[發(fā)明專利]球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210925859.8 | 申請日： | 2022-08-03 |
| 公開（公告）號： | CN115194160A | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 江雨明;黃海;張彩琴;卞中佩 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘇州思珀利爾工業(yè)技術(shù)有限公司 |
| 主分類號： | B22F7/06 | 分類號： | B22F7/06;B22F1/107;B22F1/103;B22F3/14;C22C26/00;B22F3/24 |
| 代理公司： | 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237 | 代理人： | 王玉國 |
| 地址： | 215021 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 球形 多晶 金剛石 燒結(jié) 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，先對單晶金剛石微粉進行強酸、強堿去雜質(zhì)處理；用去離子水反復沖洗，烘干；將結(jié)合劑添加于單晶金剛石微粉中于混料容器內(nèi)混合；造粒機中添加臨時粘接劑通過連續(xù)振動和滾動使金剛石微粉與結(jié)合劑形成微小金剛石球狀粉體；將硬質(zhì)合金球體放入微小金剛石球狀粉體中，使微小金剛石球狀粉體粘附在硬質(zhì)合金球表面并逐漸增大，形成硬質(zhì)合金球與微小金剛石球狀粉體的復合體；將硬質(zhì)合金球與微小金剛石球狀粉體的復合體置入球形金屬杯中；球形金屬杯放入高溫高壓合成塊，并置入六面頂壓機，在高溫高壓下燒結(jié)，降壓至常壓降溫至室溫，取出多晶金剛石球形燒結(jié)體坯料。用于制造滾動金剛石軸承，滿足鉆井行業(yè)要求。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，屬于高溫高壓燒結(jié)多晶金剛石燒結(jié)體制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
近年來石油天然氣、頁巖油/氣鉆探領(lǐng)域在地層深部鉆井時逐漸采用金剛石軸承取代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金軸承，使得軸承的工作壽命得以大幅延長，減少上下取鉆更換軸承的頻率，提高了鉆井效率。
現(xiàn)有的金剛石軸承多為平面軸承，由于相對的兩個工作面是平面，以面接觸形式做相對旋轉(zhuǎn)運動，之間夾帶有大量巖宵泥沙，不可避免會對工作面造成磨損破壞，因為工作面材質(zhì)為多晶金剛石屬工程領(lǐng)域可得到的最硬最耐磨的超硬材料，基于現(xiàn)有技術(shù)的制造工藝，只能制造出最為簡單的平面結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的滾動軸承中的球體材質(zhì)大多為軸承鋼或工程陶瓷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，包括以下步驟：
(1)對單晶金剛石微粉進行強酸、強堿去雜質(zhì)處理，單晶金剛石微粉由粗微粉、中微粉與細微粉混合而成，粗微粉的粒度40～80um，中微粉的粒度8～20um，細微粉的粒度0.5～5.0um；
(2)用去離子水反復沖洗，烘干后的金剛石微粉表面雜質(zhì)含量低于65ppm；
(3)將結(jié)合劑添加于單晶金剛石微粉中于混料容器內(nèi)混合；
(4)造粒機中添加臨時粘接劑通過連續(xù)振動和滾動使金剛石微粉與結(jié)合劑形成微小金剛石球狀粉體；
(5)將硬質(zhì)合金球體放入微小金剛石球狀粉體中，通過振動和滾動，使微小金剛石球狀粉體粘附在硬質(zhì)合金球表面并逐漸增大，形成硬質(zhì)合金球與微小金剛石球狀粉體的復合體；
(6)將上述硬質(zhì)合金球與微小金剛石球狀粉體的復合體置入球形金屬杯中；
(7)球形金屬杯放入高溫高壓合成塊，并置入六面頂壓機，在1450～1550℃、4.8～5.5GPa壓力下燒結(jié)15～30分鐘，然后降壓至常壓降溫至室溫，從合成塊中取出多晶金剛石球形燒結(jié)體坯料。
進一步地，上述的球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，其中，粗微粉、中微粉與細微粉的質(zhì)量比為20～40％︰30～50％︰20～40％。
進一步地，上述的球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，其中，用高純?nèi)ルx子水反復沖洗至PH7.0。
進一步地，上述的球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，其中，結(jié)合劑為金屬鈷。
進一步地，上述的球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，其中，混料容器的材質(zhì)為超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯或陶瓷。
進一步地，上述的球形多晶金剛石燒結(jié)體的制備方法，其中，臨時粘結(jié)劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、三乙醇胺、PVP、十二烷基黃酸鈉、十二烷基硫酸鈉中一種或多種；臨時粘結(jié)劑溶于去離子水中，在60～200℃機械攪拌成透明溶液，臨時粘結(jié)劑的添加量質(zhì)量百分比為0.1％～10％。
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