[发明专利]一种聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明属于超硬材料技术领域，具体涉及一种具有良好耐热性能的聚晶金刚石复合片及其制备方法。所述聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体以及依次设于硬质合金基体上的过渡涂层和聚晶金刚石层；所述过渡涂层依次为Si₃N₄涂层和Si涂层；所述聚晶金刚石层包括以下重量百分比的原料：镀覆金刚石微粉69.5～79.7%、镀覆立方氮化硼微粉15～20%、碳纳米管0.2～0.3%、石墨烯0.1～0.2%和结合剂5～10%。本发明采用镀覆的金刚石微粉和立方氮化硼微粉，在聚晶金刚石层内添加碳纳米管和石墨烯材料，突破了聚晶金刚石复合片高韧性、高耐热和高耐磨的技术瓶颈，所制备的聚晶金刚石复合片与现有技术得到的金刚石复合片相比同时具有优异的耐热性和耐磨性。

技术领域

本发明属于超硬材料技术领域，具体涉及一种具有良好耐热性能的聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片是以硬质合金为基体，在上面辅上一层混有不同结合剂的金刚石微粉经高温高压烧结而成，由于它具有金刚石硬度高和耐磨性好的特点，同时又兼具有硬质合金抗冲击性能强和可焊性好的特点，因而被广泛应用于有色金属和难加工非金属材料的切削加工领域。

在现有技术中，常见的聚晶金刚石复合片，由金刚石-钴系烧结而成，在聚晶金刚石复合片的高压高温烧结过程中，钴会起到一种催化剂的作用，促进金刚石在高温高压条件下直接合成D-D结合型具有很高耐磨性的金刚石复合片，但残留在聚晶金刚石层内的钴在常压下也会促进金刚石向石墨转变，降低聚晶金刚石的强度。另一方面，金刚石的热膨胀系数只是钴的十分之一，当温度很高时，容易产生破坏D-D结合结构，使聚晶金刚石层出现裂纹，造成应力损害，具有耐热性低的弱点。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种具有良好耐热性能的聚晶金刚石复合片及其制备方法，解决了聚晶金刚石复合片不能兼具高耐磨性和耐热性的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有良好耐热性能的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体以及依次设于硬质合金基体上的过渡涂层和聚晶金刚石层；

所述过渡涂层依次为Si₃N₄涂层和Si涂层（即Si涂层与聚晶金刚石层相接触）；

所述聚晶金刚石层包括以下重量百分比的原料：镀覆金刚石微粉69.5～79.7%、镀覆立方氮化硼微粉15～20%、碳纳米管0.2～0.3%、石墨烯0.1～0.2%和结合剂5～10%。

优选的，所述镀覆金刚石微粉的镀层为Si、W、Ni、TiC、TiN或SiC，镀覆金刚石微粉的镀层厚度为80～120nm；金刚石微粉为含硼金刚石微粉，其中硼元素的含量为0.0002～1%；所述镀覆立方氮化硼微粉的镀层为Ti、W或Mo，镀覆立方氮化硼微粉的镀层厚度为80～120nm。

优选的，所述结合剂包括以下重量百分比的原料：Ni95～97.5%、W 0.6～1.2%、Cr0.5～1%、Ti 0.5～1%、Mo 0.3～0.6%、TiC_0.7N_0.3 0.3～0.5%、镀覆纳米金属镍的Si₃N₄晶须0.2～0.4%、稀土氧化物0.1～0.3%。本发明的镀覆纳米金属镍的Si₃N₄晶须为普通市售产品，购自合肥开尔纳米能源材料科技股份有限公司。