[其他]帶支承的多晶壓塊

無效

• 申請號: 86108847
• 申請日: 1986-12-31
• 公開（公告）號: CN86108847A
• 公開（公告）日: 1987-08-05
• 發明（設計）人: 弗蘭克·約瑟夫·奇洛格
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B24D7/06
• 分類號: B24D7/06;B24D3/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明涉及帶支承的多晶金剛石或立方氮化硼壓塊的制備，尤其是涉及用于拉絲模成形壓塊的制備。

多晶壓塊是一種燒結多晶塊，這種多晶塊是磨料金剛石和/或立方氮化硼粉粒結合在一起而形成的定形、堅韌、具有粘著性和高強度的塊狀物。關于這種金剛石壓塊的制備已經公開（例如在美國專利3，141，746號中）;在美國專利3，136，615號和3，233，988號中，介紹了立方氮化硼壓塊。帶支承的多晶壓塊是連接于諸如燒結金屬碳化物加強材料或襯底材料的壓塊。在一種稱之為帶支承的接絲模結構中，多晶金剛石或立方氮化硼的芯子被一個諸如硬質合金或不銹鋼的環狀支承物套住。

在已有工藝中，帶支承的壓塊通常是通過一種單一步驟成形，如美國專利3，745，623號、3，831，428號、3，767，371號、3，743，489號中所述。在這種工藝中，用作燒結碳化物支承物的粘結劑的金屬（例如鈷），在高溫和高壓下，進入多晶塊，充當催化劑，促成晶體間的結合。在這種單一步驟的工藝中，特別是在制造一種具有環狀支承物的拉絲模壓塊的過程中，可能會產生多晶金剛石或立方氮方硼/支承物界面粘結劑/催化劑耗減的問題。因此，就帶支承的結合鈷的碳化鎢拉絲模壓塊而言，若有過量的鈷從碳化物支承環流入多晶塊，那么碳化物中的耗盡區或環就可能擴大，并伴隨著微小裂縫擴展到支承材料。另外，單一步驟的工藝沒有機會個別地檢查未帶支承的多晶塊。因此，如果在壓塊或支承材料中產生缺陷，那么整批組合件都必須報廢，而不是僅僅廢棄有缺陷的部分。同樣，在已有工藝中，需要將系統參數調整至使整體的合成物達到最佳，而不能調整至使個別組件達到最佳。最后，這種單一步驟的工藝，要求開始的結晶材料和支承材料經受足以形成多晶塊的高溫和高壓處理。結果，同僅壓制結晶材料的操作相比，其壓制生產率顯著下降。

兩步工藝法（其中先成形壓塊，然后將其連接于支承物上），此方法盡管不常采用，也屬已知的。例如，上述美國專利3，141，746號中介紹了采用釬焊材料作為連接用途。同樣，已成功地使用了拉絲模壓塊。該壓塊是由裝有熱壓配合的金屬支承材料（例如不銹鋼）的環形套、環繞預成形的圓柱型多晶芯子組成。然而，現在的兩步工藝法帶來了一定的困難。釬焊方法的一個難題是要充分地濕潤與支承物連接的晶體表面。在美國專利第4，224，380號和4，288，248號中所公開的一種更新的、稱之為熱穩定壓塊的多晶金剛石壓塊中，上述困難就顯得更為突出，因為熱穩定壓塊可含有多孔的、幾乎純的金剛石材料。即使在上述成功的熱壓配合兩步法拉絲模工藝中，提高壓塊和周圍金屬支承物的連接強度，仍然是有益的。此外，就熱壓配合本身而言，它要求相連接的部分之間保持相當小的允許偏差。這種限制顯然增加了制造的困難和成本。

于是，本發明的一個目的就是要成形帶支承的多晶壓塊，包括帶支承的熱穩定多晶金剛石壓塊。這個目的是這樣達到的：分別成形具有表面的多晶壓塊和具有支承表面的金屬碳化物或其他可塑性變形的支承物。然后，將壓塊和支承物相應的表面對準，并將其置于足以使支承物塑性變型而與壓塊接合（化學、物理或兩者兼有的接合）的溫度和壓力的條件下。盡管根據所采用的材料的不同，可以改變和優選工藝條件，但如果所采用的溫度足以使支承材料呈塑性狀態，所用的壓力足以使塑性材料變形而與壓塊表面緊密接觸，并且溫度、壓力和時間的配合不足以導致多晶金剛石或立方氮化硼壓塊產生顯著或重大的軟化，那么上述接合的條件就是充分的。正如所能理解的，所要求的工藝條件較已有工藝所需要的條件少，這樣就比較有利。產生顯著的或重大的軟化意味著減弱了壓塊的操作性能，這樣就使其不能發揮應有的效用。

支承物對多晶塊的連接顯然涉及到物理因素，它是由各自材料間的熱膨脹（收縮）的差異引起的，特別是膨脹系數比較低的多晶材料所引起的。當回到環境條件，回復成品時，支承材料一般要對被支承的多晶壓塊施加徑向壓力。在拉絲模構型中，環狀支承物同時對中央多晶芯子施加徑向壓力和軸向壓力，這是比較有益的。如果配接面的材料是互相作用的話，那么支承物和多晶塊之間的連接還可能涉及到化學因素。