[发明专利]硬质合金基体的表面预处理方法及金刚石复合片制备方法

说明书

本发明公开了硬质合金基体的表面预处理方法及金刚石复合片制备方法，包括：步骤A、配制酸溶液；步骤B、将硬质合金基体置于所述酸溶液中，并超声处理；步骤C、取出超声处理后的硬质合金基体，进行清洗处理和烘干处理。本发明在制备金刚石复合片前，对所述硬质合金基体的表面进行预处理，能够有效提高所制备的金刚石复合片的抗冲击性能和耐热性能。

技术领域

本发明涉及金刚石复合片制备领域，尤其涉及硬质合金基体的表面预处理方法及金刚石复合片制备方法。

背景技术

常规聚晶金刚石复合片的制造，一般通过将金刚石微粉与硬质合金基体封装在难熔金属容器中，在高温高压（HPHT）条件下烧结制得。在HPHT处理期间，硬质合金中的金属催化剂（Co、Ni、Fe）熔化并渗透到金刚石颗粒的间隙区域中，促进金刚石颗粒间的生长，形成“D-D”结合的多晶金刚石（PCD），且PCD与硬质合金基体形成连接。与此同时，在金刚石颗粒的间隙区域占据大量的金属催化剂。

在HPHT处理期间，在PCD与硬质合金基体的连接区域（即金刚石复合片中PCD与硬质合金基体的界面）中，产生显著的碳化钨晶粒（WC晶粒）异常长大（“AGG”），这种异常长大的碳化钨晶粒通常为针状结构，有时也突出到PCD层中，从而在金刚石复合片在地下钻进或者切削过程中，引起应力集中导致PCD层与基体的剥离。此外，在高温条件下，使硬质合金中的Co溶解形成碳的不饱和熔体，Co熔体由于熔渗力的作用，对界面不致密的金刚石层造成极大的“冲蚀”形成超宽的钴池，同时溶解界面金刚石形成过饱和的钴碳固溶体，会加剧形成超宽的钴池。过宽的钴池极易导致PDC在高温使条件下界面脱层的发生。可见，Co与金刚石之间的热膨胀系数巨大差异是PDC热稳定性的主要影响因素。

为了提升硬质合金基体与PCD层界面强度，“非平面（non-planar）”的界面技术和界面过渡层技术被广发应用。如现有技术CN201526273U中提出凹槽结构的基体结合面，将因结构引起的残余应力减低至最低，但是无法解决因界面异常长大引起的应力集中问题；现有技术US8069937通过界面形成贫碳的η相，从而解决WC异常长大，但是η相的存在，易导致硬质合金变脆，耐冲击性变差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供硬质合金基体的表面预处理方法及金刚石复合片制备方法，旨在解决聚晶金刚石复合片中PCD层与硬质合金基体容易出现界面脱层的问题。

一种硬质合金基体的表面预处理方法，其中，包括：

步骤A、配制酸溶液；

步骤B、将硬质合金基体置于所述酸溶液中，并超声处理；

步骤C、取出超声处理后的硬质合金基体，进行清洗处理和烘干处理。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述酸溶液为无机酸溶液；

所述无机酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液、磷酸溶液中的一种。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述酸溶液为有机酸溶液。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述有机酸溶液为草酸溶液、酒石酸溶液中的一种。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述酸溶液为混合酸溶液。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述混合酸溶液为王水、路易斯酸中的一种。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述酸溶液的质量分数为0.1%-80%。

所述的硬质合金基体的表面预处理方法，其中，所述超声处理的频率为20Hz-20KHz。