专利名称：聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体的制作方法
技术领域：
本发明涉及硬质材料制造技术领域，特别是一种在采用静高压法合成聚晶金刚 石复合片工艺中，用于烧结合成聚晶金刚石复合片的工具。
背景技术：
聚晶金刚石复合片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。采用静高压法合成聚晶金刚石复合片，温度梯度决定着聚晶金刚石复合片的质 量稳定性。合成块的组装方式决定着腔体内的温度分布，因此，组装不同，温度梯度会 有所不同。此外，在进入高温高压合成阶段后，由于组装方式无法改变，因此合成过程 中已经无法依靠改变组装方式来调整合成腔体内的温度梯度。可以说，就目前的技术 而言，在合成过程中还不能做到对温度梯度的随意调控。烧结聚晶金刚石复合片的过 程中，如果腔体中金刚石聚晶层处于较大的温度梯度下会带来如烧结组织结构不均勻， 出现“架桥”，黑心现象，并且聚晶金刚石复合片制品稳定重复性差，局部残余应力较 大，严重的影响聚晶金刚石复合片工具的性能。现有采用静高压法合成聚晶金刚石复合片的烧结工艺中，所用的聚晶金刚石复 合片合成腔体是由石墨管制成，对坯料的加热热源是通电状态下石墨管的管壁，而在石 墨管两端产生的热量极小，这种条件下烧结合成聚晶金刚石复合片坯料其产生的温度梯 度大，便会发生上述“架桥”，黑心现象。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体，这 种方法可以解决现有聚晶金刚石复合片合成方法在加压加热烧结工艺中对坯料加热的温 度梯度大而影响产品质量的问题。为了解决上述问题，本发明的聚晶金刚石复合片的合成方法是
A、将聚晶金刚石复合片坯料装入石墨管内孔中，在聚晶金刚石复合片坯料与所述石 墨管之间填充绝缘导热材料，然后在所述石墨管的两端各放置一块导热金属板；
B、测量所述两块导热金属板之间的电阻值，测量所述两块导热金属板之间的电阻 值，根据该电阻值及所述石墨管两端所需要的发热量制作两块设定了电阻值的电阻片， 将这两块电阻片分别连接在所述两块导热金属板的外侧面；所述电阻片的电阻值设定是 通过平衡这两块电阻片在接通加热电源时所产生的热量与上述两块导热金属板之间的电 阻值所反映所述石墨管所产生的热量相配合，使聚晶金刚石复合片坯料在烧结时不仅从 侧面的所述石墨管受热，还从石墨管两端电阻片通过的导热金属板受热，使聚晶金刚石 复合片坯料在烧结加热是受热较为均勻，减小加热梯度；
C、在烧结所述聚晶金刚石复合片时，将所述石墨管放入加压腔内，对所述两块电阻片接通加热电源及施加压力，使所述聚晶金刚石复合片坯料在高温高压下完成烧结合成 聚晶金刚石复合片。本发明的聚晶金刚石复合片的合成腔体有一段石墨管，在该石墨管的两端面分 别连接有一块导热金属板，在每一块所述的导热金属板的外侧连接有一块电阻片。上述的聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体中，所述的电阻片可用碳片充 当，所述导热金属板一般采用铜板充当。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.通过电阻片辅助加热能够调节腔体内加热的轴向温度梯度，使聚晶金刚石复合片 层能够在温场均勻的条件下烧结，合成重复性好，可操作性强。2.通过电阻片辅助加热对腔体温场的改善，合成的金刚石聚晶层中热残余应力 分布较均勻，并且应力较低。3.烧结的聚晶金刚石复合片样品稳定性好，没有出现黑心等缺陷现象，聚晶金 刚石复合片的边缘与中心的结构性能较一致。
图1是聚晶金刚石复合片装在聚晶金刚石复合片合成腔体内的结构示意图。
具体实施例方式实施例1——制造8毫米的金刚石复合片
