[发明专利]一种具有金属间化合物镀覆层的金刚石及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有金属间化合物镀覆层的金刚石及其制备方法，包括步骤：(一)将钛粉和表面镀覆有钛金属层的金刚石按质量比例混合并间隔平铺于多层铝箔或铝板层之间，形成第一组合体；(二)将第一组合体平置于真空熔渗炉中，设置工艺参数，通过真空熔渗处理得到海绵状多孔体结构的第二组合体；(三)对第二组合体进行破碎、过筛分级、清洗、烘干，得到一种表面镀覆TiAl系金属间化合物的金刚石。该金刚石表面与钛铝金属间化合物形成化学键结合，外形呈现不规则冰凌刺状，具有铝箔或铝板层、混合粉料层并按铝箔或铝板层‑混合粉料层‑铝箔或铝板层形式间隔设置。本发明可增强金刚石表面的把持力，增强金刚石磨具结合剂对金刚石的把持力，减少金刚石在工作过程中脱落的现象。

技术领域

本发明涉及工业金刚石应用技术领域，尤其涉及一种具有金属间化合物镀覆层的金刚石及其制备方法。

背景技术

金刚石表面能高，与大部分金属、非金属等材料界面之间性能差异较大，因此在金刚石工具制造中，金刚石与结合剂间较难形成有效润湿，多以机械镶嵌、包覆的形式形成结合，其结合强度低。金刚石工具在使用过程中常因为对金刚石的把持力不够而造成金刚石过早脱落，严重影响了金刚石的利用效率，缩短了金刚石工具的使用寿命。

为提高金刚石利用效率并延长金刚石工具使用寿命，目前最常用的方法是使金刚石表面改性即金刚石表面金属化。目前国内已经成熟的金刚石表面金属化工艺包括电镀、化学镀、磁控溅射镀、真空微蒸发镀、化学气相沉积、粉末覆盖烧结等，其中以电镀、化学镀、真空微蒸发镀应用最为广泛。例如，在金刚石表面电镀、化学镀Ni、Cu，真空微蒸发镀Ti、Cr、W等。

但是上述这些现有技术在对金刚石处理方法均存在一定缺点，金刚石表面Ni、Cu镀层与金刚石只是形成机械包覆，镀层的存在对金刚石把持效果的提高有限；真空微蒸发镀Ti、Cr、W等，虽然镀层与金刚石间形成化学键，但结合力度有限，且形成的金属钛镀层表面光滑，经长期生产实践过程发现金刚石在使用过程中脱落率依旧很高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是如何增强金刚石表面的把持力，提高金刚石工具的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种具有金属间化合物镀覆层的金刚石制备方法，在金刚石表面镀钛的基础上再进行真空熔渗工艺，包括以下步骤：

(一)将钛粉和表面镀覆有钛金属层的金刚石按质量比例混合均匀得到混合粉料层，并间隔平铺于多层铝箔或铝板层之间，形成第一组合体；

(二)将第一组合体平置于真空熔渗炉中，设置工艺参数，通过真空熔渗处理得到海绵状多孔体结构的第二组合体，工艺完成后待冷却至室温取出第二组合体；

(三)对第二组合体进行破碎、过筛分级、清洗、烘干，得到一种表面镀覆TiAl系金属间化合物的金刚石，其外形呈现不规则冰凌刺状。

步骤(一)中，所述钛粉和表面镀覆有钛金属层的金刚石质量比例为1～5:2～12，所述混合粉料层的平铺厚度不小于铝箔或铝板厚度，所述第一组合体结构按铝箔或铝板层-混合粉料层-铝箔或铝板层形式间隔设置，且间隔设置的混合粉料层数至少1层。

步骤(二)中，所述工艺参数为温度660～1050℃，时间30～240min，真空度不低于100×10^-1Pa。

步骤(一)、步骤(二)中，所述金刚石粒度范围为20/30～270/320um，所述钛粉粒径为200～800目，所述铝箔或铝板层厚度为0.1mm～20mm。

步骤(三)中，所述TiAl系金属间化合物包括Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3物相结构。

本发明解决的另一个技术问题是提供一种表面把持力强的金刚石。