒 料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在金屬制造的切削和研磨工具上，如金剛石鋸片、刀頭及鉆頭上，常采用超硬材料 (如金剛石顆粒）作為切割和研磨的組成部分。由于金剛石與較多金屬和合金間存在較高 的界面能，因此，金剛石在較多金屬與合金中的分散性較差，局部區(qū)域存在金剛石聚集與空 缺的現(xiàn)象，影響金剛石的性能。
[0003] 因此，為了保證金剛石的均勻分布，需要選用合適的材料對(duì)金剛石進(jìn)行胎層包覆， 這樣在燒結(jié)過程中，金剛石顆粒間被包裹的胎層材料有效間隔，從而可提高金剛石產(chǎn)品的 性能。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中使用的胎層包覆方法步驟較為繁瑣，所需設(shè)備復(fù)雜，且在制備過程中 會(huì)使用大量的有機(jī)溶劑和粉塵，容易對(duì)環(huán)境造成污染。此外，使用現(xiàn)有胎層包覆技術(shù)制備的 包覆胎層的金剛石粒料中，胎層與金剛石材料的結(jié)合力較差，胎層易脫落。
[0005] 綜上所述，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種成本低、工藝環(huán)保、設(shè)備簡(jiǎn)化且效率高的制備 適應(yīng)實(shí)際需要的包覆胎層的粒料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種胎體及使用所述胎體經(jīng)燒結(jié)制備的粒料及其應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的第一方面，提供了一種胎體，所述胎體包含胎體粉料和胎體成形劑以及 任選的位于所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心的超硬內(nèi)核材料，其中，
[0008] 所述胎體粉料選自下組：碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉、鐵粉、銅粉、鋅 粉、銀粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其組合；
[0009] 所述胎體成形劑選自下組：橡膠、硅橡膠、或其組合；
[0010] 所述超硬內(nèi)核材料選自下組：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其組 合。
[0011] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為60-98 :2-40。
[0012] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為70-95 :5-30,較佳地 為 75-93 :7-25,更佳地為 85-93 :7-15。
[0013] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料的粒徑小于100 ym，較佳地小于80 ym，更佳地小 于50 y m，最佳地為小于10 y m。
[0014] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料的粒徑大于0. 5 ym，較佳地大于0. 7 ym，更佳地 大于0? 9 y m。
[0015] 在另一優(yōu)選例中，所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比為70-95:5-30,較佳地為 80-92:8-20,更佳地為 85-90:10-15。
[0016] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑的分子量為30-80萬，較佳地為40-75萬，更佳 地為65-70萬。
[0017] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑易于成形所述胎體粉料。
[0018] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑為甲基乙烯硅橡膠。
[0019] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混 合物的重量份比為〇. 1-25 :70_150。
[0020] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混 合物的重量份比為〇. 2-20 :62-138,較佳地為0. 5-13 :50-120,更佳地為1-8 :45-110。
[0021] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料的粒徑為200-700 ym，較佳地為 300-650 y m，更佳地為 400-600 y m。
[0022] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料還包含涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面的表面 鏈層。
[0023] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層為硼層、鉻層、鎳層、或其組合。
[0024] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層的厚度為50nm - 100 ym，較佳地為200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0025] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層均勻涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面。
[0026] 本發(fā)明的第二方面，提供了一種粒料，所述粒料由本發(fā)明第一方面所述的胎體成 形后燒結(jié)而成。
[0027] 在另一優(yōu)選例中，所述粒料包含超硬內(nèi)核材料和包覆于所述內(nèi)核材料表面的胎 層，其中，所述胎層由胎體粉料和胎體成形劑的均勻混合物經(jīng)燒結(jié)形成。
[0028] 在另一優(yōu)選例中，所述粒料的粒徑為0. 4mm - 5mm。
