一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片及其制備方法，包括以下步驟：具有異形花紋的硬質(zhì)合金件制備：選用硬質(zhì)合金混合料，于表面設(shè)置有多個(gè)異形花紋凹槽的異形組合模具中，采用流動(dòng)溫壓成型工藝，成型壓力為120～1000MPa，成型溫度為120～200℃；將成型件進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200～1500℃，時(shí)間為2～24小時(shí)，得到具有異形花紋的硬質(zhì)合金件；復(fù)合過渡層的制備；聚晶準(zhǔn)備；聚晶復(fù)合片合成。本發(fā)明實(shí)施例通過在硬質(zhì)合金層的上表面設(shè)置非均勻的花紋凹槽，具有更加復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高金剛石聚晶與硬質(zhì)合金之間的結(jié)合把持力，減緩、消除了界面層各向異性特性。
【專利說明】一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片及其制備 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚晶金剛石復(fù)合片【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地涉及一種表面帶花紋的硬質(zhì)合 金-聚晶金剛石復(fù)合片及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚晶金剛石復(fù)合片是一種金剛石聚晶與硬質(zhì)合金基體組成的復(fù)合材料，具有硬 度高、耐磨性好的特點(diǎn)?，F(xiàn)有聚晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合片通常采用鎢鈷類硬質(zhì)合金作 為基體材料，然后在高溫（通常1200?1600°C)、高壓（通常5Gpa以上）的一次合成； 也有采用CVD聚晶切割片增強(qiáng)的制造方法，如
【公開日】為2012年10月3日的專利號為 ZL201210200657. 3的中國專利CVD金剛石增強(qiáng)聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法。
[0003] 其他，如在硬質(zhì)合金上進(jìn)行CVD或者PVD金剛石或者立方氮化硼、氮化鈦涂層。該 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用多年，但該技術(shù)僅僅是為提高硬質(zhì)合金的切削性能，是硬質(zhì)合金性能提升的 拓展延續(xù)。采用CVD、PVD處理的金剛石涂層硬質(zhì)合金，主要應(yīng)用在金屬切削方面。
[0004] 目前，硬質(zhì)合金-金剛石聚晶復(fù)合片，為提高產(chǎn)品性能，主要集中在增加聚晶層厚 度、聚晶層界面改善及聚晶復(fù)合片外形結(jié)構(gòu)等方面。
[0005] 在聚晶與硬質(zhì)合金界面結(jié)合上，授權(quán)公告日為2013年06月26日的專利號為 ZL201220657434. 5的中國專利具有直槽齒接合面的金剛石復(fù)合片，該金剛石復(fù)合片界面 結(jié)合層的結(jié)構(gòu)為具有規(guī)則結(jié)構(gòu)，聚晶復(fù)合片橫向、縱向受力性能存在很大差異，即具有方向 性，導(dǎo)致材料各向異性，從而導(dǎo)致使用過程產(chǎn)品從最薄弱點(diǎn)破壞并迅速向其他破壞拓展，降 低了產(chǎn)品的性能。
[0006] 故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案， 解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，避免造成金剛石聚晶與硬質(zhì)合金接合面不牢的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛 石復(fù)合片的制備方法，通過在硬質(zhì)合金層的上表面設(shè)置非均勻的花紋凹槽，具有更加復(fù)雜 的界面結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高金剛石聚晶與硬質(zhì)合金之間的結(jié)合把持力，減緩、消除了界面 層各向異性特性。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] -種表面帶花紋的硬質(zhì)合金_聚晶金剛石復(fù)合片制備方法，包括以下步驟：
