專利名稱：人造金剛石復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及人造金剛石復(fù)合片。
背景技術(shù)：
聚晶金剛石復(fù)合體(PDC)，是在超高壓高溫條件下金剛石和硬質(zhì)合金(WC-CO)半 液相燒結(jié)復(fù)合而成的超硬復(fù)合材料。PDC工具的殘余應(yīng)力大小是評價(jià)其性能品質(zhì)好壞的重 要因素之一，越來越引起人們的重視。PDC的殘余應(yīng)力成因主要是由于金剛石與粘結(jié)劑之 間的熱膨脹系數(shù)差別較大，同時(shí)燒結(jié)的PDC經(jīng)過高溫高壓下的卸壓和停溫，應(yīng)力殘留在PDC 中。有研究表明PDC內(nèi)部存在高達(dá)1. 4GPa的殘余應(yīng)力，經(jīng)測試金剛石不同區(qū)域的殘余應(yīng)力 為870-1300MPPa。目前實(shí)際應(yīng)用表明，由于存在較大的殘余應(yīng)力，致使PDC工具出現(xiàn)崩刃、 脫層、抗沖擊性能低、抗剪切性能差等問題，嚴(yán)重地影響其性能。目前關(guān)于生長型金剛石復(fù) 合片殘余應(yīng)力的研究報(bào)道較少。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種人造金剛石復(fù)合片，金剛石復(fù)合片熱穩(wěn)定溫度達(dá) 770°C，金剛石層的增厚技術(shù)達(dá)到表層更耐磨，基體結(jié)構(gòu)層更耐沖擊的效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下人造金剛石復(fù)合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質(zhì)合金基體層與金剛石 層，金剛石層的厚度為l_3mm，硬質(zhì)合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒狀。人造金剛石復(fù)合片的工藝過程為原材料純化_原材料配制_真空處理_分層組 裝_半液相合成_復(fù)合片外形加工整形_復(fù)合片物性檢測_成品入庫。重點(diǎn)研究金剛石 與不同組分鈷熔體的相互作用及其規(guī)律，金剛石在鈷熔體中的結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，金剛 石聚晶骨架形成機(jī)制與生長機(jī)理，金剛石-鈷系統(tǒng)超高壓液相燒結(jié)過程三種燒結(jié)機(jī)構(gòu)的研 究一.顆粒重排機(jī)構(gòu)；二.溶解-析出機(jī)構(gòu)；三.聚晶骨架形成機(jī)構(gòu)。其中顆粒重排機(jī)構(gòu) 有利于促進(jìn)燒結(jié)過程致密化；溶解_析出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 sp2型碳原子在金剛石顆粒間的有效 遷移傳遞；聚晶形成機(jī)構(gòu)通過晶粒間的鈷熔體被排擠出界面而產(chǎn)生直接接觸，使金剛石生 長面上剛結(jié)晶析出沉積的碳原子sp3懸鍵互相鍵合，而實(shí)現(xiàn)D-D直接結(jié)合，最終形成金剛石 聚晶固架結(jié)構(gòu)；傳統(tǒng)PDC的金剛石層是采用相同金剛石粒度組成的單層，本產(chǎn)品主要采用 熔滲法生長型復(fù)合片多層金剛石結(jié)構(gòu)的PDC，金剛石的表層為相對較細(xì)粒度的金剛石，下層 即與硬質(zhì)合金層接觸采用相對較粗粒度的金剛石，這種PDC的表層更耐磨，而下層更耐沖 擊，并得到低應(yīng)力值的金剛石復(fù)合片。在實(shí)際的生產(chǎn)中我們應(yīng)用超高壓液壓軟件導(dǎo)管及溢 流控壓技術(shù)，將超高壓合成腔體內(nèi)6000MP大氣壓的合成壓力波動(dòng)范圍，由士60MP大氣壓控 制在士25大氣壓的“等壓環(huán)境”，采用可控硅恒溫控制系統(tǒng)替代電流和功率控制，將1450°C 高壓合成溫度控制在10°C精度范圍，從而形成高壓合成腔體的“等溫環(huán)境”。關(guān)鍵技術(shù)和工 藝在于保障制造優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度金剛石復(fù)合片所需的精準(zhǔn)“環(huán)境”。經(jīng)過不斷的試驗(yàn)、探索，已經(jīng) 可在所需環(huán)境下生產(chǎn)出1.2-4mm金剛石復(fù)合片，在實(shí)際工作中體現(xiàn)出強(qiáng)度高、硬度高、耐磨
3性能好；在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的深井鉆探作業(yè)時(shí)顯現(xiàn)出超高的抗沖擊性能和抗剪切性能。本實(shí)用新型的有益效果如下人造金剛石復(fù)合片的復(fù)合層厚達(dá)l_3mm，金剛石復(fù)合片熱穩(wěn)定溫度達(dá)770°C，金剛 石層的增厚技術(shù)達(dá)到表層更耐磨，基體結(jié)構(gòu)層更耐沖擊的效果；采用半液相熔滲法生長型 金剛石復(fù)合片生產(chǎn)工藝降低了基體與金剛石結(jié)合層的殘余應(yīng)力，生長型金剛石復(fù)合片是將 獨(dú)立的金剛石顆粒依靠顆粒之間的再生長，使整個(gè)粉末層粘結(jié)為一體，形成高強(qiáng)度網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)的生長型金剛石聚晶，同時(shí)依靠聚晶層與硬質(zhì)合金基體燒結(jié)復(fù)合而成該材料具有金剛石 的耐磨性和強(qiáng)度以及硬質(zhì)合金基體材料的韌性和焊接性，是一種優(yōu)良的切削工具與耐磨材 料，廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工、石油與地質(zhì)鉆頭、砂輪修整工具等。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，人造金剛石復(fù)合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質(zhì)合金基體 層1與金剛石層2，金剛石層2的厚度為l-3mm，硬質(zhì)合金基體層1與金剛石層2相連接的 端面3呈鋸齒狀。
權(quán)利要求1.人造金剛石復(fù)合片，其特征在于包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質(zhì)合金基體 層與金剛石層，金剛石層的厚度為l_3mm，硬質(zhì)合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒 狀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種人造金剛石復(fù)合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質(zhì)合金基體層與金剛石層，金剛石層的厚度為1-3mm，硬質(zhì)合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒狀。本實(shí)用新型金剛石復(fù)合片熱穩(wěn)定溫度達(dá)770℃，金剛石層的增厚技術(shù)達(dá)到表層更耐磨，基體結(jié)構(gòu)層更耐沖擊的效果。
文檔編號B32B3/30GK201776948SQ20102016459
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者賀昌雨 申請人:淮南宏昌科技有限責(zé)任公司