[0029] 在另一優(yōu)選例中，所述粒料的粒徑為0? 5mm - 3mm，較佳地為0? 6mm - 2mm，更佳地 為 0? 9mm - 1. 5mm〇
[0030] 在另一優(yōu)選例中，所述胎層的厚度為50 ym - 2000 ym，較佳地為100 ym - 1000 y m，更佳地為 200 y m - 750 y m，最佳地為 250 y m_550 y m。
[0031] 在另一優(yōu)選例中，所述粒料為球形、類球形、方形、類方形。
[0032] 本發(fā)明的第三方面，提供了一種本發(fā)明第二方面所述粒料的制備方法，所述方法 包括如下步驟：
[0033] 1)提供本發(fā)明第一方面所述的胎體，其中，
[0034] 所述胎體是如下制備的：將胎體粉料和胎體成形劑混合分散均勻，任選地將超硬 內(nèi)核材料壓嵌進(jìn)所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心，形成所述胎體；
[0035] 所述胎體粉料選自下組：碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉、鐵粉、銅粉、鋅 粉、銀粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其組合；
[0036] 所述胎體成形劑選自下組：橡膠、硅橡膠、或其組合；
[0037] 所述超硬內(nèi)核材料選自下組：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其組 合；
[0038] 在另一優(yōu)選例中，所述金剛石包括天然和合成金剛石，所述合成金剛石包括高壓 高溫和氣相沉積合成金剛石。
[0039] 2)燒結(jié)步驟1)所得胎體，得到本發(fā)明第二方面所述的粒料。
[0040] 在另一優(yōu)選例中，在步驟2)之前還包括如下步驟：使用成型模具將步驟1)所得胎 體進(jìn)行成形。
[0041] 在另一優(yōu)選例中，所述方法可同時(shí)制備多個(gè)本發(fā)明第二方面所述的粒料。
[0042] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為60-98 :2_40,較佳地 為 70-95 :5-30,更佳地為 75-93 :7-25,最佳地為 85-93 :7-15。
[0043] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料的粒徑小于100 y m，較佳地小于80 y m，更佳地小 于50 y m，最佳地為小于10 y m。
[0044] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料的粒徑大于0. 5 y m，較佳地大于0. 7 y m，更佳地 大于0? 9 y m。
[0045] 在另一優(yōu)選例中，所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比為70-95:5-30,較佳地為 80-92:8-20,更佳地為 85-90:10-15。
[0046] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑的分子量為30-80萬，較佳地為40-75萬，更佳 地為65-70萬。
[0047] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑易于成形所述胎體粉料。
[0048] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑為甲基乙烯硅橡膠。
[0049] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料含有碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉。
[0050] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料中碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫合金粉的重量 份比為 1 一 80 :1 - 30 :1 - 30 :1 - 10 :1 - 60,較佳地為 20 - 60 :5 - 25 :5 - 25 :1 - 10 :10 - 40,最佳地為 30 - 60 :8-20 :10-20 :5-10 :25-40。
[0051 ] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混 合物的重量份比為〇. 2-20 :62-138,較佳地為0. 5-13 :50-120,更佳地為1-8 :45-110。
[0052] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料的粒徑為200 y m - 700 y m，較佳地為 300 y m - 650 y m，更佳地為 400 y m - 600 y m。
[0053] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料還包含涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面的表面 鏈層。
[0054] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層為硼層、鉻層、鎳層、或其組合。
[0055] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層的厚度為50nm - 100 ym，較佳地為200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0056] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層均勻涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面。
[0057] 在另一優(yōu)選例中，所述分散包括密煉機(jī)分散、開煉機(jī)分散。
[0058] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉溫度為室溫。
[0059] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉機(jī)分散的轉(zhuǎn)速為20~100r/min，較佳地為40~90r/ min，更佳地為 40_80r/min。
