[发明专利]金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚晶金刚石复合片，主要由聚晶金刚石颗粒、耐磨金属化合物涂层和金属粘合剂组成，所述耐磨金属化合物涂层形成在所述聚晶金刚石颗粒表面，所述金属粘合剂填充在相邻的耐磨金属化合物涂层之间。本发明还提供了一种上述聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：金刚石颗粒预处理、形成耐磨金属化合物涂层、基体清洗以及复合片压制烧结。具体地，本发明通过先在金刚石颗粒表面沉积耐磨性好的耐磨金属化合物涂层形成复合金刚石颗粒，该复合金刚石颗粒与金属结合剂均匀混合后，在洁净的硬质合金基体表面进行高温高压烧结处理，制得聚晶金刚石复合片，所以，由本发明提供的聚晶金刚石复合片具有较好的耐磨性能，而且使用寿命长。

技术领域

本发明属于超硬材料加工技术领域，具体涉及一种聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

金刚石因同时具有高硬度、高化学稳定性、高耐磨性和低摩擦系数被广泛应用到各个领域。在加工使用过程中由于加工石墨化而常常降低使用效率。金刚石工具是指以聚晶金刚石颗粒为切削材料，借助于结合剂或其他辅助材料经过压制、烧结以及加工制成一定形状和用途的制成品，例如磨具、刀具和钻探工具。在使用过程中金刚石对于一些粘结用的金属或合金的化学亲和力差，不易被其润湿，导致其应用性能较差。由于结合剂和磨料之间的粘结强度低等原因在磨具使用过程中金刚石磨料极易脱落，降低磨料的寿命。

现在使用的化学镀因在金刚石制备过程中往往会产生严重影响环境的废酸废碱正在面临更新换代的挑战。真空微蒸发镀可以对金刚石表面进行镀覆处理，但目前主要是进行金属镀覆，通常为镀镍、镀钛、镀钨和镀铬等处理。

涂层刀具是利用气相沉积技术在陶瓷、金刚石或立方氮化硼等超硬刀片表面沉积一层或多层具有耐磨性的难融金属或金属化合物，该方法虽然可以在一定程度上提高刀具的耐磨性和使用寿命，但是由于耐磨性材料形成于超硬刀片的表面，仍存在耐磨性材料与超硬刀片之间的结合强度问题，而且随着涂层刀具的使用耐磨性材料也会损耗，当耐磨性材料损耗到一定程度时，虽然超硬刀片的损耗小，仍会严重影响涂层刀具的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，使得制备的聚晶金刚石复合片具有较高的性能，而且聚晶金刚石复合片的利用效率高，能够节约成本，降低企业的生产成本。

为此，本发明提供一种聚晶金刚石复合片，其主要由聚晶金刚石颗粒、耐磨金属化合物涂层和金属粘合剂组成，所述耐磨金属化合物涂层形成在所述聚晶金刚石颗粒表面，所述金属粘合剂填充在相邻的耐磨金属化合物涂层之间。

基于上述，所述耐磨金属化合物涂层为碳化钛、碳化铬、碳化铝、碳化硅或其任意组合。

本发明还提供一种上述聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：

金刚石颗粒预处理先对金刚石颗粒进行酸碱处理，然后进行超声水洗并干燥，获得干净的金刚石颗粒；

形成耐磨金属化合物涂层在所述干净的金刚石颗粒表面沉积耐磨金属化合物涂层，获得复合金刚石颗粒；

基体清洗对硬质合金基体进行喷砂处理，去除所述硬质合金基体表面的杂质及氧化层，得到首次清洗基体；在水基清洗剂的作用下，利用超声波对所述首次清洗基体进行清洗；真空干燥，得到洁净基体；

复合片压制烧结将所述复合金刚石颗粒与金属结合剂按照质量百分比75%～85%和15%～25%的比例均匀混合形成混合料；将所述混合料摊铺至所述洁净基体表面；然后在3.8～4.5 GPa、1280℃～1350℃条件下烧结20～30 min，获得聚晶金刚石复合片。

基于上述，所述金刚石颗粒预处理步骤包括：将粒径为7～40 μm的金刚石颗粒分别在质量百分比20%～25%的硝酸和20%～25%的氢氧化钠溶液中蒸煮20～35 min，将蒸煮过的所述金刚石颗粒在蒸馏水中超声清洗15～40 min，然后烘干，获得所述干净的金刚石颗粒。