本發(fā)明涉及一種金剛石復(fù)合片的制備方法，屬于超硬材料制造

技術(shù)領(lǐng)域：

。

背景技術(shù)：

：目前，制備金剛石復(fù)合片時(shí)采用混料工藝制備，混料造成結(jié)合劑分布不均、易聚集成團(tuán)以及鈷粉末表面氧化等問題，出現(xiàn)混料不均和金屬鈷粉在混料過程中表面氧化等缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響燒結(jié)金剛石復(fù)合片質(zhì)量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種金剛石復(fù)合片的制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：金剛石復(fù)合片的制備方法，特點(diǎn)是：包括以下步驟：1)取金剛石微粉，對(duì)其表面凈化處理；2)對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行清潔處理，將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上；3)在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上；4)將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1450～1500℃、壓強(qiáng)5.5～8.0gpa的條件下燒結(jié)10～20min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，步驟1)，金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，步驟2)，對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行噴砂清潔處理。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，步驟2)，采用cvd鍍敷方法或pvd鍍敷方法將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座上與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為ti、zr、mo或ta。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，結(jié)合面呈平面或非平面狀。進(jìn)一步地，上述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其中，步驟4)，耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下方面：本發(fā)明不同于傳統(tǒng)方法將多晶金剛石層結(jié)合劑和金剛石微粉混料處理工藝，而是采用cvd或pvd技術(shù)將金屬鈷均勻地鍍?cè)谟操|(zhì)合金結(jié)合面上，在高溫高壓下燒結(jié)金剛石復(fù)合片時(shí)，金屬鈷熔化并在高壓的驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒之間的空隙，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，制備出金剛石復(fù)合片。棄用混料工藝，避免混料不均和金屬鈷粉在混料過程中表面氧化兩大缺陷，杜絕結(jié)合劑分布不均、易聚集成團(tuán)以及鈷粉末表面氧化等問題。本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比，多晶金剛石層的金剛石分布均勻，無(wú)結(jié)合劑局部聚集現(xiàn)象，所制備出的金剛石復(fù)合片的耐磨性提高20％以上，抗沖擊性能提高12％以上。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明具體實(shí)施方式了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說(shuō)明圖1：燒結(jié)前材料的層狀截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2：燒結(jié)后材料的層狀截面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明具體實(shí)施方案。采用cvd或pvd技術(shù)將金屬鈷均勻地鍍?cè)谟操|(zhì)合金底座的結(jié)合面上，在高溫高壓下燒結(jié)，鍍敷在硬質(zhì)合金底座結(jié)合面上的金屬鈷熔化并向金剛石微粉滲透，同時(shí)將金剛石微粉顆粒之間空隙填滿，形成多晶金剛石層，獲得金剛石復(fù)合片。實(shí)施例1金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理；對(duì)硬質(zhì)合金底座1表面進(jìn)行噴砂清潔處理，如圖1所示，采用cvd鍍敷方法將金屬鈷2鍍敷在硬質(zhì)合金底座與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面4上，結(jié)合面4呈平面狀；金屬鈷鍍敷厚度為0.1mm；在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷2的硬質(zhì)合金底座1和金剛石微粉3，金剛石微粉3鋪于結(jié)合面4上，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為ti；將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1450～1480℃、壓強(qiáng)5.5～6.0gpa的條件下燒結(jié)10min，金屬鈷2熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層5，如圖2所示，同時(shí)多晶金剛石層5與硬質(zhì)合金底座1燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯；耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。實(shí)施例2金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理；對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行噴砂清潔處理，采用pvd鍍敷方法將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座上與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上，結(jié)合面呈非平面狀，金屬鈷鍍敷厚度為0.4mm；在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為zr；將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1480～1500℃、壓強(qiáng)5.5～6.5gpa的條件下燒結(jié)15min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯；耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。實(shí)施例3金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理；對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行噴砂清潔處理，采用cvd鍍敷方法將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座上與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上，結(jié)合面呈平面狀，金屬鈷鍍敷厚度為0.8mm；在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為mo；將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1450～1480℃、壓強(qiáng)6.0～8.0gpa的條件下燒結(jié)20min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯；耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。實(shí)施例4金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理；對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行噴砂清潔處理，采用pvd鍍敷方法將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座上與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上，結(jié)合面呈非平面狀，金屬鈷鍍敷厚度為1.0mm；在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為ta；將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1470～1500℃、壓強(qiáng)5.5～6.0gpa的條件下燒結(jié)16min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯；耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。對(duì)比例金剛石結(jié)合劑粉末與金剛石微粉通過預(yù)混、三維混料等混料方式均勻的混合在一起；金剛石混合粉末放入高溫真空爐，在真空狀態(tài)下加熱至600～900℃下保溫3～6h，進(jìn)行凈化處理；將金剛石混合微粉放置在硬質(zhì)合金基座上，然后置于耐高溫金屬杯中，并蓋上蓋杯，耐高溫金屬杯的材質(zhì)為ta；上述裝載有金剛石微粉、結(jié)合劑粉末和硬質(zhì)合金基座的耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1400～1500℃、壓強(qiáng)5.5～8.0gpa的條件下燒結(jié)10～20min，獲得金剛石切削齒。上述實(shí)施例1～4和對(duì)比例制備獲得的金剛石復(fù)合片毛坯，對(duì)其耐磨性和抗沖擊性能進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如下：實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4對(duì)比例耐磨性/萬(wàn)746596503468344抗沖擊性/j8070655539綜上所述，本發(fā)明不同于傳統(tǒng)方法將多晶金剛石層結(jié)合劑和金剛石微粉混料處理工藝，而是采用cvd或pvd技術(shù)將金屬鈷均勻地鍍?cè)谟操|(zhì)合金結(jié)合面上，在高溫高壓下燒結(jié)金剛石復(fù)合片時(shí)，金屬鈷熔化并在高壓的驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒之間的空隙，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，制備出金剛石復(fù)合片。棄用混料工藝，避免混料不均和金屬鈷粉在混料過程中表面氧化兩大缺陷，杜絕結(jié)合劑分布不均、易聚集成團(tuán)以及鈷粉末表面氧化等問題。本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比，多晶金剛石層的金剛石分布均勻，無(wú)結(jié)合劑局部聚集現(xiàn)象，所制備出的金剛石復(fù)合片的耐磨性提高20％以上，抗沖擊性能提高12％以上。需要說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；同時(shí)以上的描述，對(duì)于相關(guān)