[0060] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉機(jī)分散的時(shí)間為5~40min，較佳地為10~30min，更 佳地為10_20min。
[0061 ] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉溫度為室溫。
[0062] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉機(jī)分散的轉(zhuǎn)速為20~50r/min，較佳地為20~40r/ min，更佳地為 30_40r/min。
[0063] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉機(jī)分散的時(shí)間為5~40min，較佳地為10~30min。
[0064] 在另一優(yōu)選例中，所述燒結(jié)在真空和/或惰性氣氛下進(jìn)行。
[0065] 在另一優(yōu)選例中，所述惰性氣氛包括：氮?dú)?、氬氣、或其組合。
[0066] 在另一優(yōu)選例中，燒結(jié)溫度為700-900 °C，較佳地為700-850 °C，更佳地為 740-820 °C。
[0067] 在另一優(yōu)選例中，在所述燒結(jié)溫度下的保溫時(shí)間為10_300min，較佳地為 30-150min，更佳地為 40-100min。
[0068] 在另一優(yōu)選例中，所述成型模具的內(nèi)腔為圓球形，且所述成型模具用于將所述超 硬內(nèi)核材料壓嵌成形于所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物的體積中心。
[0069] 在另一優(yōu)選例中，所述成形為滾圓成型方式。
[0070] 本發(fā)明的第四方面，提供了一種制品，所述制品包含本發(fā)明第二方面所述的粒料 或者由本發(fā)明第二方面所述的粒料組成。
[0071] 在另一優(yōu)選例中，所述制品選自下組：刀具、磨具、鉆頭。
[0072] 應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文（如實(shí)施例）中具 體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在 此不再一一累述。
【附圖說明】
[0073] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的粒料的照片。
[0074] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的粒料和市售粒料分別在去離子水中超聲lOmin后的 照片。
【具體實(shí)施方式】
[0075] 本發(fā)明人經(jīng)過長(zhǎng)期而深入的研究，意外地發(fā)現(xiàn)通過特定結(jié)構(gòu)的胎體，可以方便、高 效地制備一種粒徑可控且結(jié)合性能優(yōu)異的粒料。具體地，本發(fā)明人使用具有一定軟度且對(duì) 相應(yīng)胎體粉料具有優(yōu)異成形作用和粘結(jié)作用的胎體成形劑成形所述胎體粉料后，再將超硬 內(nèi)核材料壓嵌于所得材料中，進(jìn)一步燒結(jié)所得材料可得到胎層均勻包覆且胎層與超硬內(nèi)核 材料、胎層粉料間良好結(jié)合的粒料?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
[0076] 術(shù)語
[0077] 如本文所用，術(shù)語"本發(fā)明胎體材料"或者"胎體材料"可互換使用，均指包含胎體 粉料和胎體成形劑的均勻混合物。
[0078] 如本文所用，術(shù)語"銅錫-15"指所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比為85 :15。
[0079] 如本文所用，術(shù)語"銅錫-10"指所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比為90 :10。
[0080] 胎體
[0081] 本發(fā)明提供了一種胎體，所述胎體包含胎體粉料和胎體成形劑以及任選的位于所 述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心的超硬內(nèi)核材料，其中，
[0082] 所述胎體粉料、所述超硬內(nèi)核材料沒有特別限制，為本領(lǐng)域常用的材料，或用本領(lǐng) 域的常規(guī)方法制得，或從市場(chǎng)購(gòu)買得到。
[0083] 代表性地，所述胎體粉料包括（但并不限于）：碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫合 金粉、鐵粉、銅粉、鋅粉、銀粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其 組合；
[0084] 在本發(fā)明中，所述胎體成形劑沒有特別限制，為任何柔軟易變形的材料，其分子量 為30-80萬，較佳地為40-75萬，更佳地為65-70萬。
[0085] 代表性地，所述胎體成形劑包括（但并不限于）：橡膠、硅橡膠、或其組合；
[0086] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑為甲基乙烯硅橡膠。
[0087] 代表性地，所述超硬內(nèi)核材料包括（但并不限于）：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、 硼低氧化物、或其組合。
[0088] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為60-98 :2_40。
[0089] 典型地，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為70-95 :5-30,較佳地為75-93 : 7-25,更佳地為 85-93 :7-15。
[0090] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料的粒徑小于100 ym，較佳地小于80 ym，更佳地小于 50 y m，最佳地為小于10 y m。
[0091] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料的粒徑大于0. 5 y m，較佳地大于0. 7 y m，更佳地大于 0. 9 u m〇
