[發(fā)明專利]一種聚晶金剛石復(fù)合片合成塊及其合成聚晶金剛石復(fù)合片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811003713.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN109079145B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;盧燦華;劉俊濤;竇明;朱培
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南鉆石有限公司
• 主分類號(hào): B22F7/04
• 分類號(hào): B22F7/04;B22F7/08;B22F3/14;B22F3/10
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新;張麗

1.一種聚晶金剛石復(fù)合片合成塊，包括合成腔層、合成罩殼和隔離層，所述合成腔層和隔離層為圓柱狀，所述合成腔層位于中空的柱狀合成罩殼內(nèi)，其特征在于，合成腔層的頂部和底部對(duì)稱設(shè)有上導(dǎo)電保溫層和下導(dǎo)電保溫層，上導(dǎo)電保溫層的上方和下導(dǎo)電保溫層的下方對(duì)稱設(shè)有上導(dǎo)電傳壓層和下導(dǎo)電傳壓層，合成腔層內(nèi)的中部設(shè)有合成芯柱，圍繞合成芯柱設(shè)有合成腔，所述合成腔位于隔離層包圍的體積內(nèi)，所述合成腔用于放置聚晶金剛石復(fù)合片坯料，所述合成腔的頂部和底部均設(shè)有絕緣片，所述隔離層的頂部和底部設(shè)有傳壓片，隔離層和合成芯柱之間、隔離層和合成腔層之間均間隔設(shè)有多個(gè)發(fā)熱管，所述發(fā)熱管、合成腔層和合成芯柱三者的高度相同，所述合成罩殼材質(zhì)為葉臘石塊；所述上、下導(dǎo)電保溫層均由T型導(dǎo)電柱、保溫環(huán)和上、下導(dǎo)電片組成，所述保溫環(huán)套設(shè)在T型導(dǎo)電柱外，T型導(dǎo)電柱和保溫環(huán)構(gòu)成的組件的頂部和底部分別設(shè)有上導(dǎo)電片和下導(dǎo)電片，所述上導(dǎo)電片、下導(dǎo)電片和保溫環(huán)的外徑長(zhǎng)度等于合成腔層的外徑長(zhǎng)度；所述T型導(dǎo)電柱由石墨或鉬制成，所述保溫環(huán)由白云石制成，所述導(dǎo)電片由鈦板、鈮板、鉭板或鉬板制成；所述發(fā)熱管由石墨管、鈦管、鈮管、鉭管或鉬管制成，所述隔離層由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.5～99.5%氯化鈉和0.5～1.5%炭墨材料制成，所述傳壓片由氧化鋁、氧化鎂或氧化鋯材料制成，所述絕緣片為云母片；所述上、下導(dǎo)電傳壓層均由導(dǎo)電鋼圈、白云石芯和葉臘石環(huán)組成，所述導(dǎo)電鋼圈套設(shè)在白云石芯外，所述葉臘石環(huán)套設(shè)在導(dǎo)電鋼圈外，所述葉臘石環(huán)的外徑等于合成腔層的外徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚晶金剛石復(fù)合片合成塊，其特征在于，所述合成腔層和合成芯柱的材質(zhì)相同，均由白云石或氯化鈉材料制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚晶金剛石復(fù)合片合成塊，其特征在于，所述合成腔大于等于兩個(gè)。

4.利用權(quán)利要求1至3任一所述的聚晶金剛石復(fù)合片合成塊合成聚晶金剛石復(fù)合片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1） 將所述葉臘石塊和葉臘石環(huán)置于真空燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至爐內(nèi)氣壓達(dá)3×10^-2 Pa以下，加熱至260～300℃并保溫24～48 h；所述絕緣片在700～750℃溫度下焙燒6～10 h，備用；

2）對(duì)發(fā)熱管進(jìn)行電阻分級(jí)，同類同規(guī)格材料的發(fā)熱管之間電阻差值不大于1%；

3）將所述聚晶金剛石復(fù)合片坯料置于真空燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至爐內(nèi)氣壓達(dá) 7×10^-2Pa以下，加熱至150～200℃并保溫0.5～1h，然后繼續(xù)抽真空同時(shí)加熱至650～750℃，至爐內(nèi)壓穩(wěn)定在3×10^-3Pa以下，然后停止抽真空在650～750℃條件下向真空加熱爐內(nèi)充入混合氣體使?fàn)t內(nèi)氣壓為80～150Mbar，對(duì)聚晶金剛石復(fù)合片坯料還原處理3～5h，再抽真空至爐內(nèi)氣壓3×10^-3Pa以下；

其中：所述混合氣體為二氧化碳和氫氣；所述二氧化碳和氫氣的體積百分比分別為30～35%和65～70%；

4）將步驟1）、2）、3）所得葉蠟石空塊、葉臘石環(huán)、絕緣片、同規(guī)格材料的發(fā)熱管、聚晶金剛石復(fù)合片坯料和聚晶金剛石復(fù)合片合成塊的其他組裝件組裝在一起，以形成合成塊；

5）將步驟4）所得合成組塊置于在六面頂壓機(jī)中，對(duì)上方葉臘石塊和導(dǎo)電鋼圈施壓，當(dāng)壓力升至3～4GPa時(shí)對(duì)于上方的導(dǎo)電鋼圈上通入1000~1800A電流，電流依次經(jīng)由位于上方的導(dǎo)電鋼圈、上導(dǎo)電片、T型導(dǎo)電柱和下導(dǎo)電片，并通過(guò)下導(dǎo)電片同時(shí)分流導(dǎo)向各個(gè)發(fā)熱管，再由位于下方的上導(dǎo)電片、T型導(dǎo)電柱、下導(dǎo)電片和導(dǎo)電鋼圈流出，形成電流通路，由此對(duì)所述合成腔內(nèi)的聚晶金剛石復(fù)合片坯料進(jìn)行燒結(jié)，最終得到聚晶金剛石復(fù)合片產(chǎn)品。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述合成聚晶金剛石復(fù)合片的方法，其特征在于，所述步驟5）中，通入電流后，升壓至6～7GPa，升溫至1400～1500℃保持10～20min，之后，以150～200℃/min的降溫速率將腔體溫度降至900～1000℃，然后斷開電流停止加熱，同時(shí)壓力以0.9～0.95GPa/min的速率將腔體壓力緩慢降至常壓，完成對(duì)聚晶金剛石復(fù)合片的燒結(jié)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成方法得到的聚晶金剛石復(fù)合片。