专利名称：金刚石复合片的制备方法
技术领域：
本发明涉及硬质材料制造技术领域，尤其是一种适用于钻探和切削刀具用的金 刚石复合片的制备方法。
背景技术：
聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，PDC),是在高温高压 (HPHT)条件下将独立的金刚石颗粒依靠颗粒之间的生长粘结，使整个金刚石微粉层
烧结成为高强度网状结构的生长型金刚石聚晶(D-D结合)，并与硬质合金基体烧结复 合，形成一体的复合材料。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 韧性和可焊接性，是一种优良的切削工具与耐磨材料，广泛的应用于机械加工工具、石 油与地质钻头、砂轮修整工具等。由于聚晶金刚石复合片材料因制造方法、复合途径及烧结机理不同，其产品性 能也将表现出明显的差异。从目前应用结合以上分析看出，磨耗比不再是主要指标，因 为几种体系复合片产品其磨耗比都可满足要求，自锐性和抗冲击韧性这两个指标因此提 升到主要位置。从这一角度来看这种生长型金刚石复合片具有更大优势。目前，在制 备聚晶金刚石复合片的方法上，采用的都是金刚石与粘结剂，即触媒的粉末混合烧结方 法，其特征是需要人为控制其金刚石与金属粘结剂的含量配比，这种烧结方法带来的缺 陷是由于其配比通常很难达到最优，从而影响金刚石聚晶层的整体性能，会带来如烧结 组织结构不均勻，“架桥”现象，稳定重复性差，残余应力较大等问题。严重的影响聚 晶金刚石复合片工具的性能。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种金刚石复合片的制备方法，这种方法所要解决 的问题是现有聚晶层烧结组织结构及致密性差，产品残余应力大的问题。为了解决上述问题，本金刚石复合片的制备方法是将金刚石粉末层置于金属 合金片和硬质合金基体之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔体内加温加 压烧结，加压压力为5.0 6.0 GPa，烧结温度为1200 1500 °C，时间为3 30分钟， 烧结降温卸压后制得金刚石复合片。上述的金刚石复合片的制备方法中更具体的方法是金属合金片(1)的厚度 为0.05-0.4mm;所述金刚石粉末层(2)厚度劝.3毫米；所述硬质合金基体(3)厚度 M毫米，其中金刚石粉末层(2)的金刚石粉末是粒径小于0.5毫米的纯金刚石微粉。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果
1.金属合金片的溶渗方法能够自我调节金刚石聚晶层中金刚石与粘结剂的最佳配 比，烧结结构致密均勻，合成重复性好，可操作性强。2.通过合金的溶渗烧结，金刚石聚晶层中残余应力分布较均勻，并且残余应 力低于300MPa，而现有技术所得金刚石聚晶层中残余应力一般高达800MPa。
3.这种烧结方法能够使聚晶层与硬质合金基体通过过渡层形成有效的烧结复 合，界面结合强度较高。
图1是本金刚石复合片的制备方法中，金属合金薄片与纯金刚石粉末层和硬质 合金基体层的结构示意图。
具体实施例方式图1所示的本金刚石复合片的制备方法各实施例的原料均按该图设置，其中硬 质合金基体3放在最下层，其厚度为H3，纯金刚石粉末层2放在第二层，其厚度为H2， 金属合金薄片1放在最上层，其厚度为HI。实施例1
将厚度H2为2毫米的金刚石粉末层2置于厚度Hl为0.2毫米的金属合金片1和厚度 H3为3毫米的硬质合金基体3之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔体内 加温加压烧结，加压压力为5.0GPa，烧结温度为1500 士50°C，时间为3分钟，烧结降温 卸压后制得金刚石复合片，经检测其残余应力为280MPa。实施例2:
将厚度H2为0.3毫米的金刚石粉末层2置于厚度Hl为0.05毫米的金属合金片1和 厚度H3为1毫米的硬质合金基体3之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔 体内加温加压烧结，加压压力为5.0GPa，烧结温度为1250 士50°C，时间为3分钟，烧结 降温卸压后制得金刚石复合片，经检测其残余应力为290MPa。实施例3:
将厚度H2为5毫米的金刚石粉末层2置于厚度Hl为0.4毫米的金属合金片1和厚度 H3为10毫米的硬质合金基体3之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔体内 加温加压烧结，加压压力为6.0GPa，烧结温度为1450 士50°C，时间为30分钟，烧结降温 卸压后制得金刚石复合片，经检测其残余应力为98MPa。
权利要求
1.一种金刚石复合片的制备方法，其特征在于将金刚石粉末层(2)置于金属合金 片(1)和硬质合金基体(3)之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔体内 加温加压烧结，加压压力为5.0 6.0 GPa,烧结温度为1200 1500 °C，时间为3 30 分钟，烧结降温卸压后制得金刚石复合片。
2.根据权利要求1所述的金刚石复合片的制备方法，其特征在于金属合金片(1) 的厚度为0.05-0.4mm;所述金刚石粉末层(2)厚度20.3毫米；所述硬质合金基体(3) 厚度毫米。
3.根据权利要求1或2所述的金刚石复合片的制备方法，其特征在于金刚石粉末层 (2)的金刚石粉末是粒径小于0.5毫米的纯金刚石微粉。
全文摘要
本发明公开了一种金刚石复合片的制备方法，它是将金刚石粉末层(2)置于金属合金片(1)和硬质合金基体(3)之间制成烧结坯，然后将烧结坯置于石墨管的合成腔体内加温加压烧结，加压压力为5.0～6.0GPa，烧结温度为1200～1500℃，时间为3～30分钟，烧结降温卸压后制得金刚石复合片。本发明的方法可以解决现有技术制得品烧结组织结构致密均匀性差，残余应力大的问题。
文档编号B22F7/06GK102019426SQ201010616949
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者贾晓鹏 申请人:柳州市大荣非金属材料有限公司