聚晶金刚石复合片在柱塞泵斜盘和/或配流盘中的应用的制作方法

本发明属于液压泵配件，具体涉及聚晶金刚石复合片在柱塞泵斜盘和/或配流盘中的应用。

背景技术：

1、柱塞泵是液压系统的一个重要装置。柱塞泵中三大关键摩擦副即滑靴副、柱塞副和配流副的润滑和磨损是柱塞泵性能和服役寿命的决定性因素。柱塞泵的摩擦副出现磨损会导致摩擦表面间隙扩大，增加柱塞泵内部的泄漏，降低元件的容积效率，还会增加系统发热，最终导致柱塞泵的损坏。关键摩擦副的磨损失效是影响柱塞泵寿命和压力大小的一个重要因素，其中滑靴副即为滑靴与斜盘接触面，在低速尚未形成油膜的阶段，或者是超高速运行阶段，斜盘非常容易发生磨损；其中配流副是柱塞泵内单个结构最大的摩擦副，而且在满足配流作用的同时又要起到支承缸体以维持缸体受力平衡的作用，因此配流副也最容易发生磨损甚至烧盘。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了聚晶金刚石复合片在柱塞泵斜盘和/或配流盘中的应用。

2、具体地，本发明提供以下技术方案：

3、一种聚晶金刚石复合片在制造柱塞泵斜盘和/或配流盘中的应用，所述聚晶金刚石复合片包括：

4、基体，具有上表面；

5、聚晶金刚石层，设置于所述基体的上表面。

6、本发明的发明人意外发现，选用聚晶金刚石复合片作为原材料加工制得的柱塞泵斜盘和/或配流盘，不仅可以使最高工作转速成倍提升，可以极大地改善滑靴副和/或配流副的摩擦磨损特性、润滑特性以及密封性能，适用于要求高转速、压力高、排量大、耐磨损、寿命长、工作稳定、液体温度高、液体具有腐蚀性、液体不洁净含有大量研磨性高的固相颗粒等恶劣工况条件。特别是在低转速尚未形成油膜的状态下，该柱塞泵斜盘无需润滑，由于其极低的摩擦系数和高导热性，可以避免柱塞泵在启动或停止的过程中产生的高热量对材料造成的损伤。从而解决了制约柱塞泵长期稳定运行的瓶颈问题。

7、作为优选，所述聚晶金刚石层的厚度为0.01mm-3mm；更优选为0.5mm-2mm。若厚度太小，有可能不能有效地实现其功能，若厚度太大，内部组织不均匀，存在成本增加、加工时间过长的弊端。

8、作为优选，所述基体的材质为硬质合金，更优选为wc-co类硬质合金、钨钛钴类硬质合金、钨钛钽类硬质合金、钨钛铌类硬质合金中的至少一种；更优选为wc-co类硬质合金。

9、作为优选，所述基体的厚度小于8mm；更优选为2-5mm。

10、作为优选，所述聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：

11、1)将金刚石粉与催化剂混合，得到金刚石混合料；然后将所述金刚石混合料与所述基体组装，得到坯料；所述催化剂中包含co；

12、2)将所述坯料进行烧结，即得所述聚晶金刚石复合片。

13、作为优选，所述催化剂为co、fe、ni的混合物。本发明发现，通过向金刚石粉中加入上述特定催化剂，在热力学条件下，金刚石碳原子溶解于催化剂液中，并以原子形式沉积在金刚石颗粒表面形成d-d键结构。生产中的关键技术之一是实现金属催化剂的均匀扩散渗透，控制实现金刚石的再结晶动力学条件。

14、进一步优选的，以所述金刚石粉的质量计，所述催化剂中co的用量为5％-15％，fe的用量为4‰-6‰，ni的用量为2‰-4‰。实验发现，co、fe、ni的用量配比不同，制得的柱塞泵斜盘和/或配流盘力学性能差异明显，在上述用量范围内，co、fe、ni三者协同作用，可大幅提升材料的韧性和抗冲击性能，从而在使用过程尤其是高转速工作环境下不易出现崩边和裂纹。

