本发明属于硬脆材料加工领域，特别涉及一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着电子信息技术的发展，尤其是半导体照明产业的飞速发展，对蓝宝石基片的市场需求也越来越强烈。单晶蓝宝石由于具有优异的光学性能、机械性能、强度高、硬度大、抗腐蚀能力强、耐磨擦、绝缘性能优良等一系列特性而得到了广泛的应用。LED衬底市场和消费电子市场是蓝宝石爆发的两大助推器，因为蓝宝石硬度高(仅次于金刚石)、强度大，防刮擦、耐磨损的效果特别好，苹果在iPhone 5S的镜头保护盖上配备了蓝宝石，是蓝宝石在消费电子市场上首次“亮相”，苹果对蓝宝石的钟爱引领了蓝宝石在消费电子领域的一波热潮，苹果公司在其首款可穿戴智能设备Apple Watch上用上了永不磨损的蓝宝石屏幕，这是继iPhone 5S后，苹果旗下的又一款产品用上蓝宝石晶体材料。从长期看，未来苹果可能在智能终端领域继续推进蓝宝石等新材料应用，手机盖板的应用可能是下一个使用方向。
蓝宝石材料在LED应用领域一直处于供不应求的状况，蓝宝石基片是当前蓝、紫、白光二极管(LED)和蓝光激光器(LD)工业的首选基片，是制造半导体蓝色发光二极管的关键性材料，也是氮化物半导体衬底、集成电路衬底的首选材料，在特殊要求环境下，还没有替代产品，同时蓝宝石是LED上游衬底材料的最优选择。LED是一种节能环保、寿命长和多用途的光源，其能量转换效率大大高于白炽灯和节能灯。衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石，不同的衬底材料，需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。衬底材料的选择取决于很多条件，目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的研发和生产。目前能用于生产的衬底只有三种，即蓝宝石衬底和碳化硅(SiC)衬底以及Si衬底。蓝宝石的性价比不断提升将成为LED上游衬底材料的最优选择。
蓝宝石的应用越来越广泛，但由于脆性大、硬度高，化学性能稳定，批量生产的技术还很不成熟，效率低，裂纹、划痕和崩边现象比较严重，给加工带来了很大的困难。蓝宝石生长成晶柱后，第一道工序就是用套料钻头把蓝宝石从晶柱中套出，形成一根根的蓝宝石柱体，然后再切割、研磨、划片等。目前蓝宝石套料钻头大致存在以下几个问题：
(1)套料钻头的锋利度不够，产生打滑不进尺现象，钻进效率低，甚至会导致晶体表面裂纹严重；
(2)套料钻头的锋利度很好，脆性大，导致刀头的强度较低，存在安全隐患。
(3)套料钻头寿命较短，增加了加工的成本。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物及其制备方法。
发明人经过研究发现，在钻进坚硬弱研磨性的单晶蓝宝石时，最易出现的问题是胎体过硬而导致金刚石被磨平不能脱落，新一层金刚石不能及时出露而影响了钻进效率和钻头寿命。故针对研磨性弱的单晶蓝宝石，采用低耐磨性的胎体，通常在胎体中引入脆性相，超细钨铜粉末具有很高的锋利性，但由于锋利度好，而导致胎体的脆性增加，强度降低，为了增加强度而不影响钻头的锋利性，首次将β-碳化硅晶须引入胎体中，起到增强相的作用，从而提高了刀头的强度。
本发明的第一个方面提供了一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物，所述组合物包括金刚石和胎体粉，所述胎体粉包括按照重量份数计的如下成分：
超细钴粉20-30份，
羰基镍粉5-15份，
铜锡预合金粉10-20份，
超细铁粉10-20份，
磷铜粉1-10份，
钨铜预合金粉5-15份，
β-碳化硅晶须1-5份。
优选地，所述胎体粉包括按照重量份数计的如下成分：
超细钴粉22-28份，优选24-26份，
羰基镍粉7-13份，优选9-11份，
铜锡预合金粉12-18份，优选14-16份，
超细铁粉12-18份，优选14-16份，
磷铜粉3-9份，优选5-7份，
钨铜预合金粉7-13份，优选9-11份，
β-碳化硅晶须1-4份，优选2-3份。
优选地，所述金刚石的浓度为30％-60％，
所述金刚石的粒径为150-250μm，
所述超细钴粉的粒径为2-5μm，
所述羰基镍粉的粒径为3-8μm，
所述铜锡预合金粉末的粒径为20-35μm，
所述超细铁粉的粒径为3-8μm，
