一种金刚石工具的制备工艺
技术领域
本发明涉及金刚石工具的制备技术领域，尤其涉及一种金刚石工具的制备工艺。
背景技术
在金刚石工具的制造过程中，过去的胎体合金粉末组成以铜粉、钴粉和镍粉作为主要成分，铁粉的含量很少，胎体合金粉末的抗氧化性能较好，但随着金属钴的价格飙升，金刚石工具类基本避免使用高价的钴资源，改为采用铁代替钴，由于铁粉易氧化，使得胎体合金粉末的易氧化，且使用传统的热压烧结工艺，没有经过氢气还原过程，胎体合金毛坯在配料、混料、压制过程和烧结过程中，当胎体合金毛坯中接触的空气湿度比较大时，胎体合金毛坯的表面会吸附一层水分，经过空气氧化会形成一层氧化膜，经过热压烧结后的金刚石工具收缩不够，致密度大大降低，且强度变差，金刚石工具中的金刚石颗粒容易脱落，使用寿命缩短，严重时会造成金刚石工具报废以及导致金刚石工具在湿度大的季节停产。
发明内容
本发明的目的在于提出一种金刚石工具的制备工艺，制备得到的金刚石工具的致密度有效提高，同时机械性能好，抗折强度高，改善了金刚石工具的使用性能，延长了金刚石工具的的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种金刚石工具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A，将可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂与可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物；
步骤B，将步骤A制得的粘结剂组合物用乙醇溶解，配制得到粘结剂溶液；
步骤C，将金属预合金粉末与金刚石颗粒进行干混得到胎体合金干混料；
步骤D，将步骤B制得的粘结剂溶液与步骤C制得的胎体合金干混料加热捏合，然后造粒制得胎体合金造粒料；
步骤E，将步骤D制得的胎体合金造粒料压制成型，得到胎体合金毛坯；
步骤F，将步骤E制得的胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂，然后进行干燥和预氧化处理；
步骤G，将经过步骤F处理后的胎体合金毛坯进行真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种金刚石工具。
优选的，所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的聚合度为1500～2500，所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛。
优选的，所述步骤A中，按照质量百分比计算，称取60～70％所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂与40～30％所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的所述粘结剂组合物。
优选的，所述步骤F中，所述浸汲泡水脱脂为将所述胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡5～10h。
优选的，所述步骤F中，所述干燥和预氧化处理为将经过浸汲泡水脱脂的所述胎体合金毛坯置于空气中在室温下干燥及预氧化6～10h。
优选的，所述步骤B具体包括：
步骤B1，按照质量百分比计算，称取30％所述粘结剂组合物和70％所述乙醇，将所述乙醇加热至50℃并恒温；
步骤B2，将所述粘结剂组合物加入所述乙醇中搅拌溶解。
优选的，所述步骤D具体包括：
步骤D1，将所述胎体合金干混料加入加热温度为60℃的捏合机中；
步骤D2,按照所述粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将所述粘结剂溶液加入所述捏合机中捏合，直至所述粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，自然降至室温，然后过10～30目筛，制得胎体合金造粒料。
优选的，所述步骤E中，所述压制成型的压力为2.5～5吨/平方厘米，保压时间为30s。
优选的，按照质量百分比计算，所述金属预合金粉末包括Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％；
所述步骤C中，按体积百分比计算，称取92.5％所述金属预合金粉末与7.5％金刚石颗粒进行干混，干混时间为2～3h。
优选的，所述步骤G具体包括：
步骤G1,将经过所述步骤F处理后的胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在温度为300℃、真空度为1Pa的条件下保温1h，进行真空热脱脂；
步骤G2，所述真空加压烧结炉升温至500℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；
步骤G3，所述真空加压烧结炉升温至900℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为10MPa，进行真空加压烧结；
