[發(fā)明專利]一種PDC與硬質(zhì)合金的連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610763961.7
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106270883B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍偉民;糾永濤;鐘素娟;裴夤崟;高雅;軒慶慶;孫華為;杜全斌;李秀朋;李永
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州機械研究所有限公司
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/19;B23K1/20;B23K103/18
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及異種材料的連接技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種PDC與硬質(zhì)合金的連接方法及采用此方法制備的大尺寸PDC。

背景技術(shù)

聚晶金剛石復(fù)合片(polycrystalline diamond compact，簡稱PDC)。PDC通常采用金剛石微粉和少量的金屬粉與硬質(zhì)合金襯底在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成。金剛石微粉與少量的金屬粉末混合后在高溫高壓下燒結(jié)而成的部分被稱為聚晶金剛石（polycrystalline diamond，簡稱PCD）。PDC具有金剛石的高硬度、高耐磨性與優(yōu)良的導熱性，又具有硬質(zhì)合金的強度與抗沖擊韌性，因此是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。PDC一般都是采用六面頂或兩面頂專用壓機制造。PDC的大小取決于壓機的大小，大尺寸（本發(fā)明中是指長度較長）PDC需要更大功率、大噸位的壓機，需要在更大的壓力和更高的燒結(jié)溫度等參數(shù)下制備而成。毫無疑問的是，大尺寸PDC的生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本非常高。另外，一些非標尺寸的PDC需要專門的設(shè)備，生產(chǎn)成本更高，甚至無法生產(chǎn)。制約了PDC的廣泛應(yīng)用。為了解決上述問題，現(xiàn)在常用的方法是采用焊接的方法。采用小尺度（本發(fā)明中是指長度較短）PDC再釬焊上一段硬質(zhì)合金是常用選擇。PCD在空氣中，700多攝氏度就會產(chǎn)生熱損傷，在真空中，800多攝氏度會產(chǎn)生熱損傷。現(xiàn)有技術(shù)中的釬焊溫度高導致的PCD的熱損傷會引起PDC的性能弱化，進而影響PDC復(fù)合片的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種PDC與硬質(zhì)合金的連接方法。該方法通過釬料的選擇以及釬焊工藝步驟和參數(shù)的把握，實現(xiàn)了在較低溫度下完成PDC與硬質(zhì)合金的焊接接長過程，同時，PDC上的PCD不受熱損傷，并且，接長后的接縫具有較高的強度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種PDC與硬質(zhì)合金的連接方法，包括以下步驟：

步驟一、分別對PDC和硬質(zhì)合金的被連接面進行清洗，風干后，得到潔凈的PDC和硬質(zhì)合金，備用；

步驟二、采用表面改性的方法分別對步驟一清洗后的PDC和硬質(zhì)合金的被連接面進行改性，使PDC和硬質(zhì)合金的被連接面形成一層鍍鎳層；

步驟三、在步驟二經(jīng)改性后的PDC和硬質(zhì)合金的被連接面之間放置一層釬料，得到裝配組件，備用；

所述的釬料為液相線低于800℃的AgCu釬料；

步驟四、將步驟三制得的裝配組件放置于真空爐內(nèi)，抽真空至爐內(nèi)真空度為10^-1～10^-3MPa，之后，控制真空爐內(nèi)溫度以一定的升溫速率升高至775～800℃，并在該溫度下保溫1～3min，然后，控制真空爐內(nèi)溫度降溫至680～710℃，并在該溫度下進行保溫40～80min，之后，控制真空爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫，取出裝配組件，即完成PDC與硬質(zhì)合金之間的連接。

在步驟一中，對PDC和硬質(zhì)合金的被連接面進行清洗的方法為：將PDC和硬質(zhì)合金放入置于無水乙醇溶液中進行超聲清洗10～15min。

在步驟二中，所述鍍鎳層的厚度為0.1-2mm。

在步驟三中，所用的AgCu釬料為AgCu共晶釬料。

在步驟四中，真空爐內(nèi)以一定的升溫速率升溫的最高溫度為AgCu共晶釬料的共晶溫度。

在步驟四中，真空爐內(nèi)以一定的升溫速率升溫至最高溫度后，保溫的時間為3min。

在步驟四中，真空爐內(nèi)降溫后的溫度為710℃，且在該溫度下的保溫時間為80min。

在步驟四中，所述的升溫速率為5-15℃/min。

一種PDC與硬質(zhì)合金的連接方法，包括以下步驟：

步驟一、分別對PDC和硬質(zhì)合金的被連接面進行清洗，風干后，得到潔凈的PDC和硬質(zhì)合金，備用；

步驟二、在步驟一經(jīng)過清洗后的PDC和硬質(zhì)合金的被連接面之間放置一層金屬粉，得到裝配組件，備用；

所述的金屬粉為AgCu共晶釬料粉與鎳粉的機械混合物，其中，鎳粉占金屬粉總質(zhì)量的15%-20%；

步驟三、將步驟二制得的裝配組件放置于真空爐內(nèi)，抽真空至爐內(nèi)真空度為10^-1～10^-3MPa，之后，控制真空爐內(nèi)溫度以一定的升溫速率升高至775～800℃，并在該溫度下保溫1～3min，然后，控制真空爐內(nèi)溫度降溫至680～710℃，并在該溫度下進行保溫40～80min，之后，控制真空爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫，取出裝配組件，即完成PDC與硬質(zhì)合金之間的連接。

有益效果：