[發(fā)明專利]一種具有良好導(dǎo)電性能的金剛石聚晶復(fù)合片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510347888.0
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104962793B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤;盧燦華;劉俊濤;竇明
• 申請（專利權(quán)）人: 中南鉆石有限公司
• 主分類號: C22C26/00
• 分類號: C22C26/00;C22C1/05
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙)41104
• 代理人: 張曉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金剛石與硬質(zhì)合金復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有良好導(dǎo)電性能的金剛石聚晶復(fù)合片及其制備方法。

背景技術(shù)

金剛石聚晶復(fù)合片是以金剛石微粉為原料，硬質(zhì)合金作為基體，通過特定的合成工藝在高溫高壓條件下燒結(jié)而成的一種超硬復(fù)合材料。復(fù)合片兼具金剛石硬度高、耐磨性好以及硬質(zhì)合金抗沖擊性能強的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于有色金屬和難加工非金屬材料的切削加工領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中常見的金剛石聚晶復(fù)合片，一種是由金剛石-鈷系燒結(jié)而成，其結(jié)合相由鈷構(gòu)成，具備了一定的導(dǎo)電性，具有放電加工的優(yōu)點，但是，正是由于結(jié)合相為金屬鈷，因此有耐熱性低的弱點，僅具備700℃左右的耐熱性。另一種是由金剛石-碳酸鹽系燒結(jié)而成，其結(jié)合相由碳酸鹽構(gòu)成，其耐熱性非常優(yōu)異，但不具有導(dǎo)電性，因此無法進行放電加工。上述金剛石聚晶復(fù)合片在制做刀具時，由于不能同時兼具良好的導(dǎo)電性和耐熱性，造成放電、焊接加工困難或者根本無法進行放電、焊接加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時具有良好導(dǎo)電性和良好耐熱性能，同時滿足放電加工和焊接加工要求的金剛石聚晶復(fù)合片，同時，提供一種該金剛石聚晶復(fù)合片的制備方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種金剛石聚晶復(fù)合片，包括金剛石聚晶層和硬質(zhì)合金基體，所述金剛石聚晶層由下述重量百分含量的原料組成：金剛石微粉75～85%、硬質(zhì)合金粉12～20%和納米金屬結(jié)合劑3～5%，所述金剛石微粉由下述重量百分含量的原料組成：不含硼金剛石微粉60～70%、含硼金剛石微粉30～40%，所述硬質(zhì)合金粉由下述重量百分含量的原料組成：WC粉 85～90%、Co粉8～12%、Ti粉1.5～2%和TaC粉0.5～1%，該硬質(zhì)合金粉的各原料以使用分析純?yōu)榧选?/p>

所述金剛石微粉粒度為0.5～40μm。

所述含硼金剛石微粉的硼元素含量為0.0005～0.015%。

所述硬質(zhì)合金粉中WC粉和Co粉的粒徑為1～3μm，Ti粉和TaC粉的粒徑為1.5～2μm。

所述納米金屬結(jié)合劑由下述重量百分含量的原料組成：Co粉 97～99%、Ni粉0.45～2%、W粉0.5～0.9% 、B粉0.05～0.1%，該結(jié)合劑的各原料以使用分析純?yōu)榧选?/p>

所述納米金屬結(jié)合劑中Co粉和Ni粉的粒徑為20～30nm，W粉和B粉的粒徑為30～40nm，該粒度范圍內(nèi)的結(jié)合劑原料，更利于增強金剛石聚晶復(fù)合片的沖擊韌性、耐磨性能和耐熱性。

所述硬質(zhì)合金基體由下述重量百分含量的原料組成： WC粉88～92%、Co粉7～10% 、TiC粉0.5～1%和NbC粉0.5～1%。

所述硬質(zhì)合金基體中的WC粉的粒徑為1.8～2.2μm，Co粉、TiC粉和NbC粉的粒徑為1.0～1.2μm，該配方的硬質(zhì)合金基體利于增加金剛石聚晶復(fù)合片的耐磨性能，延長使用壽命。

本申請的硬質(zhì)合金基體采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法預(yù)先制備即可。

一種上述金剛石聚晶復(fù)合片的制備方法，包括如下步驟：

1）凈化與還原處理：分別將金剛石微粉和硬質(zhì)合金粉先用20～30%的氫氧化鈉水溶液煮沸10～15min，用去離子水洗滌至中性，再用硫酸和硝酸體積比例為1:1的混酸溶液煮沸10～15min，并用去離子水洗滌至中性，然后再用鹽酸與硝酸體積比例為1:1的混合溶液煮沸10～15min，并再用去離子水洗滌至中性，備用；將納米金屬結(jié)合劑在氫氣還原爐中于650～700℃溫度下還原處理3～4h，備用；

2）混料：按所述配比稱取處理過的金剛石微粉、硬質(zhì)合金粉和納米金屬結(jié)合劑，放入三維混料機內(nèi)進行預(yù)混，三維混料機轉(zhuǎn)速為80±5r/min ，三維混料時間為20±5h；然后將三維混好的料，再投入球磨機進行濕混，料和球的重量比為1:3～4，并從球磨罐端部加入無水乙醇和液體石蠟，液體石蠟與無水乙醇的體積比為1.6∶1000，無水乙醇和液體石蠟的總體積與料和硬質(zhì)合金球的總體積之比為1:1～2，球磨機的轉(zhuǎn)速為：75±5 r/min，球磨時間：12±4h；

3）復(fù)合體組裝與真空處理：將混合好的金剛石微粉、硬質(zhì)合金粉和納米金屬結(jié)合劑倒入圓柱形鉬、鋯杯內(nèi)，然后放入硬質(zhì)合金基體并扣上鉬蓋得復(fù)合體組件；將復(fù)合體組件置于真空燒結(jié)爐中，真空狀態(tài)下按每個復(fù)合體組件1～1.5升氫氣的比例通入一定量的氫氣，在不大于3×10^-4Pa的真空條件下于700～750℃溫度下保溫3～4h；