本发明涉及一种超硬材料的制备方法，具体涉及一种制造含硼金刚石复合片的方法。
背景技术：
金刚石材料虽然硬度很高，但是在加工时难度较大，在焊接时耐热性差。含硼金刚石复合片在耐磨性、耐热性、抗冲击性、导电性较普通金刚石复合片有很大的优势。
现有技术中，含硼金刚石复合片多采用包括包含硼粉在内的多种添加剂与普通人造金刚石粉末混合，或是使用含硼金刚石粉末与普通人造金刚石粉末混合再辅以少量其他结合剂，与硬质合金基体经高温高压烧结而成。如申请号为200910048492.0的发明专利公开了一种用高温高压合成的含硼金刚石复合片及制备方法，其含有以下步骤：1)将含硼的金刚石微粉与硬质合金底板组合成合成块；2)将合成块放在金刚石专用压机中在5.8GPa、1673K条件下烧结；3)将合成后的含硼金刚石复合片的含硼金刚石层磨平，抛光得到成品；其获得的含硼金刚石复合片为片状，且金刚石中含有硼，硼的含量为0.002～1.2％。
但是这种方法由于含硼结合剂混料的均匀程度不同，或添加的含硼金刚石自身稳定性差，容易造成含硼金刚石复合片的质量难以稳定，使得最终获得的含硼金刚石复合片的强度、耐磨性、抗冲击性和稳定性只有普通人造金刚石复合片的50％左右，从而制约了其在一些具有较高性能要求领域的应用。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备含硼金刚石复合片的方法。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明公开了一种制造含硼金刚石复合片的方法，包括如下步骤：
1)将金刚石粉末置于硼酸水溶液中形成混合溶液；
2)对混合溶液进行干燥获得微粉；
3)将微粉与结合剂混合均匀；
4)将混有结合剂的微粉与硬质合金基体组合成合成块；
5)将合成块放在金刚石专用压机中进行高温高压处理，高温为1400～1650℃，高压为5～7.5MPa。
优选地，步骤1)中，所述硼酸水溶液的浓度为3％～15％。
优选地，步骤1)中，所述金刚石粉末与硼酸水溶液的质量体积比为500～800g/L。
优选地，步骤1)中，浸泡时间为至少3小时。
优选地，步骤2)中，干燥温度为200～400℃。
优选地，步骤3)中，以结合剂的总质量为基准计，所述结合剂包括以下原料组分及重量份：
Co粉 97～99％
TiC粉 0.5～2％
Ni粉 0.3～1.5％。
优选地，步骤3)中金刚石微粉和结合剂的质量比为1～3。
优选地，步骤4)中，所述硬质合金基体为WC-Co硬质合金。
本发明还公开了一种由上述所述方法制备获得的含硼金刚石复合片，所述含硼金刚石复合片包括含硼金刚石层和硬质合金基体层；所述硬质合金基体层与含硼金刚石层接触界面呈不均等的同心环形凸起结构，所述的凸起结构的中间凸起较大，同时沿径向向四周凸起逐渐减小。
优选地，所述含硼金刚石层的厚度为0.2～4mm。硬质合金基体层的厚度可以使用需要进行设置。优选地，硬质合金基体层的厚度为1.2～19mm。
本发明还公开了一种如上述所述含硼金刚石复合片在锯、切、钻和磨工具领域的用途。
本案的有益效果是：由于含硼金刚石复合片的硼源来源于硼酸，不同浓度硼酸的含硼量不同，而硼酸加热后其残留的单质硼会均匀的分布在金刚石微粉中，从而可以通过不同浓度的硼酸调整金刚石粉末中的含硼量，避免了其他方法造成的混料中含硼不均或局部聚集现象。使含硼复合片导电性较其他方法制造的含硼金刚石复合片有较好可控性，同时由于硼酸对金刚石微粉的预处理使得高温高压合成烧结后硼碳的再结晶更加充分，使其金刚石层致密度更高，从而使金刚石层的强度、耐磨性、抗冲击性、耐热性、抗氧化性得到进一步改善，提高其综合使用性能。
附图说明
图1为本发明中所述含硼金刚石复合片的结构示意图。
其中，图1中1为含硼金刚石层，2为硬质合金基体层。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