步骤G4，停止所述真空加压烧结炉运行，降温至室温，制得一种金刚石工具。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将所述粘结剂溶液与所述胎体合金干混料加热捏合后造粒，由于所述胎体合金干混料中的金属预合金粉末颗粒表面预先包裹一层粘结剂溶液，造粒后通过压制成型为所述胎体合金毛坯，然后将所述胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂，利用包裹所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒表面的粘结剂溶液的吸水性，所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂可溶于水，水溶液浸出所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂，使得水分均匀地吸入所述胎体合金毛坯的内部，然后进行干燥和预氧化处理，在干燥的过程中由于水溶液挥发使所述胎体合金毛坯体的内部留出毛细间隙，为空气进入所述胎体合金毛坯体的内部提供通道，由于空气与湿气的共同作用，使得所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒的表面整体均匀地被预氧化，形成金属氧化膜，通过真空热脱脂和氢气还原加压烧结作用把预氧化的金属氧化膜还原为合金微粒，由于合金微粒具有极大的比表面积，有极大的烧结反应活性，经过氢气还原加压烧结时能够促进所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末结合为合金体，同时也提高了所述金属预合金粉末对所述金刚石颗粒的把持力，制备得到的金刚石工具的致密度有效提高，同时机械性能好，改善了金刚石工具的使用性能，延长了金刚石工具的的使用寿命。
具体实施方式
一种金刚石工具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A，将可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂与可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物；
步骤B，将步骤A制得的粘结剂组合物用乙醇溶解，配制得到粘结剂溶液；
步骤C，将金属预合金粉末与金刚石颗粒进行干混得到胎体合金干混料；
步骤D，将步骤B制得的粘结剂溶液与步骤C制得的胎体合金干混料加热捏合，然后造粒制得胎体合金造粒料；
步骤E，将步骤D制得的胎体合金造粒料压制成型，得到胎体合金毛坯；
步骤F，将步骤E制得的胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂，然后进行干燥和预氧化处理；
步骤G，将经过步骤F处理后的胎体合金毛坯进行真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得一种金刚石工具。
通过将所述粘结剂溶液与所述胎体合金干混料加热捏合后造粒，由于所述胎体合金干混料中的金属预合金粉末颗粒表面预先包裹一层粘结剂溶液，造粒后通过压制成型为所述胎体合金毛坯，然后将所述胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂，利用包裹所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒表面的粘结剂溶液的吸水性，所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂可溶于水，水溶液浸出所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂，使得水分均匀地吸入所述胎体合金毛坯的内部，然后进行干燥和预氧化处理，在干燥的过程中由于水溶液挥发使所述胎体合金毛坯体的内部留出毛细间隙，为空气进入所述胎体合金毛坯体的内部提供通道，由于空气与湿气的共同作用，使得所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒的表面整体均匀地被预氧化，形成金属氧化膜，通过真空热脱脂和氢气还原加压烧结作用把预氧化的金属氧化膜还原为合金微粒，由于合金微粒具有极大的比表面积，有极大的烧结反应活性，经过氢气还原加压烧结时能够促进所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末结合为合金体，同时也提高了所述金属预合金粉末对所述金刚石颗粒的把持力，制备得到的金刚石工具的致密度有效提高，同时机械性能好，改善了金刚石工具的使用性能，延长了金刚石工具的的使用寿命。
优选的，所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂为聚乙二醇，所述聚乙二醇的聚合度为1500～2500，所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛。
所述粘结剂溶液的主要作用是将所述金属预合金粉末与所述金刚石颗粒包覆完全，起到对所述金属预合金粉末和所述金刚石颗粒的粘结作用，保证在压制成型的过程中所述金属预合金粉末和所述金刚石颗粒不易分离，提高所述胎体合金毛坯的强度；
使用聚乙二醇(PEG)为所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂，作为水溶性粘结剂，聚乙二醇(PEG)能够起到将水分均匀吸入所述胎体合金毛坯的内部的作用，在干燥时水溶液挥发使所述胎体合金毛坯的内部留出毛细间隙，为空气进入并进行预氧化提供通道，当聚乙二醇的聚合度太小时为液态，在步骤D中当所述粘结剂溶液与所述胎体合金干混料加热捏合时，乙醇挥发后，液态的聚乙二醇无法起到将水分均匀吸入所述胎体合金毛坯的内部的作用，当聚乙二醇的聚合度过大时，在水溶液中的溶解度小，当将所述胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂时不容易浸出，影响水溶液吸入所述胎体合金毛坯的内部，从而影响预氧化效果；
