專利名稱：人造金剛石復合片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及人造金剛石復合片。
背景技術：
聚晶金剛石復合體(PDC)，是在超高壓高溫條件下金剛石和硬質合金(WC-CO)半 液相燒結復合而成的超硬復合材料。PDC工具的殘余應力大小是評價其性能品質好壞的重 要因素之一，越來越引起人們的重視。PDC的殘余應力成因主要是由于金剛石與粘結劑之 間的熱膨脹系數差別較大，同時燒結的PDC經過高溫高壓下的卸壓和停溫，應力殘留在PDC 中。有研究表明PDC內部存在高達1. 4GPa的殘余應力，經測試金剛石不同區(qū)域的殘余應力 為870-1300MPPa。目前實際應用表明，由于存在較大的殘余應力，致使PDC工具出現崩刃、 脫層、抗沖擊性能低、抗剪切性能差等問題，嚴重地影響其性能。目前關于生長型金剛石復 合片殘余應力的研究報道較少。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種人造金剛石復合片，金剛石復合片熱穩(wěn)定溫度達 770°C，金剛石層的增厚技術達到表層更耐磨，基體結構層更耐沖擊的效果。本實用新型的技術方案如下人造金剛石復合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質合金基體層與金剛石 層，金剛石層的厚度為l_3mm，硬質合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒狀。人造金剛石復合片的工藝過程為原材料純化_原材料配制_真空處理_分層組 裝_半液相合成_復合片外形加工整形_復合片物性檢測_成品入庫。重點研究金剛石 與不同組分鈷熔體的相互作用及其規(guī)律，金剛石在鈷熔體中的結晶熱力學和動力學，金剛 石聚晶骨架形成機制與生長機理，金剛石-鈷系統(tǒng)超高壓液相燒結過程三種燒結機構的研 究一.顆粒重排機構；二.溶解-析出機構；三.聚晶骨架形成機構。其中顆粒重排機構 有利于促進燒結過程致密化；溶解_析出機構實現了 sp2型碳原子在金剛石顆粒間的有效 遷移傳遞；聚晶形成機構通過晶粒間的鈷熔體被排擠出界面而產生直接接觸，使金剛石生 長面上剛結晶析出沉積的碳原子sp3懸鍵互相鍵合，而實現D-D直接結合，最終形成金剛石 聚晶固架結構；傳統(tǒng)PDC的金剛石層是采用相同金剛石粒度組成的單層，本產品主要采用 熔滲法生長型復合片多層金剛石結構的PDC，金剛石的表層為相對較細粒度的金剛石，下層 即與硬質合金層接觸采用相對較粗粒度的金剛石，這種PDC的表層更耐磨，而下層更耐沖 擊，并得到低應力值的金剛石復合片。在實際的生產中我們應用超高壓液壓軟件導管及溢 流控壓技術，將超高壓合成腔體內6000MP大氣壓的合成壓力波動范圍，由士60MP大氣壓控 制在士25大氣壓的“等壓環(huán)境”，采用可控硅恒溫控制系統(tǒng)替代電流和功率控制，將1450°C 高壓合成溫度控制在10°C精度范圍，從而形成高壓合成腔體的“等溫環(huán)境”。關鍵技術和工 藝在于保障制造優(yōu)質高強度金剛石復合片所需的精準“環(huán)境”。經過不斷的試驗、探索，已經 可在所需環(huán)境下生產出1.2-4mm金剛石復合片，在實際工作中體現出強度高、硬度高、耐磨
3性能好；在高速轉動的深井鉆探作業(yè)時顯現出超高的抗沖擊性能和抗剪切性能。本實用新型的有益效果如下人造金剛石復合片的復合層厚達l_3mm，金剛石復合片熱穩(wěn)定溫度達770°C，金剛 石層的增厚技術達到表層更耐磨，基體結構層更耐沖擊的效果；采用半液相熔滲法生長型 金剛石復合片生產工藝降低了基體與金剛石結合層的殘余應力，生長型金剛石復合片是將 獨立的金剛石顆粒依靠顆粒之間的再生長，使整個粉末層粘結為一體，形成高強度網狀結 構的生長型金剛石聚晶，同時依靠聚晶層與硬質合金基體燒結復合而成該材料具有金剛石 的耐磨性和強度以及硬質合金基體材料的韌性和焊接性，是一種優(yōu)良的切削工具與耐磨材 料，廣泛地應用于機械加工、石油與地質鉆頭、砂輪修整工具等。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
參見附圖，人造金剛石復合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質合金基體 層1與金剛石層2，金剛石層2的厚度為l-3mm，硬質合金基體層1與金剛石層2相連接的 端面3呈鋸齒狀。
權利要求1.人造金剛石復合片，其特征在于包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質合金基體 層與金剛石層，金剛石層的厚度為l_3mm，硬質合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒 狀。
專利摘要本實用新型公開了一種人造金剛石復合片，包括有相互粘接為一體的圓柱狀的硬質合金基體層與金剛石層，金剛石層的厚度為1-3mm，硬質合金基體層與金剛石層相連接的端面呈鋸齒狀。本實用新型金剛石復合片熱穩(wěn)定溫度達770℃，金剛石層的增厚技術達到表層更耐磨，基體結構層更耐沖擊的效果。
文檔編號B32B3/30GK201776948SQ20102016459
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權日2010年4月19日
發(fā)明者賀昌雨 申請人:淮南宏昌科技有限責任公司