[發明專利]一種高把持力金剛石的合成工藝

有效

• 申請號: 201711122291.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107626262B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 林樹忠;崔行宇;何文嵩
• 申請（專利權）人: 山東昌潤鉆石股份有限公司
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 曲洋

本發明公開了一種高把持力金剛石的合成工藝，包括以下步驟：準備100目以細的粉末觸媒和300目以細的球形石墨粉；將球形石墨粉和粉末觸媒混合，靜壓，破碎成細顆粒，得到顆粒混合料；將顆粒混合料加入模具中，得到芯柱；將所得芯柱置于真空爐中高溫除氧，冷卻后裝入合成塊中，對其進行加熱加壓合成，得到具有高把持力金剛石；本發明的一種高把持力金剛石的制備工藝，能夠保證合成前期的金剛石質量，又能合成出表面粗糙、具有劃痕的金剛石，提高金剛石的把持力，增加金剛石模具的切割效率和壽命；采用本發明制備工藝得到的金剛石表面粗糙，加工的金剛石模具與胎體的結合力大，金剛石不會過早脫落，增加了金剛石模具的切割效率和壽命。

技術領域

本發明涉及技術領域，具體說是一種高把持力金剛石的合成工藝。

背景技術

金剛石以其優異的力學、物理和化學性能，被廣泛應用于鉆探、石材加工、機械加工、電子工業和航天工業等領域，是現代工業不可缺少的工程材料，特別是作為超級磨料引入磨削工業使零件的加工效率和加工質量明顯改善，同時還延長了砂輪壽命，提高了加工零件的尺寸穩定性。一般情況下，如果金剛石的晶形越規則、表面缺陷越少，其結晶質量就越高，但結晶質量高的金剛石雖然耐磨性較高，但其表面光滑，不夠粗糙，與結合劑之間機械結合不牢。在磨削過程中，常常出現整個金剛石顆粒過早脫落的情況。據統計普通金剛石砂輪中有2/3的金剛石磨粒在尚未充分發揮磨削作用之前就過早脫落，大大縮短了使用壽命。傳統磨料金剛石與胎體的結合強度往往較低，把持力差，易造成使用過程中金剛石過早脫落，嚴重影響了金剛石的使用效率。

目前，針對以上存在的問題，仍沒有發現很有效的解決方法。目前主要采用表面涂覆方法改變磨料表面狀態，雖然能夠部分解決把持力低的問題。但是，這種做法的成本較高，技術難度也較大。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種高把持力金剛石的合成工藝。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種高把持力金剛石的合成工藝，包括以下步驟：

①準備100目以細的粉末觸媒和300目以細的球形石墨粉，其中粉末觸媒的成分為鐵基合金，球形石墨粉的雜質含量在30ppm以下；

②將球形石墨粉和粉末觸媒按照重量比7：3~6的比例加入三維混料機中混合3~5小時，靜壓后破碎成80目以內的細顆粒，得到顆粒混合料；

③將步驟②所得的顆粒混合料加入模具中，采用四柱壓機壓制得到芯柱，芯柱的尺寸為Φ56mm×46.5mm，芯柱密度為2.80-3.00g/cm³；

④將步驟③所得芯柱置于真空爐中，在1000~1050℃下真空處理8~10小時，用氫氣還原的方法充分去除氧，在氮氣保護下自然冷卻至室溫，出爐后真空包裝，然后裝入合成塊中，對其進行加熱，并采用六面頂壓機對其進行加壓合成，配合設計工藝在高溫1200~1300℃和高壓5.5~6.0GPa下，加熱1440~1800秒，得到具有高把持力金剛石；

其中六面頂壓機的壓力設定為：將六面頂壓機以大于1MPa的速度從0加壓到50MPa開始加熱，停止加壓，保持250~300秒后繼續加壓，并將壓力在20秒內加壓至78~80MPa，停止加壓，保持320~350秒，再將壓力在10秒內提高到87~92MPa，保持900~960秒，然后在180~600秒內勻速減壓至卸壓完成；

六面頂壓機的功率設定為：起始功率為7000~7900W，保持380~410秒，然后將功率在15秒內下調至6000~6500W，保持850~900秒，然后在120~540秒內勻速減至加熱結束。

優選的，步驟②中球形石墨粉和粉末觸媒的重量比為7：5。

優選的，步驟②中將均勻混合的球形石墨粉和粉末觸媒靜壓后粉碎成40~50目以細顆粒。