使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂，由于聚乙烯醇缩丁醛(PVB)具有粘结性强，可溶于乙醇，但基本不溶于水的特点，当所述胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂后，剩余所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂，能够起到将所述金属预合金粉末与金刚石颗粒粘结的作用，提高了所述胎体合金毛坯的强度。
优选的，所述步骤A中，按照质量百分比计算，称取60～70％所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂与40～30％所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的所述粘结剂组合物。
当所述胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂时，水溶液浸出所述可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂，起到将水分均匀吸入所述胎体合金毛坯的内部的作用，干燥时水溶液挥发使所述胎体合金毛坯的内部留出毛细间隙，为空气进入并进行预氧化提供通道，剩余所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂，能够起到将所述金属预合金粉末与金刚石颗粒粘结的作用；
如果所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂的添加量过少，可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过多，则经过所述浸汲泡水脱脂后的所述胎体合金毛坯的强度差，制得的金刚石工具的强度差；
如果可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂的添加量过多，可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过少，则在所述浸汲泡水脱脂的过程中，水溶液浸出的所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过少，使得水分吸入所述胎体合金毛坯的内部的量少，在干燥后所述胎体合金毛坯体的内部留出毛细间隙少，所述胎体合金毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化效果差，影响了制得的金刚石工具的致密度和机械强度。
优选的，所述步骤F中，所述浸汲泡水脱脂为将所述胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡5～10h。
通过所述浸汲泡水脱脂，水溶液浸出所述粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂，水分均匀地吸入所述胎体合金毛坯的内部的作用，由于所述步骤E中，经过所述压制成型，所述胎体合金毛坯的致密性高，如果所述浸汲泡水脱脂的浸泡时间过短，水溶液不易吸入所述胎体合金毛坯的内部，从而降低了所述胎体合金毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化效果。
优选的，所述步骤F中，所述干燥和预氧化处理为将经过浸汲泡水脱脂的所述胎体合金毛坯置于空气中在室温下干燥及预氧化6～10h。
将经过浸汲泡水脱脂的所述胎体合金毛坯置于空气中在室温下进行干燥及预氧化处理，在干燥的过程中由于水溶液挥发使所述胎体合金毛坯体的内部留出毛细间隙，为空气进入所述胎体合金毛坯体的内部提供通道，由于空气与湿气的共同作用，使得所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒的表面整体均匀地进行预氧化，如果干燥及预氧化的时间过短，则所述胎体合金毛坯的内部的毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化程度不够，影响了制得的金刚石工具的致密度及机械强度。
优选的，所述步骤B具体包括：
步骤B1，按照质量百分比计算，称取30％所述粘结剂组合物和70％所述乙醇，将所述乙醇加热至50℃并恒温；
步骤B2，将所述粘结剂组合物加入所述乙醇中搅拌溶解。
将所述粘结剂组合物加入所述乙醇中搅拌溶解，在所述乙醇的稀释下，能够增加所述粘结剂组合物在所述胎体合金干混料中的分散程度，增加混合的均匀度，使得所述粘结剂组合物能够均匀地分散在所述胎体合金干混料的金属预合金粉末和金刚石颗粒中，所述乙醇加热至50℃并恒温，能够加快所述粘结剂组合物在所述乙醇中的溶解速度；采用水基粘结剂，由于水不燃烧及无挥发性，使得加工的工艺过程更为安全和环保，克服了油溶性溶剂在进行溶剂脱脂时易燃易爆的问题。
优选的，所述步骤D具体包括：
步骤D1，将所述胎体合金干混料加入加热温度为60℃的捏合机中；
步骤D2,按照所述粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将所述粘结剂溶液加入所述捏合机中捏合，直至所述粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，自然降至室温，然后过10～30目筛，制得胎体合金造粒料。