[0010] S10,具有異形花紋的硬質(zhì)合金件制備：選用硬質(zhì)合金混合料，于表面設(shè)置有多個(gè) 異形花紋凹槽的異形組合模具中，采用流動(dòng)溫壓成型工藝，成型壓力為120?lOOOMPa，成 型溫度為120?200°C;將成型件進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200?1500°C，時(shí)間為2? 24小時(shí)，得到具有異形花紋的硬質(zhì)合金件；
[0011] S20,復(fù)合過渡層的制備：采用CVD方法，在硬質(zhì)合金花紋凹槽及表面沉積鑰，沉積 厚度為1?20微米；
[0012] S30,聚晶準(zhǔn)備；
[0013] S40,聚晶復(fù)合片合成。
[0014] 優(yōu)選地，S30,聚晶準(zhǔn)備具體為，
[0015] S301，選用球形微米金剛石，金剛石微粉粒度為1?40微米，與接合劑進(jìn)行混合球 磨；
[0016] S302,將得到的球磨產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥，干燥溫度為500?600°C;
[0017] S303,將干燥物壓制成聚晶片。
[0018] 優(yōu)選地，S40,聚晶復(fù)合片合成具體為，
[0019] S401，將硬質(zhì)合金基底與聚晶片裝入葉蠟石塊體中；
[0020] S402,將組裝好的葉蠟石塊體放入六面頂或兩面頂中，逐步加壓至3. 2?8GPa，通 電流加熱，維持2?12min;
[0021] S403,卸掉載荷，進(jìn)行后續(xù)脫除處理并在聚晶層滲入硅合金即得聚晶復(fù)合片。
[0022] 優(yōu)選地，所述異形花紋凹槽為兩端狹小下端寬大，深度為0. 1?5mm，花紋寬度為 0? 2?2mm〇
[0023] 本發(fā)明的又一技術(shù)方案為：
[0024] -種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片，采用以上任一所述的方法制備 獲得，包括上表面設(shè)置有若干個(gè)非均勻分布的異形花紋的硬質(zhì)合金層，貼合設(shè)置在硬質(zhì)合 金層表面的復(fù)合過渡層，底部形狀與硬質(zhì)合金層互補(bǔ)的聚晶金剛石層。
[0025] 優(yōu)選地，所述異形花紋為兩端狹小下端寬大，深度為0. 1?5mm，花紋寬度為0. 2? 2mm〇
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0027] (1)具有更加復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高金剛石聚晶與硬質(zhì)合金之間的結(jié) 合把持力，減緩、消除了界面層各向異性特性；
[0028] (2)消除了產(chǎn)品在使用過程中鈷反催化對產(chǎn)品性能的影響；
[0029] (3)提高了產(chǎn)品的抗沖擊性能，提高了產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片的硬質(zhì)合金層 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片的剖面結(jié)構(gòu)示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0033]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修 改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì) 節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的 描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例的一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片制備方法，包括 以下步驟：
[0035] S10,具有異形花紋的硬質(zhì)合金件制備：選用硬質(zhì)合金混合料，于表面設(shè)置有多個(gè) 異形花紋凹槽的異形組合模具中，采用流動(dòng)溫壓成型工藝，成型壓力為120?lOOOMPa，成 型溫度為120?200°C;將成型件進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200?1500°C，時(shí)間為2? 24小時(shí)，得到具有異形花紋的硬質(zhì)合金件；
[0036] 異形花紋凹槽為兩端狹小下端寬大，深度為0? 1?5mm，花紋寬度為0? 2?2mm。
[0037] S20,復(fù)合過渡層的制備：采用CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積） 方法，在硬質(zhì)合金花紋凹槽及表面沉積鑰，沉積厚度為1?20微米；
[0038] S30,聚晶準(zhǔn)備；
[0039] 在具體應(yīng)用實(shí)例中，S30具體為，
[0040] S301，選用球形微米金剛石，金剛石微粉粒度為1?40微米，與接合劑進(jìn)行混合球 磨；