技術(shù)領(lǐng)域：

的專門人士應(yīng)可明了及實(shí)施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在申請(qǐng)專利范圍中。當(dāng)前第1頁(yè)12

技術(shù)特征：

1.金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)取金剛石微粉，對(duì)其表面凈化處理；

2)對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行清潔處理，將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上；

3)在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上；

4)將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1450～1500℃、壓強(qiáng)5.5～8.0gpa的條件下燒結(jié)10～20min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，同時(shí)多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：步驟1)，金剛石微粉通過酸、堿浸泡去除表面雜質(zhì)，再用高純水反復(fù)清洗，對(duì)其表面凈化處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：步驟2)，對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行噴砂清潔處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：步驟2)，采用cvd鍍敷方法或pvd鍍敷方法將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座上與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：耐高溫金屬杯的材質(zhì)為ti、zr、mo或ta。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：結(jié)合面呈平面或非平面狀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于：步驟4)，耐高溫金屬杯經(jīng)過燒結(jié)后緊緊粘附在金剛石復(fù)合片毛坯上，通過金剛石砂輪磨削的方法將其去除。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及金剛石復(fù)合片的制備方法，先取金剛石微粉，對(duì)其表面凈化處理；再對(duì)硬質(zhì)合金底座表面進(jìn)行清潔處理，將金屬鈷鍍敷在硬質(zhì)合金底座與金剛石微粉結(jié)合的結(jié)合面上；在耐高溫金屬杯中封裝鍍敷金屬鈷的硬質(zhì)合金底座和金剛石微粉，金剛石微粉鋪于結(jié)合面上；將上述耐高溫金屬杯置于高壓腔體內(nèi)，在溫度1450～1500℃、壓強(qiáng)5.5～8.0GPa的條件下燒結(jié)10～20min，金屬鈷熔化在高壓驅(qū)動(dòng)下向金剛石微粉層滲透并填充微粉顆粒間的空隙，成為多晶金剛石層中的結(jié)合劑，金剛石微粉燒結(jié)成多晶金剛石層，多晶金剛石層與硬質(zhì)合金底座燒結(jié)成一體，獲得金剛石復(fù)合片毛坯。金剛石分布均勻，無(wú)結(jié)合劑局部聚集現(xiàn)象，耐磨性提高20％以上。

技術(shù)研發(fā)人員：江雨明;張彩琴

受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州思珀利爾工業(yè)技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.07.27

技術(shù)公布日：2020.11.10