15、最优选的，以所述金刚石粉的质量计，所述催化剂中co的用量为9％-11％，fe的用量为4‰-6‰，ni的用量为2‰-4‰。在上述用量配比下，所得斜盘和/或配流盘的韧性和抗冲击性能最优。

16、作为优选，先将所述金刚石粉进行真空净化处理，再与所述催化剂混合。本发明需先将金刚石粉进行真空净化处理，以去除吸附在金刚石粉末表面的悬浮气体。

17、作为优选，所述金刚石粉的粒径为0.2μm-40μm；更优选为10μm-35μm；

18、和/或，所述催化剂的粒径为0.2μm-40μm；更优选为10μm-35μm；

19、和/或，所述金刚石粉的粒径与所述催化剂的粒径相同。

20、在上述粒径范围内，所述催化剂在金刚石粉中的分散性最好。

21、作为优选，所述烧结具体为：将所述坯料先升压至5.0-8.0gpa，再升温至1450-1600℃，保温保压5-30min。烧结完成后卸压、冷却，取出烧结好的聚晶金刚石复合片。

22、本领域公知，聚晶金刚石复合片对烧结工艺条件有很强的敏感性，本发明发现，在上述压力、温度和时间范围内烧结所得聚晶金刚石复合片，其各方面性能更加适用于柱塞泵斜盘和/或配流盘的工况条件。

23、作为优选，采用激光加工、机械加工、电火花加工中的至少一种加工方法，将所述聚晶金刚石复合片依次经过打孔、打磨抛光、切割、成型工序，加工成所需的斜盘和/或配流盘形状。

24、作为优选，所述柱塞泵斜盘和/或配流盘用于输送超高压液体。本领域公知，转速增高会带来摩擦增加，温度升高，同时气蚀的问题变得严重。本发明利用聚晶金刚石复合片制造的斜盘和/或配流盘耐磨性、导热性、韧性和抗冲击性能优异，可在高温状态下作业，避免热熔化，同时抗气蚀效果优异，适用于高工作转速，从而可实现超高压的液体输送。而现有整体黄铜制造，38crmoal，42crmo等低合金钢，钢/铜双金属制造的斜盘和/或配流盘由于摩擦系数大、耐磨性相对较差，热膨胀系数大等等原因一般在高速环境下就会急剧磨损，导致没法实现超高压的液体输送。

25、超高压液体输送的压力通常要高于普通液体输送系统。具体的超高压液体输送的压力要求会根据应用和系统设计的要求而变化，但通常，超高压液体输送的压力可以在1000bar(相当于100兆帕，或约14500psi)以上。这种高压力通常用于一些特殊的应用，例如：

26、化学工业：用于高压反应器中的反应物输送；

27、油气开采：用于从深井中抽取原油或天然气；

28、材料加工：用于高压水射流切割、成型和清洗；

29、高压水处理：用于水射流切割、清洗和去除表面涂层；

30、实验室应用：在科学研究中，用于材料科学、地质学和化学实验。

31、作为优选，所述柱塞泵斜盘和/或配流盘用于输送低粘度液体；更优选的，所述低粘度液体为水或航空煤油。液体的粘度越低，摩擦阻力越大，对斜盘和/或配流盘的损耗越大。本发明利用聚晶金刚石复合片制造的斜盘和/或配流盘特别适用于输送低粘度液体，工作寿命长。

32、作为优选，所述柱塞泵斜盘和/或配流盘用于输送含有高研磨性固相颗粒的液体。

33、本发明的有益效果至少在于：

34、本发明利用聚晶金刚石复合片制造的斜盘和/或配流盘，耐磨性、抗冲击性能优异，工作转速成倍提升，特别适用于要求压力高、排量大的柱塞泵，可大幅延长柱塞泵斜盘和/或配流盘的寿命，是传统材料寿命的数倍以上，甚至在数十倍以上；能抗拒汽化，增加旋转柱塞泵的使用稳定性；同时导热性、耐高温、耐腐蚀性能优异，适用于高温、含有腐蚀性化学物质、含有大量研磨性高的固相颗粒等恶劣工况条件下使用，可以避免在耐磨件启动或停止的过程中产生的高热量对轴承材料造成的损伤。