[發明專利]一種聚晶金剛石復合片及其制備方法

有效

• 申請號: 201710104716.X
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106869805B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 唐永炳;谷繼騰;楊揚
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;B32B9/00;B32B9/04;B32B1/08;B32B15/04;B32B37/00;C23C16/27;C23C16/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種聚晶金剛石復合片，其特征在于，包括硬質合金基體層和依次設置在所述硬質合金基體層上的聚晶金剛石層和金剛石薄膜層，其中，所述聚晶金剛石層由中心至邊緣依次包括第一聚晶金剛石層、第二聚晶金剛石層和第三聚晶金剛石層，所述聚晶金剛石層包括聚晶金剛石顆粒，且所述第一聚晶金剛石層、第二聚晶金剛石層和第三聚晶金剛石層中的聚晶金剛石顆粒的尺寸依次增加。

2.如權利要求1所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述第一聚晶金剛石層中的聚晶金剛石顆粒的尺寸為1～5μm；所述第二聚晶金剛石層中的聚晶金剛石顆粒的尺寸為5～15μm；所述第三聚晶金剛石層中的聚晶金剛石顆粒的尺寸為20～40μm。

3.如權利要求1所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述金剛石薄膜層的厚度不大于2μm。

4.如權利要求1所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述聚晶金剛石層的厚度為1～3mm。

5.如權利要求1所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述第一聚晶金剛石層、第二聚晶金剛石層和第三聚晶金剛石層的體積比為(1～2):(1～3):(3～5)。

6.如權利要求1所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述聚晶金剛石層中還包括鈷硅化合物，所述鈷硅化合物分布在所述聚晶金剛石顆粒的間隙處。

7.如權利要求6所述的聚晶金剛石復合片，其特征在于，所述第一聚晶金剛石層中，鈷硅化合物的體積百分含量為10～20％；所述第二聚晶金剛石層中，鈷硅化合物的體積百分含量為10～15％；所述第三聚晶金剛石層中，鈷硅化合物的體積百分含量為5～10％。

8.一種聚晶金剛石復合片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)分別將硅粉與不同粒徑的金剛石微粉混合均勻，依次獲得第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉，其中，所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉中的金剛石微粉依次增加；

(2)采用分區域投料的方式將所述第一混合粉、第二混合粉、第三混合粉平鋪在金屬杯中，使沿金屬杯的中心至邊緣區域依次排布第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉，之后將硬質合金基體裝入到所述金屬杯中的混合粉上方，得到裝配好的金屬杯組件；

(3)將所述金屬杯組件置于合成模中，在高溫高壓下進行燒結，獲得聚晶金剛石復合片粗品，所述聚晶金剛石粗品包括硬質合金基體層和設置在硬質合金基體層上的聚晶金剛石層，所述聚晶金剛石層由中心至邊緣依次包括含細晶粒金剛石的第一聚晶金剛石層、含中晶粒金剛石的第二聚晶金剛石和含粗晶粒金剛石的第三聚晶金剛石層；

(4)取出所述聚晶金剛石復合片粗品，采用化學氣相沉積的方式在所述聚晶金剛石層上制備金剛石薄膜層，完成聚晶金剛石復合片的制作。

9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉中，硅粉的質量分數為1～3％；所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉的體積比為(1～2):(1～3):(3～5)。

10.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述第一混合粉中的金剛石微粉的粒徑＜5μm；所述第二混合粉中的金剛石微粉的粒徑為10～20μm；所述第三混合粉中的金剛石微粉的粒徑為30～45μm。

11.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述燒結的溫度為1500～1700℃，燒結壓強為5～7GPa，燒結時間為5～15min。

12.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，在所述聚晶金剛石層上制備金剛石薄膜層之前，還包括：采用Caro混合酸對所述聚晶金剛石復合片粗品進行刻蝕處理0.5～1min。