所述磷铜粉的粒径为25-40μm，
所述钨铜预合金粉的粒径为1-2μm，
所述β-碳化硅晶须的直径小于等于2.5μm，长度为50-500μm，长径比大于20。
优选地，所述金刚石的浓度为35％-55％，优选为40％-50％，
所述金刚石的粒径为170-230μm，
所述超细钴粉的粒径为3-4μm，
所述羰基镍粉的粒径为4-7μm，
所述铜锡预合金粉末的粒径为22-34μm，
所述超细铁粉的粒径为4-7μm，
所述磷铜粉的粒径为27-38μm，
所述钨铜预合金粉的粒径为1.2-1.8μm，
所述β-碳化硅晶须的直径小于等于0.5-2μm，长度为100-450μm，长径比为21-50。
本发明的第二个方面提供了一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头的制备方法，所述方法包括将根据本发明的第一个方面的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中的各个成分进行充分混合，然后进行造粒和压型的操作。
优选地，所述方法还包括在进行所述混合操作之前，对所述β-碳化硅晶须的表面进行预处理的操作，所述预处理的操作包括以体积分数为50％-60％、优选55％的乙醇为分散介质，以聚乙二醇为表面活性物质，对所述β-碳化硅晶须进行均匀分散，制成含有β-碳化硅晶须的悬浮溶液。
优选地，对所述β-碳化硅晶须的表面进行预处理的操作时，所述分散介质的用量为：以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，乙醇的用量为50-70重量份，优选为60重量份；所述表面活性物质的用量为：以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，聚乙二醇的用量为30-50重量份，优选为40重量份；对所述β-碳化硅晶须进行均匀分散采用超声振荡的方式，超声振荡时间为20-30分钟，优选为25分钟。
优选地，所述混合包括将上述用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中的各个成分中除了β-碳化硅晶须之外的成分，按照上述配方比例混合后以无水乙醇为研磨介质湿磨2-3小时，然后加入所述含有β-碳化硅晶须的悬浮溶液继续研磨6-8小时；
优选地，所述研磨的速度为200rpm-400rpm，球料比为(3-5):1，优选为(3.5-4.5):1。
优选地，所述混合还进一步包括将经过所述研磨之后获得的料浆进行干燥处理的步骤；所述干燥处理包括：在真空氛围内，先在低于80℃、优选60℃-79℃的温度下处理15-25分钟、优选20分钟，再在100℃及以上、优选100℃-130℃的温度下处理50-70分钟、优选60分钟；
优选地，经过所述造粒处理后，所述组合物粉末形成粒度为30～60目的组合物微粒。
优选地，所述压型的操作包括：将经过所述造粒处理后获得的组合物微粒放入模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结的温度为830-870℃、优选850℃，压力为22-27MPa、优选25MPa，保温时间为150-210s、优选180s。
本发明提供的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物制备得到的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头具有韧脆俱佳、金刚石出刃好、掏棒效率高、钻头寿命长、掏棒成材率高等优点。
本发明的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的第一个方面提供了一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物，所述组合物包括金刚石和胎体粉，所述胎体粉包括按照重量份数计的如下成分：
超细钴粉20-30份，
羰基镍粉5-15份，
铜锡预合金粉10-20份，
超细铁粉10-20份，
磷铜粉1-10份，
钨铜预合金粉5-15份，
β-碳化硅晶须1-5份。
根据本发明的第一个方面，上述除了金刚石之外的成分(超细钴粉、羰基镍粉、铜锡预合金粉、超细铁粉、磷铜粉、钨铜预合金粉和β-碳化硅晶须)的重量份数之和可以为100份。
