专利名称：人造金刚石复合片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及人造金刚石复合片。
背景技术：
聚晶金刚石复合体(PDC)，是在超高压高温条件下金刚石和硬质合金(WC-CO)半 液相烧结复合而成的超硬复合材料。PDC工具的残余应力大小是评价其性能品质好坏的重 要因素之一，越来越引起人们的重视。PDC的残余应力成因主要是由于金刚石与粘结剂之 间的热膨胀系数差别较大，同时烧结的PDC经过高温高压下的卸压和停温，应力残留在PDC 中。有研究表明PDC内部存在高达1. 4GPa的残余应力，经测试金刚石不同区域的残余应力 为870-1300MPPa。目前实际应用表明，由于存在较大的残余应力，致使PDC工具出现崩刃、 脱层、抗冲击性能低、抗剪切性能差等问题，严重地影响其性能。目前关于生长型金刚石复 合片残余应力的研究报道较少。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种人造金刚石复合片，金刚石复合片热稳定温度达 770°C，金刚石层的增厚技术达到表层更耐磨，基体结构层更耐冲击的效果。本实用新型的技术方案如下人造金刚石复合片，包括有相互粘接为一体的圆柱状的硬质合金基体层与金刚石 层，金刚石层的厚度为l_3mm，硬质合金基体层与金刚石层相连接的端面呈锯齿状。人造金刚石复合片的工艺过程为原材料纯化_原材料配制_真空处理_分层组 装_半液相合成_复合片外形加工整形_复合片物性检测_成品入库。重点研究金刚石 与不同组分钴熔体的相互作用及其规律，金刚石在钴熔体中的结晶热力学和动力学，金刚 石聚晶骨架形成机制与生长机理，金刚石-钴系统超高压液相烧结过程三种烧结机构的研 究一.颗粒重排机构；二.溶解-析出机构；三.聚晶骨架形成机构。其中颗粒重排机构 有利于促进烧结过程致密化；溶解_析出机构实现了 sp2型碳原子在金刚石颗粒间的有效 迁移传递；聚晶形成机构通过晶粒间的钴熔体被排挤出界面而产生直接接触，使金刚石生 长面上刚结晶析出沉积的碳原子sp3悬键互相键合，而实现D-D直接结合，最终形成金刚石 聚晶固架结构；传统PDC的金刚石层是采用相同金刚石粒度组成的单层，本产品主要采用 熔渗法生长型复合片多层金刚石结构的PDC，金刚石的表层为相对较细粒度的金刚石，下层 即与硬质合金层接触采用相对较粗粒度的金刚石，这种PDC的表层更耐磨，而下层更耐冲 击，并得到低应力值的金刚石复合片。在实际的生产中我们应用超高压液压软件导管及溢 流控压技术，将超高压合成腔体内6000MP大气压的合成压力波动范围，由士60MP大气压控 制在士25大气压的“等压环境”，采用可控硅恒温控制系统替代电流和功率控制，将1450°C 高压合成温度控制在10°C精度范围，从而形成高压合成腔体的“等温环境”。关键技术和工 艺在于保障制造优质高强度金刚石复合片所需的精准“环境”。经过不断的试验、探索，已经 可在所需环境下生产出1.2-4mm金刚石复合片，在实际工作中体现出强度高、硬度高、耐磨
3性能好；在高速转动的深井钻探作业时显现出超高的抗冲击性能和抗剪切性能。本实用新型的有益效果如下人造金刚石复合片的复合层厚达l_3mm，金刚石复合片热稳定温度达770°C，金刚 石层的增厚技术达到表层更耐磨，基体结构层更耐冲击的效果；采用半液相熔渗法生长型 金刚石复合片生产工艺降低了基体与金刚石结合层的残余应力，生长型金刚石复合片是将 独立的金刚石颗粒依靠颗粒之间的再生长，使整个粉末层粘结为一体，形成高强度网状结 构的生长型金刚石聚晶，同时依靠聚晶层与硬质合金基体烧结复合而成该材料具有金刚石 的耐磨性和强度以及硬质合金基体材料的韧性和焊接性，是一种优良的切削工具与耐磨材 料，广泛地应用于机械加工、石油与地质钻头、砂轮修整工具等。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，人造金刚石复合片，包括有相互粘接为一体的圆柱状的硬质合金基体 层1与金刚石层2，金刚石层2的厚度为l-3mm，硬质合金基体层1与金刚石层2相连接的 端面3呈锯齿状。
权利要求1.人造金刚石复合片，其特征在于包括有相互粘接为一体的圆柱状的硬质合金基体 层与金刚石层，金刚石层的厚度为l_3mm，硬质合金基体层与金刚石层相连接的端面呈锯齿 状。
专利摘要本实用新型公开了一种人造金刚石复合片，包括有相互粘接为一体的圆柱状的硬质合金基体层与金刚石层，金刚石层的厚度为1-3mm，硬质合金基体层与金刚石层相连接的端面呈锯齿状。本实用新型金刚石复合片热稳定温度达770℃，金刚石层的增厚技术达到表层更耐磨，基体结构层更耐冲击的效果。
文档编号B32B3/30GK201776948SQ20102016459
公开日2011年3月30日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者贺昌雨 申请人:淮南宏昌科技有限责任公司