[发明专利]一种聚晶金刚石复合片的基底材料及其制备方法、聚晶金刚石复合片

说明书

本发明涉及一种聚晶金刚石复合片的基底材料及其制备方法、聚晶金刚石复合片，属于聚晶金刚石复合片技术领域。本发明的硬质合金复合材料，包括硬质合金衬底层、用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层、设置于硬质合金衬底层和类金刚石碳膜层之间的过渡层；所述过渡层包括金属层、金属键型硬质材料层中的至少一种。本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料，表面为用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层，能够大大增强基底材料与聚晶金刚石层的结合强度，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命；在衬底层与类金刚石碳膜层之间设置过渡层以增强类金刚石碳膜层与硬质合金衬底层之间的结合强度。

技术领域

本发明涉及一种聚晶金刚石复合片的基底材料及其制备方法、聚晶金刚石复合片，属于聚晶金刚石复合片技术领域。

背景技术

聚晶金刚石复合片，简称PCD复合片，是以硬质合金材料为基底，将聚晶金刚石层设置于硬质合金材料基底上形成的超硬复合材料，其具备金刚石的高耐磨性和硬质合金的韧性、可焊接性的特点，具有硬度高、耐磨性好的优点。

聚晶金刚石复合片一般是将金刚石微粉平铺于硬质合金基体上方，在高温高压条件下进行合成的。在合成聚晶金刚石复合片的过程中，在硬质合金基体中的Co、Ni和Fe等成分在高温高压下向金刚石微粉层熔深扩散，促使金刚石颗粒的再结晶生长，实现金刚石颗粒之间的键合及聚晶金刚石与硬质合金基体的连接。然而烧结完成之后的聚晶金刚石成品中，在聚晶金刚石层尤其在金刚石颗粒间隙出，残留大量金属Co、Ni和Fe成分，复合片在高速磨削作用下加工面局部温度都能达到甚至超过700℃，残留金属成分催化金刚石向石墨转化，转化过程中，一方面金刚石体积膨胀对键合的金刚石键产生局部作用力，大大削弱金刚石颗粒之间的结合强度，另一方面金属Co的热膨胀系数远远大于金刚石的热膨胀系数，这使得高温下Co与金刚石的界面处产生很强的作用力，极易形成微观裂纹，使PCD层变得疏松。这些都容易使聚晶金刚石复合片在使用过程中因硬质合金材料基体与金刚石层分离使聚晶金刚石复合片破坏失去切削能力。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种聚晶金刚石复合片的基底材料，能够增强聚晶金刚石与基底的粘结强度，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命。

本发明还提供了一种聚晶金刚石复合片的基底材料的制备方法以及一种采用该聚晶金刚石复合片的基底材料的聚晶金刚石复合片。

为了实现以上目的，本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料所采用的技术方案是：

一种聚晶金刚石复合片的基底材料，包括硬质合金衬底层、用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层、设置于硬质合金衬底层和类金刚石碳膜层之间的过渡层；所述过渡层包括金属层、金属键型硬质材料层中的至少一种。

本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料，表面为用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层，能够大大增强基底材料与聚晶金刚石层的结合强度，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命；在衬底层与类金刚石碳膜层之间设置过渡层以增强类金刚石碳膜层与硬质合金衬底层之间的结合强度。

所述类金刚石碳膜层设置于所述过渡层上。

所述金属层中的金属为Ti、W、V中的至少一种。

所述金属键型硬质材料层中的金属键型硬质材料为Ti、W、V中的至少一种的碳化物/或氮化物。

所述金属键型硬质材料层中的金属键型硬质材料为Ti(C,N)、W(C,N)、V(C,N)中的至少一种。

所述类金刚石碳膜层的厚度为3～7μm。

所述过渡层由在远离硬质合金衬底层的方向上依次设置的金属层和金属键型硬质材料层组成。金属层能够增强金属键型硬质材料层与基体的结合强度；金属键型硬质材料层作为类金刚石碳膜层设置的基础又能够增强类金刚石碳膜层与金属层的结合强度。

本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料的制备方法所采用的技术方案为：