專利名稱：金剛石復(fù)合片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬質(zhì)材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于鉆探和切削刀具用的金 剛石復(fù)合片的制備方法。
背景技術(shù)：
聚晶金剛石復(fù)合片(polycrystalline diamond compact，PDC),是在高溫高壓 (HPHT)條件下將獨立的金剛石顆粒依靠顆粒之間的生長粘結(jié)，使整個金剛石微粉層
燒結(jié)成為高強度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生長型金剛石聚晶(D-D結(jié)合)，并與硬質(zhì)合金基體燒結(jié)復(fù) 合，形成一體的復(fù)合材料。該材料具有金剛石的耐磨性和強度以及硬質(zhì)合金基體材料的 韌性和可焊接性，是一種優(yōu)良的切削工具與耐磨材料，廣泛的應(yīng)用于機械加工工具、石 油與地質(zhì)鉆頭、砂輪修整工具等。由于聚晶金剛石復(fù)合片材料因制造方法、復(fù)合途徑及燒結(jié)機理不同，其產(chǎn)品性 能也將表現(xiàn)出明顯的差異。從目前應(yīng)用結(jié)合以上分析看出，磨耗比不再是主要指標，因 為幾種體系復(fù)合片產(chǎn)品其磨耗比都可滿足要求，自銳性和抗沖擊韌性這兩個指標因此提 升到主要位置。從這一角度來看這種生長型金剛石復(fù)合片具有更大優(yōu)勢。目前，在制 備聚晶金剛石復(fù)合片的方法上，采用的都是金剛石與粘結(jié)劑，即觸媒的粉末混合燒結(jié)方 法，其特征是需要人為控制其金剛石與金屬粘結(jié)劑的含量配比，這種燒結(jié)方法帶來的缺 陷是由于其配比通常很難達到最優(yōu)，從而影響金剛石聚晶層的整體性能，會帶來如燒結(jié) 組織結(jié)構(gòu)不均勻，“架橋”現(xiàn)象，穩(wěn)定重復(fù)性差，殘余應(yīng)力較大等問題。嚴重的影響聚 晶金剛石復(fù)合片工具的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的在于提供一種金剛石復(fù)合片的制備方法，這種方法所要解決 的問題是現(xiàn)有聚晶層燒結(jié)組織結(jié)構(gòu)及致密性差，產(chǎn)品殘余應(yīng)力大的問題。為了解決上述問題，本金剛石復(fù)合片的制備方法是將金剛石粉末層置于金屬 合金片和硬質(zhì)合金基體之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔體內(nèi)加溫加 壓燒結(jié)，加壓壓力為5.0 6.0 GPa，燒結(jié)溫度為1200 1500 °C，時間為3 30分鐘， 燒結(jié)降溫卸壓后制得金剛石復(fù)合片。上述的金剛石復(fù)合片的制備方法中更具體的方法是金屬合金片(1)的厚度 為0.05-0.4mm;所述金剛石粉末層(2)厚度勸.3毫米；所述硬質(zhì)合金基體(3)厚度 M毫米，其中金剛石粉末層(2)的金剛石粉末是粒徑小于0.5毫米的純金剛石微粉。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果
1.金屬合金片的溶滲方法能夠自我調(diào)節(jié)金剛石聚晶層中金剛石與粘結(jié)劑的最佳配 比，燒結(jié)結(jié)構(gòu)致密均勻，合成重復(fù)性好，可操作性強。2.通過合金的溶滲燒結(jié)，金剛石聚晶層中殘余應(yīng)力分布較均勻，并且殘余應(yīng) 力低于300MPa，而現(xiàn)有技術(shù)所得金剛石聚晶層中殘余應(yīng)力一般高達800MPa。
3.這種燒結(jié)方法能夠使聚晶層與硬質(zhì)合金基體通過過渡層形成有效的燒結(jié)復(fù) 合，界面結(jié)合強度較高。


圖1是本金剛石復(fù)合片的制備方法中，金屬合金薄片與純金剛石粉末層和硬質(zhì) 合金基體層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖1所示的本金剛石復(fù)合片的制備方法各實施例的原料均按該圖設(shè)置，其中硬 質(zhì)合金基體3放在最下層，其厚度為H3，純金剛石粉末層2放在第二層，其厚度為H2， 金屬合金薄片1放在最上層，其厚度為HI。實施例1
將厚度H2為2毫米的金剛石粉末層2置于厚度Hl為0.2毫米的金屬合金片1和厚度 H3為3毫米的硬質(zhì)合金基體3之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔體內(nèi) 加溫加壓燒結(jié)，加壓壓力為5.0GPa，燒結(jié)溫度為1500 士50°C，時間為3分鐘，燒結(jié)降溫 卸壓后制得金剛石復(fù)合片，經(jīng)檢測其殘余應(yīng)力為280MPa。實施例2:
將厚度H2為0.3毫米的金剛石粉末層2置于厚度Hl為0.05毫米的金屬合金片1和 厚度H3為1毫米的硬質(zhì)合金基體3之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔 體內(nèi)加溫加壓燒結(jié)，加壓壓力為5.0GPa，燒結(jié)溫度為1250 士50°C，時間為3分鐘，燒結(jié) 降溫卸壓后制得金剛石復(fù)合片，經(jīng)檢測其殘余應(yīng)力為290MPa。實施例3:
將厚度H2為5毫米的金剛石粉末層2置于厚度Hl為0.4毫米的金屬合金片1和厚度 H3為10毫米的硬質(zhì)合金基體3之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔體內(nèi) 加溫加壓燒結(jié)，加壓壓力為6.0GPa，燒結(jié)溫度為1450 士50°C，時間為30分鐘，燒結(jié)降溫 卸壓后制得金剛石復(fù)合片，經(jīng)檢測其殘余應(yīng)力為98MPa。
權(quán)利要求
1.一種金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于將金剛石粉末層(2)置于金屬合金 片(1)和硬質(zhì)合金基體(3)之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔體內(nèi) 加溫加壓燒結(jié)，加壓壓力為5.0 6.0 GPa,燒結(jié)溫度為1200 1500 °C，時間為3 30 分鐘，燒結(jié)降溫卸壓后制得金剛石復(fù)合片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于金屬合金片(1) 的厚度為0.05-0.4mm;所述金剛石粉末層(2)厚度20.3毫米；所述硬質(zhì)合金基體(3) 厚度毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于金剛石粉末層 (2)的金剛石粉末是粒徑小于0.5毫米的純金剛石微粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金剛石復(fù)合片的制備方法，它是將金剛石粉末層(2)置于金屬合金片(1)和硬質(zhì)合金基體(3)之間制成燒結(jié)坯，然后將燒結(jié)坯置于石墨管的合成腔體內(nèi)加溫加壓燒結(jié)，加壓壓力為5.0～6.0GPa，燒結(jié)溫度為1200～1500℃，時間為3～30分鐘，燒結(jié)降溫卸壓后制得金剛石復(fù)合片。本發(fā)明的方法可以解決現(xiàn)有技術(shù)制得品燒結(jié)組織結(jié)構(gòu)致密均勻性差，殘余應(yīng)力大的問題。
文檔編號B22F7/06GK102019426SQ201010616949
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者賈曉鵬 申請人:柳州市大榮非金屬材料有限公司