根据本发明的第一个方面，所述超细钴粉的含量可以为20、22、24、26、28和30重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为22-28份或24-26份等等。钴粉具有优良的成型性和可烧结性，可使胎体的抗弯强度提高；钴粉与金刚石的粘结力大，润湿性好，胎体的韧性好、自锐性好。由于钴粉的价格昂贵，松装密度太小，加入量过多易造成投料困难，还会使冷压磨具设计宽度和高度变大，手装料热压模具高度加大，从而使模具成本提高。综合前期大量实验该配方中当钴粉的添加量为20-30份时，综合性能最好。
所述羰基镍粉的含量可以为5、7、9、11、13和15重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为7-13份或9-11份等等。羰基镍粉的延展性、韧性和抗氧化性良好，将其加入可以强化钻头胎体，防止锡等低熔点金属的流失，增加胎体整体韧性和耐磨性，但加入量过多会使胎体的韧性太好，导致钻头的锋利度很差，当其添加量为5-15份时会适当地提高胎体的韧性，但当其超过15份时，钻头的锋利度很差。
所述铜锡预合金粉的含量可以为10、12、14、16、18和20重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为12-18份或14-16份等等。铜锡预合金粉可以改善胎体的可烧结性(降低熔点)，改善磨损性能和变形性；增加胎体的致密性；降低液态合金的表面张力，改善合金对金刚石的润湿性。但是如果加入量太多，易造成流失，使工具的使用寿命降低。综合前期实验得出其加入量在10-20份之间最好。
所述超细铁粉的含量可以为10、12、14、16、18和20重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为12-18份或14-16份等等。超细铁粉与金刚石之间具有良好的润湿性(优于Co、Ni)；能够提高金刚石在胎体中的把持力。但是，如果加入量过多会导致胎体中低熔点金属易于流失，从而降低钻头的锋利度，当其加入量在10-20份之间时，胎体的综合性能最优。
所述磷铜粉的含量可以为1、3、5、7、9和10重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为3-9份或5-7份等等。磷铜粉可以降低烧结温度，同时能够提高钻头的锋利度，但当加入量超过10份时，胎体会变得很脆，导致刀头的强度很低。根据前期大量的实验，当其加入量在1-10份时，能够提高钻头的锋利度，同时胎体又有足够的强度。
所述钨铜预合金粉的含量可以为5、7、9、11、13和15重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为7-13份或9-11份等等。钨铜预合金粉能够在很大程度上提高刀头的锋利度，效果比磷铜粉更明显，但当其加入量超过15份时，胎体会变得很脆，降低胎体的强度。根据前期大量的实验，合适的加入量为5-15份。
所述β-碳化硅晶须的含量可以为1、2、3、4和5重量份中的任意一个或任意两个之间的范围，例如可以为1-4份或2-3份等等。β-碳化硅晶须能够提高胎体的韧性，同时又不影响钻头的锋利度，当它的加入量超过5份时反而会降低胎体的强度，低于1份时增强效果不明显。根据前期大量实验结果证明，当其添加量在1-5份时增强效果最好。
同时，还需要保证上述除了金刚石之外的成分(超细钴粉、羰基镍粉、铜锡预合金粉、超细铁粉、磷铜粉、钨铜预合金粉和β-碳化硅晶须)的重量份数之和为100。
根据本发明的第一个方面，在所述组合物中，所述金刚石的浓度为30％-60％。30％-60％的金刚石浓度为按照400％浓度制计算的金刚石浓度。所述400％浓度制定义为：当金刚石的体积占工作层体积的1/4时，其浓度为100％，工作层全部都是金刚石时，浓度即为400％。在所述组合物中，所述金刚石的浓度可以为30％、35％、40％、45％、50％、55％和60％中的任意一个或任意两个之间的范围，比如35％-55％或者40％-50％等等，所述金刚石浓度30％-60％即金刚石的体积占整个工作层体积的7.5-15％。所述金刚石的粒径可以为150-250μm(例如，150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm和250μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如170-230μm或者190-210μm等等)。