[0092] 典型地，碳化鎢粉尺寸小于8 y m，較佳地小于6 y m。
[0093] 典型地，鎳粉尺寸小于10 y m，較佳地小于8 y m。
[0094] 典型地，鈷粉尺寸小于10 y m，較佳地小于8 y m。
[0095] 典型地，錳粉尺寸小于100 y m，較佳地小于80 y m。
[0096] 典型地，銅錫粉尺寸小于100 y m，較佳地小于80 y m。
[0097] 在另一優(yōu)選例中，所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比為70-95:5-30,較佳地為 80-92 :8-20,更佳地為 85-90 :10-15。
[0098] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑易于成形所述胎體粉料。
[0099] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑為甲基乙烯硅橡膠。
[0100] 在本發(fā)明中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物 的重量份比為沒有特別限制。
[0101] 在一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合 物的重量份比為0. 2-20 :62-138,較佳地為0. 5-13 :50-120,更佳地為1-8 :45-110。
[0102] 在另一優(yōu)選例中，所述超硬內(nèi)核材料的粒徑為200-700 ym，較佳地為 300-650 y m，更佳地為 400-600 y m。
[0103] 在本發(fā)明中，所述超硬內(nèi)核材料還包含涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面的表面鍍 層。
[0104] 代表性地，所述表面鍍層包括（但并不限于）：硼層、鉻層、鎳層、或其組合。
[0105] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層的厚度為50nm - 100 ym，較佳地為200nm - 10 y m, 圭;1 y m --5 y m。
[0106] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層均勻涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面。
[0107] 粒料
[0108] 本發(fā)明還提供了一種粒料，所述粒料由所述的胎體成形后燒結(jié)而成。
[0109] 典型地，所述粒料包含超硬內(nèi)核材料和包覆于所述內(nèi)核材料表面的胎層，其中，所 述胎層由胎體粉料和胎體成形劑的均勻混合物經(jīng)燒結(jié)形成。
[0110] 具體地，所述粒料的粒徑?jīng)]有特別限制，優(yōu)選為0. 4mm - 5mm。
[0111] 典型地，所述粒料的粒徑為0? 5mm - 3mm，較佳地為0? 6mm - 2mm，更佳地為 0. 9mm - 1. 5mm〇
[0112] 在另一優(yōu)選例中，所述胎層的厚度為50 ym - 2000 ym，較佳地為100 ym - 1000 y m，更佳地為 200 y m - 750 y m，最佳地為 250 y m_550 y m。
[0113] 在本發(fā)明中，所述粒料的形狀沒有特別限制，優(yōu)選為球形、類球形、方形、類方形。
[0114] 制備方法
[0115] 本發(fā)明還提供了一種所述粒料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0116] 1)提供所述的胎體，其中，
[0117] 所述胎體是如下制備的：將胎體粉料和胎體成形劑混合分散均勻，任選地將超硬 內(nèi)核材料壓嵌進(jìn)所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心，形成所述胎體；
[0118] 代表性地，所述胎體粉料包括（但并不限于）：碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫合 金粉、鐵粉、銅粉、鋅粉、銀粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其 組合；
[0119] 代表性地，所述胎體成形劑包括（但并不限于）：橡膠、硅橡膠、或其組合；
[0120] 代表性地，所述超硬內(nèi)核材料包括（但并不限于）：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、 硼低氧化物、或其組合；
[0121] 在本發(fā)明中，所述金剛石沒有特別限制，包括天然和合成金剛石，所述合成金剛石 包括高壓高溫和氣相沉積合成金剛石。
[0122] 2)燒結(jié)步驟1)所得胎體，得到所述的粒料。
[0123] 在另一優(yōu)選例中，在步驟2)之前還包括如下步驟：使用成型模具將步驟1)所得胎 體進(jìn)行成形。
[0124] 在另一優(yōu)選例中，所述方法可同時(shí)制備多個(gè)所述的粒料。
[0125] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比沒有特別限制。
[0126] 典型地，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為60-98 :2-40,較佳地為70-95 : 5-30,更佳地為 75-93 :7-25,最佳地為 85-93 :7-15。
[0127] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料的粒徑?jīng)]有特別限制，優(yōu)選為小于100 ym，較佳地小于 80 y m，更佳地小于50 y m，最佳地為小于10 y m。
[0128] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體粉料的粒徑大于0. 5 ym，較佳地大于0. 7 ym，更佳地 大于0? 9 y m。
[0129] 在另一優(yōu)選例中，所述銅錫合金粉中銅與錫的重量比沒有特別限制，優(yōu)選為 70-95 :5-30,較佳地為 80-92 :8-20,更佳地為 85-90 :10-15。
[0130] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑的分子量沒有特別限制，優(yōu)選為30-80萬，較佳 地為40-75萬，更佳地為65-70萬。
