[發明專利]一種金剛石超硬復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310263986.7
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103737007A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王琰弟;李英愛;張鐵臣
• 申請（專利權）人: 長春阿爾瑪斯科技有限公司
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F7/02
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

技術領域

本發明屬于材料制造技術領域，是一種制備鉆具或刃具材料的方法。

背景技術

現有的鉆具或刃具材料制備方法主要是將幾種金屬材料混合加熱，鉆具或刃具在使用過程中易磨損，壽命短。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種金剛石超硬復合材料的制備方法。

本發明解決技術問題的方案是通過以下步驟完成：

1、制備金屬粘結劑

選取鈦含量為30-75%的鈦銅合金粉，向鈦銅合金加入鈮粉，鈮粉重量為鈦銅合金重量的1-2%，再混入鋁粉，鋁粉重量為鈦銅合金重量的3-6%，成為體金屬粘結劑；

2、前期準備

將金屬粘結劑壓成片狀體，片狀體金屬粘結劑放入石墨材料制成的筒狀加熱塊底部，向筒狀加熱塊內注入粒度為3-5微米的金剛石粉末作為切削層，切削層在片狀體金屬粘結劑上面，然后向筒狀加熱塊內注入粒度為28-40微米的金剛石粉末作為連接層，連接層粉末在切削層粉末上面，再向筒狀加熱塊內注入基層粉末，基層粉末由鐵粉和金屬粘結劑粉末混合而成，鐵粉占基層粉末重量的70-75%，基層粉末在連接層粉末上面；其中片狀體金屬粘結劑重量與切削層粉末、連接層粉末及基層粉末的重量之和比為2：1-2；

3、制備

將裝有金屬粘結劑及立方氮化硼粉末的加熱塊放入高溫高壓裝置內，逐步加壓使壓力為25千帕，保證在加熱速率為305℃/秒的條件下，接通電流的3秒后金屬粘結劑融化，再在此功率下保持8-9秒，消除壓力后自然冷卻至常溫，制成鉆具或刃具。

用此類超硬復合材料做成的刃具加工45號鋼的實驗結果與現有刃具對比如下：

刃具強度實驗分析表明，在使用上述方法生產出的成品加工的刃具壽命提高20-25%，表明加工精度提高1級。抗裂性增加了兩倍。

合成的高強度材料可應用于鉆探技術，用來鉆通十分堅硬的巖石——花崗巖、石英巖等。除此之外，此類材料還可用做研磨工具，加工玻璃、陶瓷和其他建筑復合材料。

本發明生產出的鉆具或刃具使用壽命度，加工精度高。

具體實施方式

1、選取鈦含量為30%的鈦銅合金粉，向鈦銅合金加入鈮粉，鈮粉重量為鈦銅合金重量的2%，再混入鋁粉，鋁粉重量為鈦銅合金重量的3%，成為體金屬粘結劑；將金屬粘結劑壓成片狀體，片狀體金屬粘結劑放入石墨材料制成的筒狀加熱塊底部，向筒狀加熱塊內注入粒度為3微米的金剛石粉末作為切削層，切削層在片狀體金屬粘結劑上面，然后向筒狀加熱塊內注入粒度為40微米的金剛石粉末作為連接層，連接層粉末在切削層粉末上面，再向筒狀加熱塊內注入基層粉末，基層粉末由鐵粉和金屬粘結劑粉末混合而成，鐵粉占基層粉末重量的75%，基層粉末在連接層粉末上面；其中片狀體金屬粘結劑重量與切削層粉末、連接層粉末及基層粉末的重量之和比為2：1；將裝有金屬粘結劑及立方氮化硼粉末的加熱塊放入高溫高壓裝置內，逐步加壓使壓力為25千帕，保證在加熱速率為305℃/秒的條件下，接通電流的3秒后金屬粘結劑融化，再在此功率下保持8-9秒，消除壓力后自然冷卻至常溫，制成鉆具或刃具。

2、選取鈦含量為75%的鈦銅合金粉，向鈦銅合金加入鈮粉，鈮粉重量為鈦銅合金重量的1%，再混入鋁粉，鋁粉重量為鈦銅合金重量的6%，成為體金屬粘結劑；將金屬粘結劑壓成片狀體，片狀體金屬粘結劑放入石墨材料制成的筒狀加熱塊底部，向筒狀加熱塊內注入粒度為5微米的金剛石粉末作為切削層，切削層在片狀體金屬粘結劑上面，然后向筒狀加熱塊內注入粒度為28微米的金剛石粉末作為連接層，連接層粉末在切削層粉末上面，再向筒狀加熱塊內注入基層粉末，基層粉末由鐵粉和金屬粘結劑粉末混合而成，鐵粉占基層粉末重量的70%，基層粉末在連接層粉末上面；其中片狀體金屬粘結劑重量與切削層粉末、連接層粉末及基層粉末的重量之和比為1：1；將裝有金屬粘結劑及立方氮化硼粉末的加熱塊放入高溫高壓裝置內，逐步加壓使壓力為25千帕，保證在加熱速率為305℃/秒的條件下，接通電流的3秒后金屬粘結劑融化，再在此功率下保持8-9秒，消除壓力后自然冷卻至常溫，制成鉆具或刃具。

3、選取鈦含量為50%的鈦銅合金粉，向鈦銅合金加入鈮粉，鈮粉重量為鈦銅合金重量的1.5%，再混入鋁粉，鋁粉重量為鈦銅合金重量的4%，成為體金屬粘結劑；將金屬粘結劑壓成片狀體，片狀體金屬粘結劑放入石墨材料制成的筒狀加熱塊底部，向筒狀加熱塊內注入粒度為4微米的金剛石粉末作為切削層，切削層在片狀體金屬粘結劑上面，然后向筒狀加熱塊內注入粒度為30微米的金剛石粉末作為連接層，連接層粉末在切削層粉末上面，再向筒狀加熱塊內注入基層粉末，基層粉末由鐵粉和金屬粘結劑粉末混合而成，鐵粉占基層粉末重量的72%，基層粉末在連接層粉末上面；其中片狀體金屬粘結劑重量與切削層粉末、連接層粉末及基層粉末的重量之和比為1.5：1；將裝有金屬粘結劑及立方氮化硼粉末的加熱塊放入高溫高壓裝置內，逐步加壓使壓力為25千帕，保證在加熱速率為305℃/秒的條件下，接通電流的3秒后金屬粘結劑融化，再在此功率下保持8-9秒，消除壓力后自然冷卻至常溫，制成鉆具或刃具。