将所述粘结剂溶液和所述胎体合金干混料加热捏合，所述粘结剂溶液能够将所述胎体合金干混料中的金属预合金粉末和金刚石颗粒粘结在一起，经过所述加热捏合后，所述粘结剂溶液的乙醇完全挥发，所述粘结剂溶液和所述胎体合金干混料的混合料变成粉状，由于有部分所述金属预合金粉末与所述金刚石颗粒在所述粘结剂溶液的作用下可能会粘接结块，经过过筛处理，可以让结块分散开，增加了所述胎体合金干混料中的金刚石颗粒在所述胎体合金造粒料中的分散均匀性，如果过筛的目数太小，颗粒粒度太大，结块无法分散开，容易造成所述胎体合金干混料中的金刚石颗粒在所述胎体合金造粒料中分散不均匀，影响了制得的金刚石工具的机械强度，如果过筛的目数太大，颗粒粒度太小，在所述步骤E的压制成型过程中，由于所述胎体合金造粒料颗粒松散，压制效果差，制得的所述金刚石工具的致密度差，机械强度差。
优选的，所述步骤E中，所述压制成型的压力为2.5～5吨/平方厘米，保压时间为30s。
通过将所述胎体合金造粒料压制成型，经过压制成型得到的所述胎体合金毛坯的强度高，机械性能好，在进行浸汲泡水脱脂后，进行干燥和预氧化处理然后经过真空热脱脂和氢气还原加压烧结，制得的金刚石工具机械性能好。
优选的，按照质量百分比计算，所述金属预合金粉末包括Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％；
所述步骤C中，按体积百分比计算，称取92.5％所述金属预合金粉末与7.5％金刚石颗粒进行干混，干混时间为2～3h。
需要说明的是，所述金属预合金粉末中的各种金属粉料均从现有市场购买所得。
所述金属预合金粉末的硬度高、抗冲击强度高，通过所述粘结剂溶液的粘合作用，与所述金刚石颗粒进行干混得到所述胎体合金干混料，经过高温加压烧结得到的金刚石工具的硬度和抗折强度高。
优选的，所述步骤G具体包括：
步骤G1,将经过所述步骤F处理后的胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在温度为300℃、真空度为1Pa的条件下保温1h，进行真空热脱脂；
步骤G2，所述真空加压烧结炉升温至500℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；
步骤G3，所述真空加压烧结炉升温至900℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为10MPa，进行真空加压烧结；
步骤G4，停止所述真空加压烧结炉运行，降温至室温，制得一种金刚石工具。
步骤G将所述胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中一次性完成真空热脱脂、氢气脱氧还原和真空加压烧结的全过程，降低了生产周期和能耗，提高了生产效率，降低了人工强度和生产成本，极大地降低了能耗和环境污染。
步骤G1进行所述真空热脱脂，利用真空作用提高了高分子蒸气压，促进分解，减少脱脂残留物，加快脱脂速度和效率，经过所述浸汲泡水脱脂后的所述胎体合金毛坯中还残留有所述可溶于乙醇的非水溶性高分子粘结剂，必须通过所述真空热脱脂的热分解才能排除。
步骤G2进行所述氢气脱氧还原，将所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒表面形成的金属氧化膜还原为合金微粒，由于合金微粒具有极大的比表面积，有极大的烧结反应活性，经过氢气还原加压烧结时能够促进所述胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒结合为合金体，提高了对所述金刚石颗粒的把持力，改善了制备得到的金刚石工具的致密度。
步骤G3加氩气进行所述真空加压烧结，能够进一步提高所述金刚石工具的密度和强度，提高烧结体的致密性，减少金刚石工具中的气孔和裂纹缺陷。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种金刚石工具，按以下步骤制备：
步骤A，按照质量百分比计算，称取65％聚乙二醇(聚合度为2000)与35％聚乙烯醇缩丁醛混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物；
步骤B，配制粘结剂溶液
步骤B1，按照质量百分比计算，称取30％步骤A制得的粘结剂组合物和70％乙醇，将称取的乙醇放入封口的烧杯中加热至50℃并恒温，开启搅拌器对乙醇进行搅拌；
步骤B2，将称取的粘结剂组合物加入乙醇中搅拌溶解，配制得到粘结剂溶液；
步骤C，按体积百分比计算，称取92.5％金属预合金粉末(金属预合金粉末按质量百分比计算，由以下金属粉末混合得到，Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％)与7.5％金刚石颗粒，置于滚筒混料机中进行干混3h，制备得到胎体合金干混料；
步骤D，制备胎体合金造粒料
步骤D1，将步骤C制得的胎体合金干混料加入加热温度为60℃的捏合机中；
步骤D2，按照粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将步骤B配制的粘结剂溶液加入捏合机中捏合，直至粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，混合料变成粉状，自然降至室温，取出过20目筛，制得胎体合金造粒料；
步骤E，将步骤D制得的胎体合金造粒料放入60吨自动压机料斗中，设定压制成型的压力为3吨/平方厘米，保压时间为30s，压制得到胎体合金毛坯；
步骤F，将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡10h进行浸汲泡水脱脂处理，然后取出置于空气中在室温下干燥及预氧化10h；