[0131] 在另一優(yōu)選例中，所述胎體成形劑易于成形所述胎體粉料。
[0132] 在本發(fā)明中，所述胎體粉料含有碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫合金粉。
[0133] 應(yīng)理解，所述胎體粉料中碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉的重量份比沒有 特別限制，優(yōu)選為 1 一 80 :1 - 30 :1 - 30 :1 - 10 :1 - 60,較佳地為 20 - 60 :5 - 25 :5 - 25 :1 - 10 :10 - 40,最佳地為 30 - 60 :8-20 :10-20 :5-10 :25-40。
[0134] 在本發(fā)明中，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合 物的重量份比沒有特別限制，優(yōu)選為〇. 2-20 :62-138,較佳地為0. 5-13 :50-120,更佳地為 1-8 ：45-110〇
[0135] 在本發(fā)明中，所述超硬內(nèi)核材料的粒徑?jīng)]有特別限制，優(yōu)選為200 ym - 700 ym， 較佳地為300 y m - 650 y m，更佳地為400 y m - 600 y m。
[0136] 典型地，所述超硬內(nèi)核材料還包含涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面的表面鍍層。
[0137] 代表性地，所述表面鍍層包括（但并不限于）：硼層、鉻層、鎳層、或其組合。
[0138] 在本發(fā)明中，所述表面鍍層的厚度沒有特別限制，優(yōu)選為50nm - 100 y m，較佳地 為 200nm - 10 y m，更佳地為 1 y m - 5 y m。
[0139] 在另一優(yōu)選例中，所述表面鍍層均勻涂覆于所述超硬內(nèi)核材料表面。
[0140] 在本發(fā)明中，所述分散沒有特別限制，優(yōu)選為密煉機(jī)分散、開煉機(jī)分散。
[0141] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉溫度為室溫。
[0142] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉機(jī)分散的轉(zhuǎn)速為20~100r/min，較佳地為40~90r/ min，更佳地為 40_80r/min。
[0143] 在另一優(yōu)選例中，所述密煉機(jī)分散的時(shí)間為5~40min，較佳地為10~30min，更 佳地為10_20min。
[0144] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉溫度為室溫。
[0145] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉機(jī)分散的轉(zhuǎn)速為20~50r/min，較佳地為20~40r/ min，更佳地為 30_40r/min。
[0146] 在另一優(yōu)選例中，所述開煉機(jī)分散的時(shí)間為5~40min，較佳地為10~30min。
[0147] 在另一優(yōu)選例中，所述燒結(jié)在真空和/或惰性氣氛下進(jìn)行。
[0148] 代表性地，所述惰性氣氛包括（但并不限于）：氮?dú)?、氬氣、或其組合。
[0149] 在另一優(yōu)選例中，燒結(jié)溫度為700-900 °C，較佳地為700-850 °C，更佳地為 740-820 °C。
[0150] 在另一優(yōu)選例中，在所述燒結(jié)溫度下的保溫時(shí)間為10_300min，較佳地為 30-150min，更佳地為 40-100min。
[0151] 在另一優(yōu)選例中，所述成型模具的內(nèi)腔為圓球形，且所述成型模具用于將所述超 硬內(nèi)核材料壓嵌成形于所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物的體積中心。
[0152] 在另一優(yōu)選例中，所述成形為滾圓成型方式。
[0153] 應(yīng)用
[0154] 本發(fā)明還提供了一種制品，所述制品包含所述的粒料或者由所述的粒料組成。
[0155] 代表性地，所述制品包括（但并不限于）：刀具、磨具、鉆頭。
[0156] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
[0157] (1)所制備的粒料中，胎體粉料之間結(jié)合性能優(yōu)異，不掉粉；
[0158] (2)所制備的粒料中，胎層與內(nèi)核材料結(jié)合性能優(yōu)異；
[0159] (3)通過調(diào)節(jié)胎體粉料中各成分比例可有效控制胎層厚度，進(jìn)而制得粒徑各異的 粒料；
[0160] (4)由于鍍層的使用，可顯著改善內(nèi)核材料與胎層、胎層粉料間的界面結(jié)合性能；
[0161] (5)本發(fā)明制備方法成本低、工藝環(huán)保簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)化且效率高，利于在工業(yè)生產(chǎn) 上推廣應(yīng)用。
[0162] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條 件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數(shù)按重量計(jì)算。
[0163] 除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意 義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。文 中所述的較佳實(shí)施方法與材料僅作示范之用。
[0164] 通用測(cè)試方法
[0165] 結(jié)合性能測(cè)試
[0166] 采用超聲處理的方法表征胎層粉料與超硬內(nèi)核材料間、胎層粉料間的結(jié)合性能。
[0167] 將粒料6粒置于含水的100ml燒杯中，超聲lOmin后，觀察燒杯渾濁現(xiàn)象。燒杯澄 清，表明所制備粒子不掉粉，胎層粉料與超硬內(nèi)核材料間、胎層粉料間的結(jié)合性能好。燒杯 渾濁，表明所制備粒子掉粉，胎層粉料與超硬內(nèi)核材料間、胎層粉料間的結(jié)合性能較差。