根据本发明的第一个方面，所述超细钴粉的粒径为2-5μm(例如，2、3、4和5μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如3-4μm等等)。介于粒径为2-5μm范围内的超细钴粉具有优良的成型性和可烧结性，对金刚石润湿性最好，胎体自锐性好。但是当其粒径大于5μm时，烧结胎体的抗弯强度相对降低，当其粒径小于2μm时，粉末太细，和金刚石的粘结力会相对变小，润湿性相对变差，自锐性也会相对变差。
所述羰基镍粉的粒径为3-8μm(例如，3、4、5、6、7和8μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如4-7μm或者5-6μm等等)。羰基镍粉的粒径为3-8μm，钻头的综合性能最好。当其粒径大于8μm时，松装比会相对小，混料均匀性及烧结性能会相对变差，当其粒径小于3μm时，粉末太细，成型性会相对变差。
所述铜锡预合金粉末的粒径为20-35μm(例如，20、22、24、26、28、30、32、34和35μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如22-34μm或者26-32μm等等)。铜锡预合金粉末的粒径为20-35μm时，钻头的综合性能最好。当其粒径大于35μm时，成型性会相对变差，刀头锋利度会相对变差，当其粒径小于20μm时，烧结过程中锡易流失，会相对降低钻头的锋利度。
所述超细铁粉的粒径为3-8μm(例如，3、4、5、6、7和8μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如4-7μm或者5-6μm等等)。超细铁粉的粒径为3-8μm时，钻头的综合性能最好。当其粒径大于8μm时，成型性会相对变差，烧结体中的“架桥”孔隙会相对增加，致密性会相对变差，当其粒径小于3μm时，粉末太细，控制难度相对大，成型性也会相对变差。
所述磷铜粉的粒径为25-40μm(例如，25、27、29、30、32、34、36、38和40μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如27-38μm或者29-36μm等等)。磷铜粉的粒径为25-40μm，是目前市场上最细的磷铜粉，此时钻头的综合性能最好。当其粒径大于40μm时，磷铜粉的锋利性会相对变差，而且降温效果没有25-40μm的好。
所述钨铜预合金粉的粒径为1-2μm(例如，1、1.2、1.4、1.6、1.8和2μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如1.2-1.8μm或者1.45-1.6μm等等)。钨铜预合金粉的粒径为1-2μm，因为此粒径范围内的钨铜粉，成型性和烧结性最好，当其粒径偏粗(大于2μm)时，成型性相对变差，而且使烧结温度偏高，当其粒径小于1μm时，粉末太细，易氧化相对难控制，松装比较大。
所述β-碳化硅晶须的直径小于等于2.5μm(例如，0.5、1、1.5、2和2.5μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如0.5-2μm或者1-1.5μm等等)、长度为50-500μm(例如，50、100、150、200、250、300、350、400、450和500μm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如100-450μm或者200-400μm等等)、长径比大于20(例如，21、25、30、35、40、45和50中的任意一个或任意两个之间的范围，比如21-50或者30-40等等)。当β-碳化硅晶须的直径大于2.5μm，长度大于500μm时，β-碳化硅晶须相对容易缠绕，增强效果不佳。
根据本发明的第一个方面，所述铜锡预合金粉末中锡的重量百分含量可以为18-22％，优选为20％。所述磷铜粉中磷的重量百分含量可以为20-24％，优选为22％，所述钨铜预合金粉中铜的重量百分含量可以为23-27％，优选为25％。
根据本发明，所述β-碳化硅晶须是由高纯度单晶生长而成的短纤维，只含有少量化学杂质，基本没有缺陷，是取向性较高的一种短纤维单晶体，其强度是所有材料中最接近于晶体理论强度的，跟原子间的结合力十分接近，具有十分高的比强度和比弹性模量，是复合材料中最理想的增强体。