步骤G，进行真空热脱脂和氢气还原加压烧结
步骤G1,将经过所述步骤F处理后的的胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在温度为300℃、真空度为1Pa的条件下保温1h，进行真空热脱脂；
步骤G2，将真空加压烧结炉升温至500℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；
步骤G3，将真空加压烧结炉升温至900℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为10MPa，进行真空加压烧结；
步骤G4，停止真空加压烧结炉运行，降温至室温，制得一种金刚石工具。
实施例2
一种金刚石工具，按以下步骤制备：
步骤A，按照质量百分比计算，称取60％聚乙二醇(聚合度为1500)与40％聚乙烯醇缩丁醛混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物；
步骤B，配制粘结剂溶液
步骤B1，按照质量百分比计算，称取30％步骤A制得的粘结剂组合物和70％乙醇，将称取的乙醇放入封口的烧杯中加热至50℃并恒温，开启搅拌器对乙醇进行搅拌；
步骤B2，将称取的粘结剂组合物加入乙醇中搅拌溶解，配制得到粘结剂溶液；
步骤C，按体积百分比计算，称取92.5％金属预合金粉末(金属预合金粉末按质量百分比计算，由以下金属粉末混合得到，Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％)与7.5％金刚石颗粒，置于滚筒混料机中进行干混2h，制备得到胎体合金干混料；
步骤D，制备胎体合金造粒料
步骤D1，将步骤C制得的胎体合金干混料加入加热温度为60℃的捏合机中；
步骤D2，按照粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将步骤B配制的粘结剂溶液加入捏合机中捏合，直至粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，混合料变成粉状，自然降至室温，取出过10目筛，制得胎体合金造粒料；
步骤E，将步骤D制得的胎体合金造粒料放入60吨自动压机料斗中，设定压制成型的压力为4吨/平方厘米，保压时间为30s，压制得到胎体合金毛坯；
步骤F，将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡6h进行浸汲泡水脱脂处理，然后取出置于空气中在室温下干燥及预氧化7h；
步骤G，进行真空热脱脂和氢气还原加压烧结
步骤G1,将经过所述步骤F处理后的的胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在温度为300℃、真空度为1Pa的条件下保温1h，进行真空热脱脂；
步骤G2，将真空加压烧结炉升温至500℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；
步骤G3，将真空加压烧结炉升温至900℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为10MPa，进行真空加压烧结；
步骤G4，停止真空加压烧结炉运行，降温至室温，制得一种金刚石工具。
实施例3
一种金刚石工具，按以下步骤制备：
步骤A，按照质量百分比计算，称取70％聚乙二醇(聚合度为1500)与30％聚乙烯醇缩丁醛混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物；
步骤B，配制粘结剂溶液
步骤B1，按照质量百分比计算，称取30％步骤A制得的粘结剂组合物和70％乙醇，将称取的乙醇放入封口的烧杯中加热至50℃并恒温，开启搅拌器对乙醇进行搅拌；
步骤B2，将称取的粘结剂组合物加入乙醇中搅拌溶解，配制得到粘结剂溶液；
步骤C，按体积百分比计算，称取92.5％金属预合金粉末(金属预合金粉末按质量百分比计算，由以下金属粉末混合得到，Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％)与7.5％金刚石颗粒，置于滚筒混料机中进行干混2h，制备得到胎体合金干混料；
步骤D，制备胎体合金造粒料
步骤D1，将步骤C制得的胎体合金干混料加入加热温度为60℃的捏合机中；
步骤D2，按照粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将步骤B配制的粘结剂溶液加入捏合机中捏合，直至粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，混合料变成粉状，自然降至室温，取出过30目筛，制得胎体合金造粒料；
步骤E，将步骤D制得的胎体合金造粒料放入60吨自动压机料斗中，设定压制成型的压力为5吨/平方厘米，保压时间为30s，压制得到胎体合金毛坯；
步骤F，将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡8h进行浸汲泡水脱脂处理，然后取出置于空气中在室温下干燥及预氧化8h；
步骤G，进行真空热脱脂和氢气还原加压烧结
步骤G1,将经过所述步骤F处理后的的胎体合金毛坯置于真空加压烧结炉中，在温度为300℃、真空度为1Pa的条件下保温1h，进行真空热脱脂；
步骤G2，将真空加压烧结炉升温至500℃保温1h，同时通入氢气，控制炉内压力为0.1035MPa，进行氢气脱氧还原；
步骤G3，将真空加压烧结炉升温至900℃保温1h，同时通入氩气，控制炉内压力为10MPa，进行真空加压烧结；