[0168] 實(shí)施例1粒料1
[0169] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-10粉按重量份比為50 :12 :16 :8 :32均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在開煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占93wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為35r/min，時(shí)間為15min。取0. 0474g胎體材料，將單顆粒徑為450 y m的表 面鍍硼層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其置入真空高溫爐 里進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為780°C，保溫時(shí)間60min，得到粒料1。
[0170] 結(jié)果
[0171] 對(duì)所得粒料的粒徑和結(jié)合性能等進(jìn)行測(cè)定。
[0172] 圖1是實(shí)施例1制備的粒料1的照片。從圖1中可以得出粒料1的粒徑為1. 4mm。
[0173] 圖2是實(shí)施例1制備的粒料1和市售粒料分別在去離子水中超聲lOmin后的照片。 從圖2中可以顯而易見地看出，粒料1在水中超聲lOmin基本不掉粉，所得放置有粒料1的 水溶液仍呈透明狀。與此形成鮮明對(duì)照的是市售的采用"旋轉(zhuǎn)盤"等方法制備的粒料在水 中超聲lOmin后，所得放置有市售粒料的水溶液變得非常渾濁，溶液呈黑色。這表明，使用 本發(fā)明所述方法制備的粒料中胎體粉料之間以及胎體與內(nèi)核材料之間均具有良好的結(jié)合 性能，即使用本發(fā)明的特定結(jié)構(gòu)的胎體，可制得結(jié)合性能優(yōu)異的粒料。
[0174] 實(shí)施例2粒料2
[0175] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-15粉按重量份比為55 :13 :18 :9 :36均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在開煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占85wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為30r/min，時(shí)間為lOmin。取0. 0116g胎體材料，將單顆粒徑為400 y m的表 面鍍鉻層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其置入真空高溫爐 里進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，保溫時(shí)間40min，得到粒料2。
[0176] 結(jié)果
[0177] 所得粒料的粒徑為0. 9mm，在水中超聲lOmin不掉粉。
[0178] 實(shí)施例3粒料3
[0179] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-15粉按重量份比為45 :13 :18 :6 :30均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在開煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占90wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為30r/min，時(shí)間為20min。取0. 0554g胎體材料，將單顆粒徑為550 y m的表 面鍍鎳層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其真空高溫爐里進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，保溫時(shí)間80min，得到粒料3。
[0180] 結(jié)果
[0181] 所得粒料的粒徑為1. 5mm，在水中超聲lOmin不掉粉。
[0182] 實(shí)施例4粒料4
[0183] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-10粉按重量份比為42 :10 :16 :8 :38均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在密煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占85wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為40r/min，時(shí)間為lOmin。取0. 0370g胎體材料，將單顆粒徑為500 y m的表 面鍍鉻層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其真空高溫爐里進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800°C，保溫時(shí)間40min，得到粒料4。
[0184] 結(jié)果
[0185] 所得粒料的粒徑為1. 3mm，在水中超聲lOmin不掉粉。
[0186] 實(shí)施例5粒料5
[0187] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-15粉按重量份比為40 :10 :13 :6 :30均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在密煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占93wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為60r/min，時(shí)間為15min。取0. 0206g胎體材料，將單顆粒徑為525 y m的表 面鍍硼層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其真空高溫爐里進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800°C，保溫時(shí)間40min，得到粒料5。
