[發明專利]一種高性能聚晶金剛石復合片

有效

• 申請號: 201611111580.7
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106747445B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 解亞軍
• 申請（專利權）人: 富耐克超硬材料股份有限公司
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;C04B35/528;C04B35/626;C04B35/645
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 張鵬輝

本發明涉及一種高性能聚晶金剛石復合片，屬于金剛石復合片領域。該高性能聚晶金剛石復合片由包括以下步驟的方法制備而成：1)在真空條件下，將金剛石粉在750℃～1500℃下保溫30～120min，得到微石墨化產物；2)向微石墨化產物中加入硅粉、鹵化物混合均勻，得到混合料；3)在硬質合金基體上放置混合料，然后在壓力為5～8GPa、溫度為1400～2000℃下燒結，即得。本發明提供的高性能聚晶金剛石復合片，首先對金剛石粉進行微石墨化反應，再加入硅粉、鹵化物混合均勻，并通過控制反應條件，在聚晶金剛石層內部形成納米SiC顆?；蚓ы?，從而提高聚晶金剛石復合片的熱穩定性、抗沖擊及耐磨性能。

技術領域

本發明涉及一種高性能聚晶金剛石復合片。

背景技術

聚晶金剛石(PCD)是由金剛石粉與結合劑在高溫高壓環境下燒結而成的復合材料。PCD材料的硬度是硬質合金的數倍，接近金剛石單晶的硬度，具有良好的耐磨性和韌性，同時還具有各向同性，可制成不同尺寸和形狀的制品，大大擴充了工業金剛石的應用領域，已被廣泛應用于地質與礦產鉆探、非金屬材料的加工與有色金色切削等領域。

劉磊等(金剛石與磨料磨具工程，2015年8月，第4期)研究了硅鈦結合劑聚晶金剛石的制備與性能，其以粒度分別為25μm和10μm的金剛石粉以及結合劑Si-Ti-B粉末為原料，經混料后在85MPa，3.0～3.8kW下合成硅鈦結合劑聚晶金剛石。常規聚晶金剛石的合成多通過優選結合劑的種類和用量來改善聚晶金剛石的耐熱性或磨耗比等參數，但聚晶金剛石的熱穩定性、抗沖擊、耐磨性能等綜合性能難以得到兼顧，在實際應用中受到限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能聚晶金剛石復合片，其具有良好的熱穩定性、抗沖擊及耐磨性能。

為了實現目的，本發明所采用的技術方案是：

一種高性能聚晶金剛石復合片，由包括以下步驟的方法制備而成：

1)在真空條件下，將金剛石粉在750℃～1500℃下保溫30～120min，得到微石墨化產物；

2)向微石墨化產物中加入硅粉、鹵化物混合均勻，得到混合料；

3)在硬質合金基體上放置混合料，然后在壓力為5～8GPa、溫度為1400～2000℃下燒結，即得。

本發明提供的高性能聚晶金剛石復合片，首先對金剛石粉進行微石墨化反應，再通過加入硅粉、鹵化物并控制反應條件，在聚晶金剛石層內部形成納米SiC顆粒或晶須，納米SiC顆粒或碳化硅晶須一方面可以起到阻礙裂紋擴展；另一方面可以填充金剛石間空隙，與金剛石間形成化學鍵，橋連金剛石，同時SiC具有高的抗氧化特性，納米SiC顆?；蚓ы毜拇嬖谔岣吡私饎偸瘡秃掀臒岱€定性、耐磨性和抗沖擊性能。

步驟1)中，所述真空條件的真空度為1×10^-3～1×10^-5Pa。

所述金剛石粉的粒徑為0.1～40μm。所述金剛石粉是由金剛石顆粒經凈化后得到的。所述凈化是采用酸、堿或丙酮進行洗滌。

酸為濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸中的一種或多種混合；堿為濃氨水、氫氧化鈉溶液、雙氧水、次氯酸中的一種或多種混合。凈化過程可除去金剛石顆粒表面的水分、氧化物等雜質。

步驟2)中，硅粉的加入量為微石墨化產物質量的1％～10％，鹵化物的加入量為微石墨化產物質量的0.5％～3％。

優選的，所述硅粉的粒徑為50nm～10μm。所述鹵化物為氯化鈉、氯化鉀、氯化鐵中的一種或多種混合。

步驟3)中，所述硬質合金基體為含鈷硬質合金，鈷的質量含量為13％～20％。燒結時，在1400～2000℃保溫5～40min。