步骤G4，停止真空加压烧结炉运行，降温至室温，制得一种金刚石工具。
对比例1
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤F为将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡8h进行浸汲泡水脱脂处理后，取出吸干水分，并置于干燥箱中干燥2h，干燥温度为50℃，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例2
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，聚乙二醇的聚合度为800，其余原料组分和实施例1一致，并按照实施例1的制备方法制得一种金刚石工具。
对比例3
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，聚乙二醇的聚合度为2800，其余原料组分和实施例1一致，并按照实施例1的制备方法制得一种金刚石工具。
对比例4
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤A为按照质量百分比计算，称取80％聚乙二醇(聚合度为1500)与20％聚乙烯醇缩丁醛混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例5
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤A为按照质量百分比计算，称取50％聚乙二醇(聚合度为1500)与50％聚乙烯醇缩丁醛混合，配制得到可完全溶于乙醇且部分溶于水的粘结剂组合物，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例6
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤F为将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡3h进行浸汲泡水脱脂处理，然后取出置于空气中在室温下干燥及预氧化10h，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例7
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤F为将步骤E制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡10h进行浸汲泡水脱脂处理，然后取出置于空气中在室温下干燥及预氧化3h，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例8
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤B1为按照质量百分比计算，称取30％步骤A制得的粘结剂组合物和70％乙醇，将称取的乙醇放入封口的烧杯中，开启搅拌器对乙醇进行搅拌，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例9
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤D2为按照粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将步骤B配制的粘结剂溶液加入捏合机中捏合，直至粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，混合料变成粉状，自然降至室温，取出过5目筛，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
对比例10
选择实施例1进行比较。
在本对比例中，各原料和实施例1一致，制备方法中的步骤D2为按照粘结剂溶液与胎体合金干混料的质量比为1：20，将步骤B配制的粘结剂溶液加入捏合机中捏合，直至粘结剂溶液的乙醇完全挥发后，混合料变成粉状，自然降至室温，取出过50目筛，其余制备方法步骤与实施例1一致，制得一种金刚石工具。
采用现有常规的金属材料测试方法对实施例1～3以及对比例1～10制得的金刚石工具进行体积密度(水排液法)、相对理论密度(相对理论密度＝体积密度/物质的理论密度，金刚石工具(胎体)的理论密度为8.48g/cm3、硬度(HRB钢球压痕法)和抗折强度(三点抗折法)的性能测试；
金刚石工具(胎体)的理论密度的计算方式为：由于按照质量百分比计算，所述金属预合金粉末由Fe粉36％、Cu粉24％、Co粉15％、Ni粉9％、Sn粉3％和WC粉13％组成，所述金属预合金粉末中含有的Fe粉的密度为7.86g/cm3，Cu粉、Co粉和Ni粉的密度均为8.9g/cm3，Sn粉的密度为6.54g/cm3，WC粉的密度为15.63g/cm3，以所述金属预合金粉末取100g计算，则所述金属预合金粉末包括Fe粉36g、Cu粉24g、Co粉15g、Ni粉9g、Sn粉3g和WC粉13g，所述金属预合金粉末的密度为：密度ρ＝质量M/体积V，则：金属预合金粉末的密度ρ1为：
ρ1＝100/(36/7.86+24/8.9+15/8.9+9/8.9+3/6.54+13/15.63)＝8.88g/cm3，按体积百分比计算，称取92.5％所述金属预合金粉末与7.5％金刚石颗粒进行干混，所述金刚石颗粒的密度为3.52g/cm3，进行加权计算得到金刚石工具(胎体)的理论密度ρ2＝8.88*0.925+3.52*0.075＝8.48g/cm3；