本发明的第二个方面提供了一种用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头的制备方法，所述方法包括将根据本发明的第一个方面提供的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中的各个成分进行充分混合，然后进行造粒和压型的操作，从而获得所述的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头。
根据本发明的第二个方面，由于所述β-碳化硅晶须的表面张力和静电作用使其很容易缠结和团聚，导致其很难在胎体中分散均匀，为了尽可能的使β-碳化硅晶须在胎体中分散均匀，需要在所述混合之前，首先对β-碳化硅晶须的表面进行预处理，以保证分散均匀，提高烧结复合胎体的各项力学性能。对所述β-碳化硅晶须的表面进行预处理的操作包括以体积分数为50％-60％、优选55％的乙醇为分散介质，以聚乙二醇为表面活性物质，在超声清洗机中将β-碳化硅晶须进行均匀分散，制成悬浮溶液。其中，以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，乙醇的用量可以为50-70重量份，优选为60重量份，聚乙二醇的用量可以为30-50重量份，优选为40重量份；将混合好的混合物在超声清洗机中超声振荡20-30分钟，优选为25分钟。所述聚乙二醇的数均分子量可以为400-2000，所述聚乙二醇例如可以为选自聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇1500和聚乙二醇2000中的至少一种。
根据本发明的第二个方面，所述混合包括将上述根据本发明的第一个方面提供的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中的胎体粉中除了β-碳化硅晶须之外的成分和金刚石，按照上述配方比例混合后进行研磨，所述研磨可以在不锈钢球磨罐中进行，可以使用直径为6mm的WC-Co硬质合金球研磨球，以无水乙醇为研磨介质湿磨2-3小时(例如，2、2.2、2.4、2.6、2.8和3小时中的任意一个或任意两个之间的范围，比如2.2-2.8小时或者2.4-2.6小时等等)；然后加入经过表面预处理的β-碳化硅晶须继续研磨6-8小时(例如，6、6.3、6.6、6.9、7.2、7.5、7.8和8小时中的任意一个或任意两个之间的范围，比如6.6-7.8小时或者6.9-7.5小时等等)。所述研磨的速度可以为200rpm-400rpm(转/分)(例如，200、240、280、320、360和400rpm中的任意一个或任意两个之间的范围，比如240-360rpm或者280-320rpm等等)，球料比(研磨球与被研磨的物料的重量比)可以为(3-5):1，优选为(3.5-4.5):1。进一步优选地，所述混合还进一步包括将经过上述研磨之后获得的料浆进行干燥处理的步骤。所述干燥处理可以包括：在真空氛围内，先在低于80℃(例如60℃-79℃)的温度下处理15-25分钟、优选20分钟，再在100℃及以上(例如100℃-130℃)的温度下处理50-70分钟、优选60分钟。所述干燥处理过程在真空氛围内进行，可以避免干燥过程中粉末的氧化。
根据本发明的第二个方面，所述造粒可以使用购自金海威的型号为GA180型的造粒机，采用如下造粒参数进行：刮板：30-50rpm，转盘：100-150rpm，皮带：2-4m/min；具体造粒过程为：首先根据总粉量(本发明第一方面的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物)算出加胶量(加胶量为总粉量的1-5wt％，优选为3wt％)，首次加胶为总加胶量的50％，以80rpm进行低速搅拌3分钟，然后再加入总加胶量的20％，搅拌5分钟后再加入剩余的30％胶，以80rpm低速搅拌5分钟；随后停止搅拌，通过加入适量的异丙醇(10-50ml)使粉的粘度达到0.1-0.2Pa.s。使用的胶可以为选自GB-600、KCP-1700和WS-120中的至少一种。经过所述造粒处理后，所述组合物粉末即可形成粒度为30～60目(例如，30、35、40、45、50、55和60目中的任意一个或任意两个之间的范围，比如35-55目或者40-50目等等)的组合物微粒。经过所述造粒处理，可以使得所述组合物粉末具有较高和较稳定的松装比(松装比可以为2.1-2.3g/cm3)，使所述组合物粉末的流动性提高，从而有利于装粉压型，并减少金刚石及组合物粉末的偏析，提高最终制品的稳定性。
