本发明涉及一种聚晶金刚石复合片的制备方法及聚晶金刚石复合片，属于超硬材料技术领域。
背景技术：
聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact，PDC）属于新型功能材料，是采用金刚石微粉与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。
金刚石复合片兼有金刚石聚晶的极高耐磨性和硬质合金的高抗冲击，并且金刚石层能始终保持锐利的切削刃，因而在石油和地质钻探中的软至中硬地层使用，效果非常好。但是目前的聚晶金刚石复合片制备过程中原料金刚石容易破损、料层的致密度不足导致其使用寿命降低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种聚晶金刚石复合片的制备方法，能够避免原料金刚石的破损、提高料层的致密度。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）采用硬质合金作为基体，将金刚石粉与基体组装，压制成型，得坯料；
2）合成：将坯料在4～5.5GPa压力、1100℃～1600℃温度下保温保压10～180s；然后升高压力至5～8GPa、升高温度至1400℃～2000℃，保温保压5～40min，即得。
本发明的聚晶金刚石复合片的制备方法，通过首次短暂保温保压可以得到微石墨化的金刚石，一方面从而利于混料的重排，提高其堆积密度，另一方面减弱压力对金刚石颗粒的损伤。
所述金刚石粉与基体组装后在1×10-4～1×10-5Pa压力、700~1400℃温度下真空干燥1～10h。
所述金刚石粉在组装前进行清洗，所述清洗是采用酸、碱或丙酮进行清洗；所述酸为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、次氯酸中的一种或多种；所述碱为浓氨水、氢氧化钠溶液、双氧水中的一种或多种。所述清洗可以除去金刚石粉的表面杂质，净化金刚石表面。
所述金刚石粉的粒径为0.1～40μm。
所述组装是将基体与金刚石粉组装金属盒，所述金属盒的金刚石层的直径与硬质合金直径比为1:1～1.1:1。
所述硬质合金为含钴硬质合金，钴的质量含量为13%～20%。
一种聚晶金刚石复合片，采用如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片的制备方法制成。
本发明的聚晶金刚石复合片的制备方法，主要从两方面改进合成聚晶金刚石复合片：1.通过提高合成过程中料层的横向压力改变聚晶金刚石复合片的预压成型结构；2.调整合成工艺，通过首次短暂保温保压与二次烧结相结合来避免原料金刚石的破损、提高料层的致密度。
使用上述制备方法制备的聚晶金刚石复合片料层致密，是具有高性能的聚晶金刚石复合片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用浓硫酸洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为1μm～30μm；2）采用钴含量为13%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在8×10-5Pa压力、700℃温度下保温保压干燥5h，压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1.05:1；
4）合成：将压制后的金属盒在4Gpa压力、1100℃温度下保温保压180s，然后升高压力至5.5GPa、升高温度至1400℃保温保压40min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。
实施例2
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用氢氧化钠溶液洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为0.1μm～5μm；
2）采用钴含量为15%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在1×10-5Pa压力、1000℃温度下保温保压干燥1h，压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1:1；
4）合成：将压制后的金属盒在5Gpa压力、1300℃温度下保温保压10s，然后升高压力至5.5GPa、升高温度至1700℃保温保压20min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。
实施例3
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用丙酮洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为20～40μm；
2）采用钴含量为20%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在1×10-4Pa压力、1400℃温度下保温保压干燥1h，压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1.1:1；
4）合成：将压制后的金属盒在4Gpa压力、1600℃温度下保温保压10s，然后升高压力至5GPa、升高温度至2000℃保温保压5min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。
实施例4
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用浓盐酸洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为0.1～1μm；
2）采用钴含量为15%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在8×10-5Pa压力、1000℃温度下保温保压干燥5h；压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1.1:1；
4）合成：将压制后的金属盒在4Gpa压力、1100℃温度下保温保压180s，然后升高压力至5GPa、升高温度至1400℃保温保压40min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。
实施例5
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用次氯酸洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为15μm；
2）采用钴含量为13%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在8×10-5Pa压力、1000℃温度下保温保压干燥5h；压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1.1:1；
4）合成：将压制后的金属盒在5.5Gpa压力、1100℃温度下保温保压180s，然后升高压力至8GPa、升高温度至1400℃保温保压10min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。
实施例6
本实施例的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：
1）将金刚石颗粒用浓氨水洗涤，干燥，得到纯净金刚石粉；所述金刚石粉的粒径为40μm；
2）采用钴含量为13%的硬质合金作为基体，与步骤1）所得纯净金刚石粉组装成金属盒；
3）将金属盒置于高真空炉中，在8×10-5Pa压力、1000℃温度下保温保压干燥5h，压制金属盒；压制后金属盒中金刚石料层直径/硬质合金直径比为1.1:1；
4）合成：将压制后的金属盒在5.5Gpa压力、1100℃温度下保温保压180s，然后升高压力至8GPa、升高温度至1400℃保温保压10min，即得高性能聚晶金刚石复合片。
本实施例的聚晶金刚石复合片由上述制备方法制成。