[发明专利]含纳米结构的聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片及制备方法

权利要求书

1.一种含纳米结构的聚晶金刚石，其特征在于，包括：

具有金刚石-金刚石键结合的金刚石组元组成的连续基体，以及位于金刚石组元间隙的触媒材料；金刚石组元中包含具有纳米结构多晶金刚石颗粒和单晶金刚石颗粒，纳米结构多晶金刚石颗粒占金刚石组元体积的1％以上，最好10％～90％，它们的颗粒尺寸为微米尺度，其中这些具有纳米结构多晶金刚石颗粒是来源于爆炸冲击波法或爆炸法制备的、卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒原材料；该聚晶金刚石中，金刚石组元的体积百分含量为90％～99％，其余为触媒材料。

2.根据权利要求1所述的含纳米结构的聚晶金刚石，其特征在于，触媒材料是从下列物质选取一种或两种以上：钴、镍、铁、或者含有至少一种这些金属元素的合金、以及硅、碳化硅、碳酸镁和碳酸钙。

3.根据权利要求1所述的含纳米结构的聚晶金刚石，其特征在于，触媒材料被部分或全部脱除掉，脱除深度至少为10微米，脱除过程为化学或电化学过程。

4.根据权利要求1所述的含纳米结构的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，包括如下过程：

在高温高压及触媒材料辅助条件下，烧结金刚石颗粒，其中金刚石颗粒原材料中包含有微米尺度的卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒和单晶金刚石颗粒，其尺寸为1微米～40微米，这些卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒是通过爆炸冲击波法或爆炸法制备的，高温高压所用温度1000℃～1700℃，所用压力4GPa～10GPa，保持时间0.5分钟～30分钟。

5.一种含纳米结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括聚晶金刚石层及硬质合金支撑基体，含纳米结构的聚晶金刚石层烧结至硬质合金支撑基体上，含纳米结构的聚晶金刚石层的厚度为0.5毫米～4毫米；聚晶金刚石层包括具有金刚石-金刚石键结合的金刚石组元组成的连续基体，以及位于金刚石组元间隙的触媒材料；金刚石组元中包含具有纳米结构多晶金刚石颗粒，这些具有纳米结构多晶金刚石颗粒是来源于爆炸冲击波法或爆炸法制备的、卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒原材料，其颗粒尺寸为1微米～40微米的微米尺度；该聚晶金刚石层中，金刚石组元的体积百分含量为90％～99％，其余为触媒材料。

6.根据权利要求5所述的含纳米结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于，聚晶金刚石层的金刚石组元中，包含有微米尺度单晶金刚石颗粒，其尺寸为1微米～40微米，纳米结构多晶金刚石颗粒占金刚石组元体积的1％以上，最好10％～90％。

7.根据权利要求5所述的含纳米结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于，聚晶金刚石层的触媒材料是从下列物质中选取一种或两种以上：钴、镍、铁、或者含有至少一种这些金属元素的合金、以及硅、碳化硅、碳酸镁和碳酸钙。

8.根据权利要求5所述的含纳米结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于，聚晶金刚石层的触媒材料被部分或全部脱除掉，脱除深度至少为10微米，脱除过程为化学或电化学过程。

9.根据权利要求5所述的含纳米结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于，包括如下过程：

在高温高压及触媒材料辅助条件下，烧结金刚石颗粒和硬质合金支撑基体，其中金刚石颗粒原材料中包含有微米尺度的卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒，其尺寸为1微米～40微米，这些卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒是通过爆炸冲击波法或爆炸法制备的，高温高压所用温度1000℃～1700℃，所用压力4GPa～10GPa，保持时间0.5分钟～30分钟。

10.根据权利要求5所述的含纳米结构的聚晶金刚石复合片的应用，其特征在于，固定切削齿聚晶金刚石钻头，包括钻头基体和镶嵌其上的至少一个聚晶金刚石复合片，该聚晶金刚石复合片包括聚晶金刚石层及硬质合金支撑基体，该聚晶金刚石层包括具有金刚石-金刚石键结合的金刚石组元组成的连续基体，以及位于金刚石组元间隙的触媒材料；金刚石组元中包含具有纳米结构多晶金刚石颗粒，这些具有纳米结构多晶金刚石颗粒是来源于爆炸冲击波法或爆炸法制备的、卡布纳多型纳米结构多晶金刚石颗粒原材料，其颗粒尺寸为1微米～40微米的微米尺度；位于间隙的触媒材料还可以进一步通过化学或电化学过程部分或全部脱除掉。