根据本发明的第二个方面，所述压型的操作可以包括：将经过所述造粒处理后获得的组合物微粒放入模具(例如石墨模具)中，然后在热压烧结机中烧结，烧结的温度可以为830-870℃，优选850℃，压力可以为22-27MPa，优选25MPa，保温时间(即烧结时间)可以为150-210s(秒)，优选180s。经过所述压型处理，即可得到用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头。所述用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头的规格例如可以为TLCB58×10×2.0×1.25×280。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
按重量百分比准确称取以下各种成分：粒径为2μm的超细钴粉30份，粒径为8μm的羰基镍粉10份，粒径为20μm的铜锡预合金粉20份，粒径为8μm的超细铁粉15份，粒径为25μm的磷铜粉5份，粒径为2μm的钨铜预合金粉15份，直径为2.5μm的β-碳化硅晶须5份，粒径为150μm的金刚石的浓度为40％(按照400％浓度制)，即工作层中金刚石所占体积比为10％。
按照如下方法对β-碳化硅晶须的表面进行预处理：使用体积分数为55％的乙醇为分散介质，以聚乙二醇为表面活性物质，然后放入超声清洗机中震荡25分钟实现β-碳化硅晶须的均匀分散，制成悬浮溶液。其中，以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，乙醇的用量为60重量份，聚乙二醇的用量为40重量份。
将上述原料中除了β-碳化硅晶须之外的成分按上述配方比例混合后，投入到不锈钢球磨罐中，使用直径为6mm的WC-Co硬质合金球研磨球以无水乙醇为研磨介质湿磨3小时，然后加入经过表面预处理的β-碳化硅晶须，继续研磨7小时。研磨速度均为400rpm，球料比为3:1。湿磨后卸出料浆进行干燥处理，该干燥处理为在真空氛围内，先在60℃的温度下处理20分钟，再在120℃的温度下处理60分钟。干燥处理过程在真空氛围内进行，可以避免干燥过程中粉末的氧化。
将干燥后的粉末用购自金海威的型号为GA180型的造粒机，采用如下造粒参数进行造粒：刮板：50rpm，转盘：100rpm，皮带：3m/min；具体造粒过程为：首先根据总粉量(本实施例中上述的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的量)算出加胶量(加胶量为总粉量的3wt％)，首次加胶为总加胶量的50％，以80rpm进行低速搅拌3分钟，然后再加入总加胶量的20％，搅拌5分钟后再加入剩余的30％胶，以80rpm低速搅拌5分钟；随后停止搅拌，观察粉的粘度、干湿情况，可加适量的异丙醇来调节，然后以120rpm进行搅拌。造粒后组合物粉末的粒度为30-60目，造粒使粉末具有较高和较稳定的松装比(松装比达到2.3g/cm3)，使组合物粉末的流动性提高，从而有利于装粉压型，并减少金刚石及组合物粉末的偏析，提高最终制品的稳定性。
将造粒完成后获得的粉末准确称量装在石墨模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结温度为850℃，压力为25MPa，保温时间为180s，所做的钻头规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280，当将钻进蓝宝石的速度稳定为18mm/min，钻头的寿命为15m。
实施例2：
按重量百分比准确称取以下各种成分：粒径为5μm的超细钴粉20份，粒径为3μm的羰基镍粉15份，粒径为35μm的铜锡预合金粉20份，粒径为3μm的超细铁粉20份，粒径为40μm的磷铜粉10份，粒径为1μm的钨铜预合金粉12份，直径为0.5μm的β-碳化硅晶须3份，粒径为250μm的金刚石的浓度为50％(按照400％浓度制)，即工作层中金刚石所占体积比为12.5％。