如图1所示，本发明实施例中，所述含硼金刚石复合片包括含硼金刚石层和硬质合金基体层；所述硬质合金基体层与含硼金刚石层接触界面呈不均等的同心环形凸起结构，所述的凸起结构的中间凸起较大，同时沿径向向四周凸起逐渐减小。
本发明实施例中公开的一种制造含硼金刚石复合片的方法，包括如下步骤：
1)将金刚石粉末置于硼酸水溶液中形成混合溶液；
2)对混合溶液进行干燥获得微粉；
3)将微粉与结合剂混合均匀；
4)将混有结合剂的微粉与硬质合金基体组合成合成块；
5)将合成块放在金刚石专用压机中进行高温高压处理，高温为1400～1650℃，高压为5～7.5MPa。
本发明中所述WC-Co硬质合金为现有技术中常用规格，具体的，本实施例中所选用的WC-Co硬质合金中，WCo的含量为8％，其他为WC。
实施例1
本实施例中采用的结合剂包括以下原料组分及重量份：
Co粉 97重量份
TiC粉 2重量份
Ni粉 1重量份。
本实施例中：
步骤1)中，所述硼酸水溶液的浓度为3％。
步骤1)中，所述金刚石粉末与硼酸水溶液的质量体积比为500g/L。
步骤2)中，干燥温度为200℃。
步骤3)中金刚石微粉和结合剂的质量比为1。
步骤4)中，所述硬质合金基体为WC-Co硬质合金。
步骤4)中，高温为1400℃，高压为7.5MPa。
本实施例中，所述含硼金刚石层的厚度为0.5～1.5mm；硬质合金基体层的厚度为5～10mm。
实施例2
本实施例中采用的结合剂包括以下原料组分及重量份：
Co粉 98重量份
TiC粉 0.5重量份
Ni粉 1.5重量份。
本实施例中：
步骤1)中，所述硼酸水溶液的浓度为10％。
步骤1)中，所述金刚石粉末与硼酸水溶液的质量体积比为600g/L。
步骤2)中，干燥温度为300℃。
步骤3)中金刚石微粉和结合剂的质量比为2。
步骤4)中，所述硬质合金基体为WC-Co硬质合金。
步骤4)中，高温为1500℃，高压为6MPa。
本实施例中，所述含硼金刚石层的厚度为0.5～2.5mm；硬质合金基体层的厚度为5～10mm。
实施例3
本实施例中采用的结合剂包括以下原料组分及重量份：
Co粉 99重量份
TiC粉 0.5重量份
Ni粉 0.5重量份。
本实施例中：
步骤1)中，所述硼酸水溶液的浓度为15％。
步骤1)中，所述金刚石粉末与硼酸水溶液的质量体积比为700g/L。
步骤2)中，干燥温度为400℃。
步骤3)中金刚石微粉和结合剂的质量比为3。
步骤4)中，所述硬质合金基体为WC-Co硬质合金。
步骤4)中，高温为1600℃，高压为7MPa。
实施例4
本实施例中采用的结合剂包括以下原料组分及重量份：
Co粉 97.5重量份
TiC粉 5重量份
Ni粉 0.5重量份。
本实施例中：
步骤1)中，所述硼酸水溶液的浓度为11％。
步骤1)中，所述金刚石粉末与硼酸水溶液的质量体积比为700g/L。
步骤2)中，干燥温度为350℃。
步骤3)中金刚石微粉和结合剂的质量比为2。
步骤4)中，所述硬质合金基体为WC-Co硬质合金。
步骤4)中，高温为1650℃，高压为5MPa。
本发明中的发明构思在于通过采用硼酸水溶液的形式将含硼物质加入金刚石层中，可以通过含硼水溶液的浓度来调节金刚石层中硼的含量，并且由于干燥时是对含硼金刚石层进行了预处理，预处理过程又进一步使得最终的高温高压结晶过程更加完善，获得的含硼金刚石复合片具有结晶度好的特点。
与含硼金刚石微粉通过混合形成含硼金刚石复合片相比，本发明中的复合片中硼混合的更加均匀，在大规模生产时质量更加稳定，同一批次中不合格产品和瑕疵产品的数量很少。并且其在强度、耐磨性、抗冲击性、稳定性、复合层的均匀性和导电性上均表现出优异的性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。