[發(fā)明專利]一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010094736.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN111300924A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳文;張海潮;佘丁順;田斌;康嘉杰;孟德忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): B32B15/16
• 分類號(hào): B32B15/16;B32B9/00;B32B9/04;B32B33/00;B32B37/10;B32B37/06;B32B38/00;B32B37/12;C01B32/28
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1.一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，其結(jié)構(gòu)為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含底層的硬質(zhì)合金基體層，中間層的普通金剛石微粉層，和最表層的混料金剛石微粉層。

2.如權(quán)利要求1所述的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，所述硬質(zhì)合金基體由WC-Co硬質(zhì)合金制備。

3.如權(quán)利要求1所述的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，所述普通金剛石微粉層的金剛石微粉平均粒徑為20~30μm；混料金剛石微粉層包含金剛石粉體以及MAX相潤(rùn)滑劑，所述金剛石粉體的平均粒徑為10~20μm。

4.如權(quán)利要求3所述的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，MAX相可選用Ti₃SiC₂、Ti₂AlC、Ti₃GeC₂、Ti₃(Si,Ge)C₂中的一種或多種；所述金剛石粉體以及MAX相潤(rùn)滑劑的混料配比，按質(zhì)量百分含量計(jì)算應(yīng)當(dāng)為金剛石粉體：MAX相=1:0.1~0.3。

5.如權(quán)利要求3所述的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于，MAX相的中值粒徑D50 = 5~8 μm，所述MAX相的分布方式為完全均勻散布在所述聚晶金剛石復(fù)合片中，或以相對(duì)集中的島嶼狀分布在所述聚晶金剛石復(fù)合片中，所述島嶼的直徑范圍不超過5mm。

6.一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一，將金剛石粉體依次酸洗與堿洗進(jìn)行表面凈化處理，將平均粒徑為10~20μm的金剛石粉體與MAX相以一定配比加入球磨罐中，使用碳化硅研磨球在無水乙醇介質(zhì)的環(huán)境下球磨混料，對(duì)球磨后的粉體混料應(yīng)當(dāng)進(jìn)行無水乙醇的超聲清洗后置于真空加熱干燥箱中以盡量去除粉體表面附著官能團(tuán)后烘干備用，從而獲得表面粘附有所述MAX相的金剛石粉體；

步驟二，利用液壓機(jī)把粉體混料壓制成坯，為保證基體與金剛石層的燒結(jié)強(qiáng)度，壓制過程前的鋪粉順序從底層到表層應(yīng)當(dāng)為硬質(zhì)合金基體層、未混料的普通金剛石微粉層、混料金剛石微粉層，所述混料金剛石微粉層的鋪粉過程中通過對(duì)無MAX相的金剛石粉體和表面粘附有所述MAX相的金剛石粉體進(jìn)行按比例和相應(yīng)分布方式進(jìn)行鋪粉，使得MAX相完全均勻散布在所述金剛石顆粒中，或使得MAX相以相對(duì)集中的島嶼狀分布在所述金剛石顆粒中，最終使得按質(zhì)量百分含量計(jì)算應(yīng)當(dāng)為金剛石顆粒：MAX相=1:0.1~0.3；

步驟三，將毛坯真空還原后放入葉臘石塊中組裝并放入壓機(jī)中進(jìn)行高壓熱燒結(jié)，獲得聚晶金剛石復(fù)合材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6中的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于，所述粉體處理的步驟包括酸洗與堿洗的過程應(yīng)當(dāng)在NaOH和HNO₃溶液中煮沸30min，并用蒸餾水漂洗2~3次進(jìn)行表面凈化處理；混合粉體球磨混料應(yīng)當(dāng)選用碳化硅磨球，球磨轉(zhuǎn)速控制在180~200rpm，球料比1.8~2:1，球磨時(shí)間不少于18h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6中的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于，所述胚體預(yù)制過程中，硬質(zhì)合金基體層、普通金剛石微粉層、混料金剛石微粉層應(yīng)當(dāng)分層平鋪放置，未混料金剛石微粉層厚度應(yīng)當(dāng)為0.2-0.5mm，混料金剛石微粉層厚度應(yīng)當(dāng)為0.5~0.8mm，預(yù)壓成型壓力不小于30MPa。

9.根據(jù)權(quán)利要求6中的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于，所述熱壓燒結(jié)過程中，在六面頂壓機(jī)中對(duì)預(yù)制胚體在中心壓力要達(dá)到5.5GPa以上，溫度1300-1450℃的條件下燒結(jié)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6中的一種具備自潤(rùn)滑特性的聚晶金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于，所述聚晶金剛石復(fù)合片的摩擦表面包含SiC和TiC析出相。