用于烧结聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石复合片合成腔体如图1所示，该腔体有一 段内径为17毫米，外径为20毫米，长度为24毫米的石墨管5，在石墨管5的两端面分别 连接有一块由铜材制成的导热金属板3、8，在导热金属板3的外侧连接有一块由碳材制 成的电阻片1，在导热金属板8的外侧连接有一块由碳材制成的电阻片7，在电阻片1的 外侧设有固定环2，在电阻片7的外侧设有固定环9。本发明的聚晶金刚石复合片合成方法，包含有下列步骤
A、将聚晶金刚石复合片坯料6装入石墨管5内孔中，在聚晶金刚石复合片坯料6与 石墨管5之间填充绝缘导热材料4，然后在石墨管5的两端各放置一块导热金属板3、8；
B、测量两块导热金属板3、8之间的电阻值，根据该电阻值及石墨管5两端所需要 的发热量用碳材制作两块设定了电阻值的电阻片1、7，这两块由碳材制成的电阻片厚度 为1.5毫米，直径为8毫米的电阻片1、7，这两块电阻片1、7每一块电阻值为两块导热 金属板3、8之间的电阻值的1/4，将这两块电阻片1、7分别连接在两块导热金属板3、8 的外侧面；
C、在烧结所述聚晶金刚石复合片时，将石墨管5放入加压腔内，对所述两块电阻片 1、7接通加热电源并施加压力，使聚晶金刚石复合片坯料6在5.5GPa，1350°C条件的高 温高压条件下完成烧结合成聚晶金刚石复合片，所制得的聚晶金刚石复合片质地均勻， 性能稳定。
权利要求
1.一种聚晶金刚石复合片的合成方法，其特征在于A、将聚晶金刚石复合片坯料(6)装入石墨管(5)的内孔中，在聚晶金刚石复合 片坯料(6)与所述石墨管(5)之间填充绝缘导热材料(4)，然后在所述石墨管(5) 的两端各放置一块导热金属板(3、8)；B、测量所述两块导热金属板(3、8)之间的电阻值，根据该电阻值及所述石墨管 (5)两端所需要的发热量制作两块设定了电阻值的电阻片(1、7)，将这两块电阻片 (1、7)分别连接在所述两块导热金属板(3、8)的外侧面；C、在烧结所述聚晶金刚石复合片时，将所述石墨管(5)放入加压腔内，对所述两 块电阻片(1、7)接通加热电源并施加压力，使所述聚晶金刚石复合片坯料(6)在高 温高压下完成烧结合成聚晶金刚石复合片。
2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片的合成方法，其特征在于所述电阻片 (1、7)是碳片，所述导热金属板(3、8)是铜板。
3.—种聚晶金刚石复合片的合成腔体，有一段石墨管(5)其特征在于所述该石 墨管(5)的两端面分别连接有一块导热金属板(3、8)，在每一块所述的导热金属板(3、8)的外侧各连接有一块电阻片(1、7)。
4.根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合片的合成腔体，其特征在于所述电阻片 (1、7)是碳片，所述导热金属板(3、8)是铜板。
全文摘要
一种聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体，其合成腔体是在石墨管的两端面分别连接有一块导热金属板，在每一块所述的导热金属板的外侧各连接有一块电阻片；其合成方法是将聚晶金刚石复合片坯料装入所述石墨管的内孔中，在聚晶金刚石复合片坯料与所述石墨管之间填充绝缘导热材料，测量所述两块导热金属板之间的电阻值，并根据该值设定所述了电阻片的电阻值，在烧结聚晶金刚石复合片坯料时通过对两端电阻片通电及加压，使烧结聚晶金刚石复合片坯料在获得较为均匀的受热条件下烧结获得聚晶金刚石复合片。本发明与现有技术相比，可以解决现有聚晶金刚石复合片合成方法在加压加热烧结工艺中对坯料加热的温度梯度大而影响产品质量的问题。
文档编号B01J3/06GK102019154SQ20101061695
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