[发明专利]一种聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明涉及超硬材料合成技术领域，提供一种聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石工作层和硬质合金基底层组成，所述聚晶金刚石工作层的原料为脱气剂和具有一定表面清洁度的金刚石颗粒的混合物；所述金刚石颗粒由金刚石主粒度颗粒和金刚石辅粒度颗粒组成，金刚石主粒度颗粒占金刚石颗粒的重量百分比为70％‑100％。还提供了一种聚晶金刚石复合片的制备方法，具体为：将聚晶金刚石工作层的原料置于硬质合金基底层上，经两段高温高压烧结合成。本发明的聚晶金刚石复合片具有高抗崩刃性、高抗冲击强度、高耐磨性和精加工的表面光洁度，因而具有更高的使用性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及超硬材料合成技术领域，特别涉及一种聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片的结构一般由聚晶金刚石工作层和硬质合金基底层组成，目前聚晶金刚石复合片的制备方法主要通过将金刚石颗粒和硬质合金基底层组装后在高温高压条件下烧结合成。聚晶金刚石复合片主要用于钻探钻头和切削刀具等领域。

在钻探行业，对钻头上的聚晶金刚石复合片要求具有比较好的抗冲击强度和耐磨性。在切削刀具行业，对刀具上的聚晶金刚石复合片要求具有较高的切削光洁度和抗崩刃性。但是，在实际生产中，聚晶金刚石复合片的抗冲击强度、耐磨性、切削光洁度、抗崩刃性主要通过调整聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石工作层原料金刚石颗粒的粒径大小来调节，增大金刚石颗粒的粒径，可以提高烧结合成后的聚晶金刚石工作层的耐磨性和抗冲击强度，但是抗崩刃性、切削光洁度会降低；减小金刚石颗粒的粒径，可以提高烧结合成后的聚晶金刚石工作层的抗崩刃性和切削光洁度，但是耐磨性、抗冲击强度会降低。从目前的的聚晶金刚石复合片的实际生产上来看，两者是对立矛盾的，因此，主要根据实际使用场合的应用需求，选择合理粒度的原料金刚石颗粒。例如，在钻探用钻头上使用的聚晶金刚石复合片上的聚晶金刚石工作层的金刚石原料粒度一般为6微米－30微米，常用金刚石粒度为8微米-20微米。金刚石粒度低于8微米，耐磨性差。金刚石粒度高于20微米，抗崩刃性差，使用寿命降低。在切削刀具上使用的聚晶金刚石复合片上的聚晶金刚石工作层的金刚石原料粒度一般为1微米-30微米，用于精加工或超精加工时，选用1微米-5微米左右的原料金刚石颗粒，烧结合成的聚晶金刚石复合片上的聚晶金刚石工作层抗崩刃性好，切削光洁度高，切削粗糙度可达到Ra0.1微米；用于粗加工时，选用10微米-30微米、平均粒径10微米左右的原料金刚石颗粒，得到的聚晶金刚石工作层耐磨性高、抗冲击强度高，但是抗崩刃性差、光洁度低。

但是随着技术的不断进步以及加工环境的复杂性提升，不管是钻探用还是切削刀具用，都对聚晶金刚石复合片的综合性能提出更高的要求。因此，还需要对聚晶金刚石复合片及其制备方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石工作层和硬质合金基底层组成，所述聚晶金刚石工作层的原料为具有一定表面清洁度的金刚石颗粒和脱气剂的混合物，聚晶金刚石工作层的原料在室温下气孔率为30％-45％；所述金刚石颗粒由金刚石主粒度颗粒和金刚石辅粒度颗粒组成，所述金刚石主粒度颗粒的粒径为35微米-275微米；所述金刚石辅粒度颗粒的粒径小于等于金刚石主粒度颗粒的1/4粒径，金刚石主粒度颗粒占金刚石颗粒的重量百分比为70％-100％；所述脱气剂为金刚石颗粒重量的0.1％-3.0％；所述硬质合金基底层原料为含钴碳化钨。

优选的，所述脱气剂为金属锆粉、锆铜合金、锆铝合金、锆镍合金、碳化锆、金属钛粉、钛合金、碳化钛的一种或几种。

优选的，所述硬质合金基底层的钴含量为12-16wt％。