[發明專利]耐沖擊的金剛石層、金剛石復合片及其制備方法

有效

• 申請號: 201210193968.1
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102794447A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 李富玲;王恒;陳強;花波波;方艷娜
• 申請（專利權）人: 河南省亞龍金剛石制品有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F7/06;B22F3/24;C25F3/02
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;李想

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技術領域

本發明涉及超硬材料制品領域，特別涉及一種耐沖擊的金剛石層、金剛石復合片及其制備方法，主要用于中硬、硬地層的鉆采作業場合。

背景技術

金剛石復合片是指在金剛石磨粒中添加少量金屬或非金屬粘結劑，經高溫、高壓合成制得的復合材料，因其具有諸如：硬度高、導熱性好、抗沖擊性能高等優異性能，而被廣泛應用于油田礦山開采、基礎設施建設、房屋維修、機械加工、地質勘探等領域，隨著科學技術的發展，還成為微電子、通訊、航天等高科技領域不可缺少的關鍵材料。目前，金剛石復合片普遍采用金剛石微粉作為主要原料，添加少量觸媒催化劑Co、Ni等，與硬質合金組合，燒結而成。其產品特點在于：結構十分致密、硬度較高，導致其使用過程中抗沖擊性能較差、切削鋒利度差，使得鉆井過程中鉆齒異常破壞現象較多、且進尺太慢。

發明內容

為了克服現有技術金剛石復合片硬度高、脆性大，無法滿足大沖擊載荷下鉆探使用的不足之處，本發明的提供了一種耐沖擊的金剛石層、金剛石復合片及其制備方法，使用該方法制得復合片具有抗沖擊能力強、鋒利度好等優點，特別適合硬質地層的開采鉆探工作。

本發明提供了一種耐沖擊的金剛石層，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的，金剛石：70-80份、石墨粉：10-20份：觸媒：3-12份；所述觸媒由下述重量配比的物料組成：鐵：45-60份、鎳：15-20份、鈷：5-15份、錳：5-20份、硅：3-10份。

所述金剛石為80/100粒度，SMD級別金剛石；所述石墨粉為600目以細高純石墨，石墨化度達到>98%。

所述觸媒各組份為400目以細的粉末。

本發明還提供了一種耐沖擊的金剛石復合片，包括上述的金剛石層和硬質合金基體，該金剛石復合片可由下述步驟制備獲得：

???（1）配料：按下述重量配比稱量以下金剛石層原料：金剛石：70-80份、石墨粉：10-20份：觸媒：3-12份；所述觸媒由下述重量配比的物料組成：鐵：45-60份、鎳：15-20份、鈷：5-15份、錳：5-20份、硅：3-10份；

（2）混料：將步驟1所得的物料混合均勻；

（3）凈化處理：將步驟2得到的物料，植入高溫爐中進行處理，溫度：850-880℃，壓力10-100Pa，時間：2.5-4小時；

（4）組裝：將步驟3得到的物料裝入金屬套杯中，然后裝入硬質合金基體，制得組合片；將組合片裝入合成復合片專用葉臘石塊中，形成結構塊；

（5）燒結：將步驟4得到的結構塊，放在六面頂壓機上進行高壓、高溫燒結，工藝為溫度：1320-1380℃，壓力5300-5700Mpa，時間：10-25分鐘；

（6）電解：將步驟5得到的復合片，置入電解槽內進行電解，除去聚晶層內多余金屬。

本發明還提供一種制備上述耐沖擊的金剛石復合片的方法，該方法包括下述順序步驟：

（1）配料：按下述重量配比稱量以下金剛石層原料：金剛石：70-80份、石墨粉：10-20份：觸媒：3-12份；所述觸媒由下述重量配比的物料組成：鐵：45-60份、鎳：15-20份、鈷：5-15份、錳：5-20份、硅：3-10份；

（2）混料：將步驟1所得的物料混合均勻；

（3）凈化處理：將步驟2得到的粉料，植入高溫爐中進行處理，溫度：850-880℃，壓力10-100Pa，時間：2.5-4小時；

（4）組裝：將步驟3得到的粉料裝入金屬套杯中，然后裝入硬質合金基體，制得組合片；將組合片裝入合成復合片專用葉臘石塊中，形成結構塊；

（5）燒結：將步驟4得到的結構塊，放在六面頂壓機上進行高壓、高溫燒結，工藝為溫度：1320-1380℃，壓力5300-5700Mpa，時間：10-25分鐘；

（6）電解：將步驟5得到的復合片，置入電解槽內進行電解，除去聚晶層內多余金屬。

所述的物料混合步驟是將物料倒入混料罐中，然后向混料罐中加入同等重量直徑為8-10mm的硬質合金球作為混料介質，裝在三維混料機進行混料，混料時間為4-6小時。

所述的硬質合金球與物料的重量比為1:1。

所述電解的電解液為硫酸鐵溶液，電壓為為9-12V，?處理時間為25-30小時。

本發明的耐沖擊金剛石復合片選用粗顆粒金剛石，可以形成無數較小的切削單元，切削單元的性能由原始單晶的質量所決定，選用優質金剛石單晶，可保證切削單元性能優異。