按照如下方法对β-碳化硅晶须的表面进行预处理：使用体积分数为55％的乙醇为分散介质，以聚乙二醇为表面活性物质，然后放入超声清洗机中震荡20分钟实现β-碳化硅晶须的均匀分散，制成悬浮溶液。其中，以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，乙醇的用量为50重量份，聚乙二醇的用量为50重量份。
将上述原料中除了β-碳化硅晶须之外的成分按上述配方比例混合后，投入到不锈钢球磨罐中，使用直径为6mm的WC-Co硬质合金球研磨球以无水乙醇为研磨介质湿磨2小时，然后加入经过表面预处理的β-碳化硅晶须，继续研磨8小时。研磨速度均为200rpm，球料比为5:1。湿磨后卸出料浆进行干燥处理，该干燥处理为在真空氛围内，先在70℃的温度下处理20分钟，再在100℃的温度下处理60分钟。干燥处理过程在真空氛围内进行，可以避免干燥过程中粉末的氧化。
将干燥后的粉末用购自金海威的型号为GA180型的造粒机，采用如下造粒参数进行造粒：刮板：50rpm，转盘：100rpm，皮带：3m/min；具体造粒过程为：首先根据总粉量(本实施例中上述的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的量)算出加胶量(加胶量为总粉量的3wt％)，首次加胶为总加胶量的50％，以80rpm进行低速搅拌3分钟，然后再加入总加胶量的20％，搅拌5分钟后再加入剩余的30％胶，以80rpm低速搅拌5分钟；随后停止搅拌，观察粉的粘度、干湿情况，可加适量的异丙醇来调节，然后以120rpm进行搅拌。造粒后组合物粉末的粒度为30目，造粒使粉末具有较高和较稳定的松装比(松装比达到2.1g/cm3)，使组合物粉末的流动性提高，从而有利于装粉压型，并减少金刚石及组合物粉末的偏析，提高最终制品的稳定性。
将造粒完成后获得的粉末准确称量装在石墨模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结温度为830℃，压力为25MPa，保温时间为180s，所做的钻头规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280，当将钻进蓝宝石的速度稳定为22mm/min，钻头的寿命为13m。
实施例3：
按重量百分比准确称以下各种成分：粒径为5μm的超细钴粉25份，粒径为3μm的羰基镍粉10份，粒径为35μm的铜锡预合金粉15份，粒径为3μm的超细铁粉20份，粒径为40μm的磷铜粉10份，粒径为1μm的钨铜预合金粉15份，直径为0.5μm的β-碳化硅晶须5份，粒径为250μm的金刚石的浓度为30％(按照400％浓度制)，即工作层中金刚石所占体积比为7.5％。
按照如下方法对β-碳化硅晶须的表面进行预处理：使用体积分数为55％的乙醇为分散介质，以聚乙二醇为表面活性物质，然后放入超声清洗机中震荡30分钟实现β-碳化硅晶须的均匀分散，制成悬浮溶液。其中，以100重量份的β-碳化硅晶须为基准，乙醇的用量为70重量份，聚乙二醇的用量为30重量份。
将上述原料中除了β-碳化硅晶须之外的成分按上述配方比例混合后，投入到不锈钢球磨罐中，使用直径为6mm的WC-Co硬质合金球研磨球以无水乙醇为研磨介质湿磨2.5小时，然后加入经过表面预处理的β-碳化硅晶须，继续研磨6小时。研磨速度均为300rpm，球料比为2.5:1。湿磨后卸出料浆进行干燥处理，该干燥处理为在真空氛围内，先在79℃的温度下处理20分钟，再在130℃的温度下处理60分钟。干燥处理过程在真空氛围内进行，可以避免干燥过程中粉末的氧化。
将干燥后的粉末用购自金海威的型号为GA180型的造粒机，采用如下造粒参数进行造粒：刮板：50rpm，转盘：100rpm，皮带：3m/min；具体造粒过程为：首先根据总粉量(本实施例中上述的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的量)算出加胶量(加胶量为总粉量的3wt％)，首次加胶在总加胶量的50％，以80rpm进行低速搅拌3分钟，然后再加入总加胶量的20％，搅拌5分钟后再加入剩余的30％胶，以80rpm低速搅拌5分钟；随后停止搅拌，观察粉的粘度、干湿情况，可加适量的异丙醇来调节，然后以120rpm进行搅拌。造粒后组合物粉末的粒度为30目，造粒使粉末具有较高和较稳定的松装比(松装比达到2.2g/cm3)，使组合物粉末的流动性提高，从而有利于装粉压型，并减少金刚石及组合物粉末的偏析，提高最终制品的稳定性。
