[发明专利]一种用于焊接CVD金刚石与硬质合金的装置、方法及其应用

说明书

本发明提供了一种用于焊接CVD金刚石与硬质合金的装置、方法及其应用，所述装置包括：一石墨模具，所述石墨模具包括容纳CVD金刚石与硬质合金的试样腔以及与所述试样腔配合的盖体；一焊接腔室，所述焊接腔室内包括升温装置、进气口及抽气口；所述升温装置与所述石墨模具连接，用于对所述石墨模具加热；所述进气口与保护气体进入装置连接，用于向所述焊接腔室内通入保护气体；所述抽气口与抽真空装置连接，用于对所述焊接腔室进行抽真空。本发明方法保证了CVD金刚石与硬质合金的焊接过程在高真空，有保护性气氛的环境中进行，避免了大气中有害气体对焊接界面性能的影响，显著提高了硬质合金与CVD金刚石焊接的质量与连接处的稳定性，提高了焊接的效率。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种用于焊接CVD金刚石与硬质合金的装置、方法及其应用。

背景技术

金刚石具有优异的物理和化学性能，硬度达到70-100GPa；金刚石的热导率极高，热膨胀系数极小；化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性等优良特性。由于高质量CVD金刚石片的性能与天然金刚石相同或相近，CVD金刚石在工业领域有很多的应用，例如在硬质地层方面，CVD金刚石比PDC更耐磨，能解决传统PDC钻头的使用寿命短和稳定性差的问题，因此CVD金刚石片钻头在高质量钻头领域有非常广阔的前景。

CVD钻头齿的工业应用需要实现CVD金刚石与硬质合金的高质量连接，金刚石属碳的等轴晶体，其原子的共价键具有饱和性和方向性，这就使得金刚石很难被其它物质浸润和焊接，所以金刚石与金属的焊接性很差。一定的条件下，过渡族元素Ti、V、Cr、W等，能够与金刚石的碳在两者接触面表层形成一层碳化物，钎焊通过这层碳化物实现了CVD金刚石、钎料和金属基体之间较强的冶金结合。目前普遍的CVD金刚石与硬质合金的焊接方法是采用常规设备和工艺烧结如：高频感应加热焊、氩弧焊、电阻钎焊等，这些传统方法的焊接过程中金属表面与焊料在高温下极易被氧化，被氧化了的金属表面，无法与金刚石生成金属碳化物过渡层，焊接的结合力不理想。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种用于焊接CVD金刚石与硬质合金的装置、方法及其应用，所述方法显著提高了硬质合金与CVD金刚石焊接的质量与连接处的稳定性，提高了焊接的效率。

为了达到上述目的，本发明的主要目的在于提供一种用于焊接CVD金刚石与硬质合金的装置，所述装置包括：

一石墨模具，所述石墨模具包括容纳CVD金刚石与硬质合金的试样腔以及与所述试样腔配合的盖体；

一焊接腔室，所述焊接腔室内包括升温装置、进气口及抽气口；所述升温装置与所述石墨模具连接，用于对所述石墨模具加热；所述进气口与保护气体进入装置连接，用于向所述焊接腔室内通入保护气体；所述抽气口与抽真空装置连接，用于对所述焊接腔室进行抽真空。

作为进一步的优选，所述盖体与所述试样腔通过螺纹连接。

作为进一步的优选，所述升温装置包括感应线圈，所述感应线圈围绕在所述石墨模具外表面。

作为进一步的优选，所述焊接腔室内还设置有监测所述试样腔内温度的测温装置。

作为进一步的优选，所述测温装置为红外测温仪。

作为进一步的优选，所述石墨模具设置有通气孔。

本发明的另一个目的在于提供一种焊接CVD金刚石与硬质合金的方法，所述方法包括：

提供一石墨模具，所述石墨模具包括容纳CVD金刚石与硬质合金的试样腔以及与所述试样腔配合的盖体；

将所述硬质合金放入所述石墨模具的试样腔中，所述CVD金刚石叠放在所述硬质合金表面，所述CVD金刚石朝向所述硬质合金一侧的表面涂有焊料；

将所述石墨模具的盖体朝所述CVD金刚石与硬质合金的方向拧入；