[发明专利]一种聚晶金刚石复合片及其制备方法

权利要求书

1.一种聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括硬质合金基体层和依次设置在所述硬质合金基体层上的聚晶金刚石层和金刚石薄膜层，其中，所述聚晶金刚石层由中心至边缘依次包括第一聚晶金刚石层、第二聚晶金刚石层和第三聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层包括聚晶金刚石颗粒，且所述第一聚晶金刚石层、第二聚晶金刚石层和第三聚晶金刚石层中的聚晶金刚石颗粒的尺寸依次增加。

2.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一聚晶金刚石层中的聚晶金刚石颗粒的尺寸为1～5μm；所述第二聚晶金刚石层中的聚晶金刚石颗粒的尺寸为5～15μm；所述第三聚晶金刚石层中的聚晶金刚石颗粒的尺寸为20～40μm。

3.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石薄膜层的厚度不大于2μm。

4.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层的厚度为1～3mm。

5.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一聚晶金刚石层、第二聚晶金刚石层和第三聚晶金刚石层的体积比为(1～2):(1～3):(3～5)。

6.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层中还包括钴硅化合物，所述钴硅化合物分布在所述聚晶金刚石颗粒的间隙处。

7.如权利要求6所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一聚晶金刚石层中，钴硅化合物的体积百分含量为10～20％；所述第二聚晶金刚石层中，钴硅化合物的体积百分含量为10～15％；所述第三聚晶金刚石层中，钴硅化合物的体积百分含量为5～10％。

8.一种聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别将硅粉与不同粒径的金刚石微粉混合均匀，依次获得第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉，其中，所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉中的金刚石微粉依次增加；

(2)采用分区域投料的方式将所述第一混合粉、第二混合粉、第三混合粉平铺在金属杯中，使沿金属杯的中心至边缘区域依次排布第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉，之后将硬质合金基体装入到所述金属杯中的混合粉上方，得到装配好的金属杯组件；

(3)将所述金属杯组件置于合成模中，在高温高压下进行烧结，获得聚晶金刚石复合片粗品，所述聚晶金刚石粗品包括硬质合金基体层和设置在硬质合金基体层上的聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层由中心至边缘依次包括含细晶粒金刚石的第一聚晶金刚石层、含中晶粒金刚石的第二聚晶金刚石和含粗晶粒金刚石的第三聚晶金刚石层；

(4)取出所述聚晶金刚石复合片粗品，采用化学气相沉积的方式在所述聚晶金刚石层上制备金刚石薄膜层，完成聚晶金刚石复合片的制作。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉中，硅粉的质量分数为1～3％；所述第一混合粉、第二混合粉和第三混合粉的体积比为(1～2):(1～3):(3～5)。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合粉中的金刚石微粉的粒径＜5μm；所述第二混合粉中的金刚石微粉的粒径为10～20μm；所述第三混合粉中的金刚石微粉的粒径为30～45μm。

11.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烧结的温度为1500～1700℃，烧结压强为5～7GPa，烧结时间为5～15min。

12.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，在所述聚晶金刚石层上制备金刚石薄膜层之前，还包括：采用Caro混合酸对所述聚晶金刚石复合片粗品进行刻蚀处理0.5～1min。