[發明專利]一種聚晶金剛石復合片及其制備方法

在審

• 申請號: 201711448024.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108057896A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 陳培;劉俊龍
• 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;B22F3/14
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 王莉

本發明提供了一種聚晶金剛石復合片，其中它是由硬質合金基體、含硼金剛石微粉層、鈦金屬層和鎳金屬層，按照自下向上的順序平鋪設置，且經過高溫高壓燒結而相互復合形成的一體結構。本發明還提供一種上述聚晶金剛石復合片的制備方法。所述聚晶金剛石復合片具有較好的耐熱性和耐磨性，含硼聚晶金剛石層和鈦金屬層、鎳金屬層與硬質合金基體之間有較高的結合強度，提高了聚晶金剛石復合片作為工具的耐磨性和鋒利度，克服了焊接時耐熱性差等問題，提高了加工效率，延長了使用壽命。

技術領域

本發明屬于超硬材料工具領域，具體地涉及一種聚晶金剛石復合片及其制備方法。

背景技術

隨著工業技術的不斷發展，聚晶金剛石復合片(polycrystalline diamondcompact)作為一種新型復合材料，其發展歷史僅有十幾年，但其應用范圍已發展到各行各業，廣泛地應用于非鐵金屬及合金、硬質合金、石墨、塑料、橡膠、陶瓷和木材等材料的切削加工等領域，尤其是目前在刀具類的應用越來越廣泛。

聚晶金剛石復合片的表層通常為金剛石粒度不同的粉末燒結而成的多晶金剛石，具有極高的硬度、熱穩定性和較長的工作壽命；底層一般為鎢鈷類硬質合金，它具有較好的韌性，為表層聚晶金剛石提供良好的支撐，且容易通過釬焊焊接到各種工具上。

但，在刀具成形加工時聚晶金剛石復合片上的聚晶金剛石層受高溫影響易產生氧化、石墨化，焊接時耐熱性較差，造成工具的鋒利度下降，使用壽命低，生產成本增加，從而限制其廣泛應用和發展。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種聚晶金剛石復合片及其制備方法，以克服上述問題。

本發明提供一種聚晶金剛石復合片，其中，它是由硬質合金基體、含硼金剛石微粉層、鈦金屬層和鎳金屬層，按照自下向上的順序平鋪設置，且經過高溫高壓燒結而相互復合形成的一體結構。

基于上述，所述硬質合金基體是由WC-Co硬質合金構成。

基于上述，所述含硼金剛石微粉層中的硼元素的質量分數為0.003%～1.2%。

基于上述，所述鈦金屬層厚度為0.5～1 mm。

基于上述，所述鎳金屬層厚度為1～2 mm。

本發明還提供一種上述聚晶金剛石復合片的制備方法，其包括以下步驟：

制備預燒結體 將含硼金剛石微粉、鈦金屬粉和鎳金屬粉依次均勻平鋪在硬質合金基體的表面，并在所述硬質合金基體表面依次形成含硼金剛石層、鈦金屬層和鎳金屬層，得到聚晶金剛石復合片預燒結體；

高溫燒結 在5.5～6.5GPa和1623～1873K的條件下，對所述聚晶金剛石預燒結體進行高溫高壓燒結處理，得到聚晶金剛石復合片。

基于上述，所述制備預燒結體的步驟包括：將所述含硼金剛石微粉與所述硬質合金基體組裝，在所述硬質合金基體表面形成所述含硼金剛石層；將所述鈦金屬粉均勻平鋪在所述含硼金剛石層表面，并按壓使其平整形成鈦金屬層；將所述鎳金屬粉均勻平鋪在所述鈦金屬層表面，并按壓使其平整形成鎳金屬層，得到所述聚晶金剛石復合片預燒結體，將所述聚晶金剛石復合片預燒結體組合成合成塊。

基于上述，所述高溫燒結的步驟包括：將所述合成塊放在六面頂壓機中在5.5～6.5GPa和1623～1873K的條件下燒結，得到所述聚晶金剛石復合片。

基于上述，在高溫燒結的步驟之后還包括對所述聚晶金剛石復合片進行研磨、拋光處理的步驟。

其中，所述聚晶金剛石復合片可以做成片狀、三角形、長條狀等多種形狀，表面平整光滑，可按所需要求來成形。