[0041] S302,將得到的球磨產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥，干燥溫度為500?600°C;
[0042] S303,將干燥物壓制成聚晶片。
[0043] S40,聚晶復(fù)合片合成；
[0044] 在具體應(yīng)用實(shí)例中，S40具體為，
[0045] S401，將硬質(zhì)合金基底與聚晶片裝入葉蠟石塊體中；
[0046] S402,將組裝好的葉蠟石塊體放入六面頂或兩面頂中，逐步加壓至3. 2?8GPa，通 電流加熱，維持2?12min;
[0047] S403,卸掉載荷，進(jìn)行后續(xù)脫除處理并在聚晶層滲入硅合金即得聚晶復(fù)合片。
[0048] 參見圖1與圖2,通過以上方法制備獲得的表面帶花紋的硬質(zhì)合金_聚晶金剛石復(fù) 合片包括上表面設(shè)置有若干個(gè)非均勻分布的異形花紋4的硬質(zhì)合金層3,貼合設(shè)置在硬質(zhì) 合金層表面的復(fù)合過渡層2,底部形狀與硬質(zhì)合金層互補(bǔ)的聚晶金剛石層1。且異形花紋為 兩端狹小下端寬大，深度為〇? 1?5mm，花紋寬度為0? 2?2mm。
[0049] 通過以上方式制備獲得的表面帶花紋的硬質(zhì)合金_聚晶金剛石復(fù)合片具有更加 復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高金剛石聚晶與硬質(zhì)合金之間的結(jié)合把持力，減緩、消除了 界面層各向異性特性。
[0050] 同等條件下制造的鋸齒狀聚晶復(fù)合片與本發(fā)明實(shí)施例的表面帶花紋的硬質(zhì)合金 的性能比較見表1。
[0051] 表1同等條件下，相同尺寸的聚晶金剛石復(fù)合片性能比較
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： S10,具有異形花紋的硬質(zhì)合金件制備：選用硬質(zhì)合金混合料，于表面設(shè)置有多個(gè)異形 花紋凹槽的異形組合模具中，采用流動(dòng)溫壓成型工藝，成型壓力為120?lOOOMPa，成型溫 度為120?200°C;將成型件進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200?1500°C，時(shí)間為2?24小 時(shí)，得到具有異形花紋的硬質(zhì)合金件； S20,復(fù)合過渡層的制備：采用CVD方法，在硬質(zhì)合金花紋凹槽及表面沉積鑰，沉積厚度 為1?20微米； S30,聚晶準(zhǔn)備； S40,聚晶復(fù)合片合成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片制備方法，其特 征在于，S30,聚晶準(zhǔn)備具體為， S301，選用球形微米金剛石，金剛石微粉粒度為1?40微米，與接合劑進(jìn)行混合球磨； 5302, 將得到的球磨產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥，干燥溫度為500?600°C ; 5303, 將干燥物壓制成聚晶片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片制備方法， 其特征在于，S40,聚晶復(fù)合片合成具體為， S401，將硬質(zhì)合金基底與聚晶片裝入葉蠟石塊體中； 5402, 將組裝好的葉蠟石塊體放入六面頂或兩面頂中，逐步加壓至3. 2?8GPa，通電流 加熱，維持2?12min ; 5403, 卸掉載荷，進(jìn)行后續(xù)脫除處理并在聚晶層滲入硅合金即得聚晶復(fù)合片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片制備方法， 其特征在于，所述異形花紋凹槽為兩端狹小下端寬大，深度為0. 1?5mm，花紋寬度為0. 2? 2mm 〇
5. -種表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至 3任一所述的方法制備獲得，包括上表面設(shè)置有若干個(gè)非均勻分布的異形花紋的硬質(zhì)合金 層，貼合設(shè)置在硬質(zhì)合金層表面的復(fù)合過渡層，底部形狀與硬質(zhì)合金層互補(bǔ)的聚晶金剛石 層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面帶花紋的硬質(zhì)合金-聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，所 述異形花紋為兩端狹小下端寬大，深度為〇? 1?5mm，花紋寬度為0? 2?2mm。
【文檔編號】B22F7/02GK104399990SQ201410570429
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】申建中, 夏文俊, 蔣洪奎 申請人:金華中燁超硬材料有限公司