[0188] 結(jié)果
[0189] 所得粒料的粒徑為1. 1mm，在水中超聲lOmin不掉粉。
[0190] 實(shí)施例6粒料6
[0191] 將碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳粉、銅錫-10粉按重量份比為36 :16 :12 :7 :32均勻混 合粉料。將混合粉料與甲基乙烯硅橡膠在密煉機(jī)上均勻混合，形成混合粉料占90wt%的胎 體材料，轉(zhuǎn)速為80r/min，時(shí)間為20min。取0. 0171g胎體材料，將單顆粒徑為475 y m的表 面鍍鉻層的金剛石壓嵌進(jìn)胎體材料后形成胎體。成形所述胎體，然后將其真空高溫爐里進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750°C，保溫時(shí)間60min，得到粒料6。
[0192] 結(jié)果
[0193] 所得粒料的粒徑為1. Omm，在水中超聲lOmin不掉粉。
[0194] 實(shí)施例1-6所制得的粒料的粒徑見表1所示。
[0195] 表 1
[0196]

[0197] 從表1可以看出，通過調(diào)節(jié)胎體粉料中各組分比例以及胎體的質(zhì)量，可以有效調(diào) 控所得粒料的尺寸。
[0198] 實(shí)施例7粒料7
[0199] 同實(shí)施例1，區(qū)別在于：實(shí)施例7所用的胎體粉料僅為碳化鎢粉和鎳粉，其重量份 比為50 :12。
[0200] 結(jié)果
[0201] 實(shí)施例7所得粒料7的粒徑為1. 2mm，在水中超聲lOmin基本不掉粉。
[0202] 實(shí)施例8粒料8
[0203] 同實(shí)施例2,區(qū)別在于：實(shí)施例8所用的胎體粉料為氮化硅粉和氧化鋁，其重量份 比為32 :18。
[0204] 結(jié)果
[0205] 實(shí)施例8所得粒料8的粒徑為1. 3mm，在水中超聲lOmin基本不掉粉。
[0206] 對(duì)比例1以聚乙二醇為胎體成形劑制備粒料C1
[0207] 同實(shí)施例1，區(qū)別在于：所述胎體成形劑為聚乙二醇。
[0208] 結(jié)果
[0209] 對(duì)比例1所制得的粒料C1的粒徑為1. 1mm，在水中超聲lOmin掉粉嚴(yán)重。
[0210] 綜合對(duì)比實(shí)施例1-8和對(duì)比例1可知，采用本發(fā)明的特定結(jié)構(gòu)的胎體所制得的粒 料粒徑可控，結(jié)合力好，且所述制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，對(duì)環(huán)境污染小，便于在工業(yè) 化生產(chǎn)上進(jìn)行推廣。
[0211] 在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú) 引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種胎體，其特征在于，所述胎體包含胎體粉料和胎體成形劑以及任選的位于所述 胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心的超硬內(nèi)核材料，其中， 所述胎體粉料選自下組：碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉、鐵粉、銅粉、鋅粉、銀 粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其組合； 所述胎體成形劑選自下組：橡膠、硅橡膠、或其組合； 所述超硬內(nèi)核材料選自下組：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其組合。2. 如權(quán)利要求1所述的胎體，其特征在于，所述胎體粉料和胎體成形劑的重量份比為 60-98 :2-40〇3. 如權(quán)利要求1所述的胎體，其特征在于，所述超硬內(nèi)核材料與所述胎體粉料和胎體 成形劑形成的均勻混合物的重量份比為〇. 1-25 :70-150。4. 如權(quán)利要求1所述的胎體，其特征在于，所述超硬內(nèi)核材料還包含涂覆于所述超硬 內(nèi)核材料表面的表面鍍層。5. -種粒料，其特征在于，所述粒料由權(quán)利要求1所述的胎體成形后燒結(jié)而成。6. 如權(quán)利要求5所述的粒料，其特征在于，所述粒料的粒徑為0. 4mm - 5mm。7. -種權(quán)利要求5所述粒料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 1) 提供權(quán)利要求1所述的胎體，其中， 所述胎體是如下制備的：將胎體粉料和胎體成形劑混合分散均勻，任選地將超硬內(nèi)核 材料壓嵌進(jìn)所述胎體粉料和胎體成形劑形成的均勻混合物中心，形成所述胎體； 所述胎體粉料選自下組：碳化媽粉、鎳粉、鈷粉、猛粉、銅錫合金粉、鐵粉、銅粉、鋅粉、銀 粉、鎢粉、鉬粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化鋁、硼粉、陶瓷粉、或其組合； 所述胎體成形劑選自下組：橡膠、硅橡膠、或其組合； 所述超硬內(nèi)核材料選自下組：金剛石、立方氮化硼、碳化硼、硼低氧化物、或其組合； 2) 燒結(jié)步驟1)所得胎體，得到權(quán)利要求5所述的粒料。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述胎體粉料含有碳化鎢粉、鎳粉、鈷粉、錳 粉、銅錫合金粉。9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述分散包括密煉機(jī)分散、開煉機(jī)分散。10. -種制品，其特征在于，所述制品包含權(quán)利要求5所述的粒料或者由權(quán)利要求5所 述的粒料組成。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK106032555SQ201510119039
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月18日
【發(fā)明人】宋英澤, 江南, 褚伍波, 林正得, 白華, 虞錦洪, 呂繼磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所