将造粒完成后获得的粉末准确称量装在石墨模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结温度为870℃，压力为25MPa，保温时间为180s，所做的钻头规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280，当将钻进蓝宝石的速度稳定为20mm/min，钻头的寿命为16m。
对比例1：
除了以下操作参数外，其余操作参数与实施例1相同：
用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的组成如下：
超细钴粉30份，羰基镍粉15份，铜锡预合金粉20份，超细铁粉20份，磷铜粉0份，钨铜预合金粉12份，β-碳化硅晶须3份，金刚石的浓度为50％(按照400％浓度制)，即工作层中金刚石所占体积比为12.5％。
将按照实施例1的方法进行造粒后获得的粉末准确称量装在石墨模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结温度为870℃，压力为25MPa，保温时间为180s，所做的钻头规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280，钻进蓝宝石速度为8mm/min，钻头寿命9m。
由此可见，由于对比例1中的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的组分与实施例1不同(对比例1中不含磷铜粉，而且羰基镍粉、超细铁粉、钨铜预合金粉、β-碳化硅晶须的含量与实施例1不同(但是处于本发明的范围内)以及金刚石的浓度不同(但是处于本发明的范围内))，以及烧结的温度不同(但是处于本发明的范围内)，钻头的寿命明显短于实施例1。
对比例2：
除了以下操作参数外，其余操作参数与实施例2相同：
用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的组成如下：
超细钴粉30份，羰基镍粉15份，铜锡预合金粉0份，超细铁粉20份，磷铜粉10份，钨铜预合金粉20份，β-碳化硅晶须5份，金刚石的浓度为50％(按照400％浓度制)，即工作层中金刚石所占体积比为12.5％。
将按照实施例1的方法进行造粒后获得的粉末准确称量装在石墨模具中，然后在热压烧结机中烧结，烧结温度为870℃，压力为25MPa，保温时间为180s，所做的钻头规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280，钻进蓝宝石速度为9mm/min，钻头寿命11m。
由此可见，由于对比例2中的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物的组分与实施例2不同(对比例2中不含铜锡预合金粉，钨铜预合金粉的含量超出本发明的范围，而且超细钴粉和β-碳化硅晶须的含量与实施例2不同，以及烧结的温度不同(但是处于本发明的范围内)，钻头的寿命明显短于实施例2。
对比例3：
除了以下操作参数外，其余操作参数与实施例3相同：
用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中不含有β-碳化硅晶须。
将造粒后获得的粉末制备成规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280的钻头，钻进蓝宝石速度为20mm/min，钻头寿命5m。
由此可见，由于对比例3中的用于蓝宝石掏棒的金刚石钻头组合物中不含有β-碳化硅晶须，因此与实施例3相比，钻头的寿命明显短于实施例3。
对比例4：
除了以下操作参数外，其余操作参数与实施例1相同：
不对β-碳化硅晶须的表面进行预处理，而直接将实施例1中的各个原料(包括β-碳化硅晶须)混合，投入到不锈钢球磨罐中，使用直径为6mm的WC-Co硬质合金球研磨球以无水乙醇为研磨介质研磨10小时。
将造粒后获得的粉末制备成规格为TLCB58×10×2.0×1.25×280的钻头，钻进蓝宝石速度为18mm/min，钻头寿命7m。
由此可见，由于在对比例4中，没有对β-碳化硅晶须的表面进行预处理，因此与实施例1相比，钻头的寿命明显短于实施例1。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。