The composite iron-based powder with core-shell structure, its preparation method and application belong to the technical field of surface modification of reduced iron powder. Composite iron-based powder is composed of iron powder particles as coating core, nano-alumina or/and nano-zirconia as functional coating shell, polyvinylpyrrolidone K90 as organic surface coating and antioxidant, forming a structure with functional layer and antioxidant layer on the surface of iron powder particles. Polyvinylpyrrolidone K90 alcohol solution was first prepared, then nano-alumina or/and nano-zirconia and iron powder particles were added sequentially, stirred, dried, crushed and screened. The composite iron-based powder of the invention is used as a metal binder together with copper powder, tin powder and nickel powder, and then sintered with diamond particles to produce diamond tools, improve the abrasion of sintered matrix of iron-based diamond tools, improve the sharpness of diamond tools and the oxidation resistance of iron powder, and greatly improve the service life of diamond tools.
【技术实现步骤摘要】
具有核-壳结构的复合铁基粉末及其制备方法和应用
本专利技术属于还原铁粉表面改性的
,尤其涉及一种用于超硬材料制品的表面包覆纳米级(10~300nm)氧化铝或/和氧化锆粉末而具有“核-壳”结构的、可抑制粉末在高温烧结时的界面融合长大、并具有良好抗氧化功能的复合铁基粉末。
技术介绍
铁粉是粉末冶金中最基础的原材料之一,也是金属结合剂金刚石工具中用量最大的一类材料。目前金刚石制品领域所应用的铁粉主要以未做表面修饰或改性处理的常规还原铁粉为主,还有部分水雾化铁粉、电解铁粉、化学法所制备的细颗粒铁粉及羰基铁粉。良好的锋利度是金刚石制品的首要性能要求,但铁粉在高温烧结过程中极易发生粉末颗粒的界面融合长大,使烧结组织的晶粒粗化而导致胎体的耐磨性过度增强,限制金刚石磨粒的出刃高度及连续出刃能力,极大的影响了金刚石工具锋利度的提高,这是整个行业中影响铁基结合剂金刚石工具性能发挥的最大障碍。同时,铁粉在空气湿度超过50%的自然环境下贮存超过3个月时,其氧含量的增量往往超过2000ppm,例如,常规200目还原铁粉的氧含量可由初始状态的2000~4500ppm大幅度增至7000ppm以上,致使铁粉因氧含量过高而失效。目前金刚石制品行业内尚无对铁粉进行改性处理来改善烧结胎体磨损性的技术产品,因而,金刚石制品行业亟需一种能够控制铁粉烧结晶粒粗化从而调控烧结胎体磨损性的技术工艺,且可使粉末自身在自然环境条件下能够长期抗氧化贮存技术,而目前的常规铁粉已无法满足铁基结合剂金刚石工具的工程应用需求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术提供了一种可以控制铁粉在高温下粗化长大的 ...
【技术保护点】
1.一种具有核‑壳结构的复合铁基粉末,其特征在于,所述的核‑壳结构,是以铁粉颗粒为包覆核心,以纳米级氧化铝或/和纳米级氧化锆为功能化涂覆壳层,以聚乙烯吡咯烷酮K90为有机表面涂膜‑抗氧化剂,形成在铁粉颗粒表面包覆有功能层与抗氧化层的结构;各组分质量份数比例为:铁粉颗粒98.5~99.6份,纳米级氧化铝或/和纳米级氧化锆0.3~1份,有机表面涂膜‑抗氧化剂0.1~0.5份。
【技术特征摘要】
1.一种具有核-壳结构的复合铁基粉末,其特征在于,所述的核-壳结构,是以铁粉颗粒为包覆核心,以纳米级氧化铝或/和纳米级氧化锆为功能化涂覆壳层,以聚乙烯吡咯烷酮K90为有机表面涂膜-抗氧化剂,形成在铁粉颗粒表面包覆有功能层与抗氧化层的结构;各组分质量份数比例为:铁粉颗粒98.5~99.6份,纳米级氧化铝或/和纳米级氧化锆0.3~1份,有机表面涂膜-抗氧化剂0.1~0.5份。2.根据权利要求1所述的具有核-壳结构的复合铁基粉末,其特征在于,所述的铁粉颗粒,是还原铁粉、水雾化铁粉、电解铁粉、化学法制备的铁粉或羰基铁粉。3.根据权利要求1所述的具有核-壳结构的复合铁基粉末,其特征在于,所述的纳米级氧化铝和纳米级氧化锆,混配质量比例为纳米级氧化铝50%~90%,纳米级氧化锆10%~50%。4.根据权利要求1、2或3所述的具有核-壳结构的复合铁基粉末,其特征在于,所述的铁粉颗粒,为200目以细;所述的纳米级氧化铝,粒度为10~300nm,纯度≥99%;所述的纳米级氧化锆,粒度为10~300nm,纯度≥99%。5.一种权利要求1的具有核-壳结构的复合铁基粉末的制备方法,其特征在于,将聚乙烯吡咯烷酮K90粉末搅拌溶解于无水酒精中,得到质量浓度为0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员:董书山,孙双双,李鹏旭,徐航,陶强,朱品文,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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