[发明专利]一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法

说明书

一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法，属于超硬材料制造技术领域，所述合成块，包括圆柱状的合成腔层、合成罩壳和隔离层，所述合成腔层位于中空的柱状合成罩壳内，合成腔层的顶部和底部对称设有导电保温层和导电传压层，合成腔层内的中部设有合成芯柱，围绕合成芯柱设有合成腔，所述合成腔位于隔离层包围的体积内，所述合成腔用于放置聚晶金刚石复合片坯料，所述合成腔的顶部和底部均设有绝缘片，所述隔离层的顶部和底部设有传压片，隔离层和合成芯柱之间、隔离层和合成腔层之间均间隔设有多个发热管，所述发热管、合成腔层和合成芯柱三者的高度相同，所述合成罩壳材质为叶腊石块。

技术领域

本发明属于超硬材料制造技术领域，具体涉及一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片是以金刚石微粉为原料在高温、高压条件下使其牢固地和硬质合金基底相结合而制成的一种超硬复合材料；由于它既具有金刚石的高硬度和高耐磨性，又具有硬质合金的高韧性和可焊性，因而，它广泛应用于油气田开采、矿床勘探、切削加工等领域。

采用静态高温高压法在六面顶压机上合成聚晶金刚石复合片，合成腔温度场的均匀性和合理的温度分布决定聚晶金刚石复合片的质量及其稳定性，合成块的组装结构和加热方式决定合成腔体内的温度场分布，对复合片产品的质量和稳定性有关键性的影响。目前，由于六面顶压机合成聚晶金刚石复合片时，其加热方式为间接加热方式，由于间接加热方式是由发热管壁辐射热量使管内腔体升温，这种加热方式在复合片聚晶层径向存在一定的温度梯度，尤其是合成直径较大的聚晶金刚石复合片时，合成腔体压力和温度梯度较为明显，使得金刚石聚晶层中心与边缘部位烧结程度不一致，造成其性能差异较大，或同一加热腔体内合成多片分布的聚晶金刚石复合片时，同样存在同一加热腔体内聚晶金刚石复合片之间合成质量差异较大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种聚晶金刚石复合片合成块，包括圆柱状的合成腔层、合成罩壳和隔离层，所述合成腔层位于中空的柱状合成罩壳内，合成腔层的顶部和底部分别对称设有导电保温层和导电传压层，合成腔层内的中部设有合成芯柱（合成芯柱由白云石制成），围绕合成芯柱设有合成腔，所述合成腔位于隔离层包围的体积内，所述合成腔用于放置聚晶金刚石复合片坯料，所述合成腔的顶部和底部均设有绝缘片，所述隔离层的顶部和底部设有传压片，隔离层和合成芯柱之间、隔离层和合成腔层之间均间隔设有多个发热管，所述发热管、合成腔层和合成芯柱三者的高度相同，所述合成罩壳材质为叶腊石块。

进一步地，所述导电保温层由T型导电柱、保温环和和上、下导电片组成，所述保温环套设在T型导电柱外，T型导电柱和保温环构成的组件的顶部和底部分别设有上导电片和下导电片，所述上导电片、下导电片和保温环的外径长度等于合成腔层的外径长度；所述T型导电柱由石墨或钼制成，所述保温环由白云石制成，所述导电片由钛板、铌板、钽板或钼板制成。

进一步地，所述导电传压层由导电钢圈、白云石芯和叶腊石环组成，所述导电钢圈套设在白云石芯外，所述叶腊石环套设在导电钢圈外，所述叶腊石环的外径等于合成腔层的外径。

进一步地，所述发热管由石墨管、钛管、铌管、钽管或钼管制成，所述隔离层由质量分数为98.5～99.5%氯化钠和0.5～1.5%炭墨材料制成，所述传压片由氧化铝、氧化镁或氧化锆材料制成，所述绝缘片为云母片。

进一步地，所述合成腔层由白云石或氯化钠材料制成。本申请中氯化钠为分析纯。

所述合成腔大于等于两个。导电钢圈采用壁厚为1mm、不锈钢或低碳钢的薄壁堵头。

上述聚晶金刚石复合片合成块合成聚晶金刚石复合片的方法，包括以下步骤：