得到下表的性能测试结果：
表1-实施例及对比例性能测试
由上述测试结果可知，实施例1～3制得的金刚石工具的致密度和机械强度均较高，由于在制备过程中，胎体合金毛坯经过浸汲泡水脱脂以及干燥和预氧化处理，胎体合金毛坯的金属预合金粉末颗粒的表面整体均匀地被预氧化，形成金属氧化膜，最后通过真空热脱脂和氢气还原加压烧结作用把预氧化的金属氧化膜还原为合金微粒，由于合金微粒具有极大的比表面积，有极大的烧结反应活性，经过氢气还原加压烧结时能够促进胎体合金毛坯的金属预合金粉末结合为合金体，同时也提高了金属预合金粉末对金刚石颗粒的把持力，制备得到的金刚石工具的致密度有效提高，性能测试中的相对理论密度高，实施例1制得的金刚石工具的相对理论密度达到99.9％，同时机械性能好，性能测试中的硬度和抗折强度高，改善了金刚石工具的使用性能，延长了金刚石工具的的使用寿命。
由实施例1和对比例1可知，当步骤F为将制得的胎体合金毛坯放入水中在室温下浸泡8h进行浸汲泡水脱脂处理后，取出吸干水分，并置于干燥箱中干燥2h，由于未进行预氧化处理，对比例1制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比实施例1要低，实施例1至实施例3经过预氧化处理的胎体合金毛坯制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比对比例1要高，采用预氧化处理工艺与真空热脱脂和氢气还原加压烧结相结合，可以制备出性能优异的金刚石工具。
由实施例1和对比例2可知，当聚乙二醇的聚合度为800时，制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比实施例1要低，由于对比例2中的聚乙二醇的聚合度太小，此时聚乙二醇为液态，使用该聚乙二醇制备粘合剂组合物从而制备粘合剂溶液，在步骤D中当所述粘结剂溶液与所述胎体合金干混料加热捏合时，乙醇挥发后，液态的聚乙二醇无法起到将水分均匀吸入胎体合金毛坯的内部的作用，胎体合金毛坯的内部的金属预合金粉末颗粒的表面预氧化不完全，影响了金刚石工具的致密度和机械强度。
由实施例1和对比例3可知，当聚乙二醇的聚合度为2800时，制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比实施例1要低，由于对比例3中的聚乙二醇的聚合度过大，聚合度过大的聚乙二醇在水溶液中的溶解度小，当将胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂时不容易浸出，影响水溶液吸入所述胎体合金毛坯的内部，胎体合金毛坯的内部的金属预合金粉末颗粒的表面预氧化不完全，影响了金刚石工具的致密度和机械强度。
由实施例1和对比例4可知，当聚乙烯醇缩丁醛的添加量过少时，由于非水溶性高分子粘结剂的添加量过少，可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过多，经过浸汲泡水脱脂后，胎体合金毛坯没有足够的非水溶性高分子粘结剂粘结，胎体合金毛坯的强度差，制得的金刚石工具的硬度和抗折强度明显较差。
由实施例1和对比例5可知，当聚乙烯醇缩丁醛的添加量过多时，由于非水溶性高分子粘结剂的添加量过多，可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过少，胎体合金毛坯在浸汲泡水脱脂的过程中，水溶液浸出的粘结剂溶液中的可溶于乙醇的水溶性高分子粘结剂过少，使得水分吸入胎体合金毛坯的内部的量少，在干燥后胎体合金毛坯体的内部留出毛细间隙少，胎体合金毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化效果差，影响了制得的金刚石工具的致密度和机械强度。
由实施例1和对比例6可知，当胎体合金毛坯浸汲泡水脱脂处理的时间过短时，由于水溶液不易吸入所述胎体合金毛坯的内部，从而降低了胎体合金毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化效果，制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比实施例1要低。
由实施例1和对比例7可知，对比例7制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均比实施例1要低，由于实施例7在胎体合金毛坯进行浸汲泡水脱脂处理后，进行干燥及预氧化的时间过短，胎体合金毛坯的内部的毛坯内部的金属预合金粉末颗粒的预氧化程度不够，影响了制得的金刚石工具的致密度及机械强度。
由实施例1和对比例8可知，由于对比例8在步骤B1中，未对乙醇进行加热，造成粘结剂组合物在溶剂乙醇中未能完全溶解，粘结剂组合物容易团聚，在胎体合金干混料中分散性差，严重影响了制得的金刚石工具的性能，制得的金刚石工具的相对理论密度、硬度和抗折强度均明显降低。
由实施例1和对比例9可知，在步骤D制备胎体合金造粒料的过程中，由于过筛目数太小，制得的胎体合金造粒料的颗粒粒度太大，粘结剂溶液与胎体合金干混料形成的结块无法分散开，造成胎体合金干混料中的金刚石颗粒在胎体合金造粒料中分散不均匀，影响了制得的金刚石工具的机械强度，使对比例9制得的金刚石工具的硬度和抗折强度较实施例1明显要低。
由实施例1和对比例10可知，由于过筛目数太大，制得的胎体合金造粒料的颗粒粒度太小，在步骤E的对胎体合金造粒料进行压制成型时，由于胎体合金造粒料颗粒小而松散，导致压制效果差，制得的金刚石工具的致密度差，机械强度差。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
