CN101743091A - 多晶金刚石复合物 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种多晶金刚石复合材料，该复合材料包含交互生长的金刚石颗粒和粘合剂相，该粘合剂相包含与金属性溶剂/催化剂形成的锡基金属间化合物或三元碳化物。本发明扩展到包含这样的复合材料的多晶金刚石磨料复合片以及包含这样的金刚石磨料复合片的刀具嵌体。

Description

多晶金刚石复合物
发明背景
本发明涉及具有改善的热稳定性的多晶金刚石(PCD)复合材料。
多晶金刚石(PCD)由于其高的抗磨蚀性和强度而广泛地用作切削、铣磨、研磨、钻孔和其它磨削操作的刀具。特别地，其可用于供地下钻孔使用的钻头中所包括的裁切元件。
通常使用的含有PCD复合磨料复合片(compact)的刀具是包含结合到基材的PCD层的刀具。这些层中的金刚石颗粒的含量典型地高并且通常存在大量的直接金刚石与金刚石结合或接触。通常在提高的温度和压力条件下烧结金刚石复合片，在所述条件下金刚石颗粒是晶体学或热力学稳定的。
可以在美国专利No.3,745,623；3,767,371和3,743,489的描述中找到复合磨料复合片的例子。
除金刚石颗粒外，这种磨料复合片的PCD层还会典型地含有催化剂/溶剂或粘合剂相。这典型地为金属粘合剂基质形式，所述基质与细粒金刚石材料的交互生长(intergrown)网络混合。该基质通常包含对碳表现出催化或溶剂化活性的金属例如钴、镍、铁或包含一种或多种这样的金属的合金。
通常通过在胶结碳化物基材上形成金刚石颗粒和溶剂/催化剂、烧结或粘合剂辅助材料的未结合组合体(assembly)来制备PCD复合磨料复合片。然后将这种未结合的组合体置于反应包壳(capsule)中，之后将该包壳置于常规高压/高温设备的反应区中。而后使反应包壳的内含物经受提高的温度和压力的适宜条件以能够发生整体结构的烧结。
普通做法至少部分地依赖于由作为烧结多晶金刚石所用金属粘合剂材料源的胶结碳化物产生的粘合剂。然而，在许多情形中，在烧结前将另外的金属粘合剂粉末与金刚石粉末混合。然后，这种粘合剂相金属起到用于促进在施加的烧结条件下烧结金刚石部分的液相介质的作用。
用于形成PCD材料的优选溶剂/催化剂或粘合剂体系的特征在于金刚石与金刚石的结合(其包括VIIIA族元素例如Co、Ni、Fe和另外例如Mn的金属)很大程度上是由这些元素在熔融时的高碳溶解性引起的。这允许一些金刚石材料溶解并且再次以金刚石再析出，因而形成晶间金刚石结合并同时处于金刚石热力学稳定状态(在高温和高压下)。这种晶间金刚石与金刚石结合因所产生的PCD材料的高强度和抗磨损性从而是希望的。
使用溶剂/催化剂例如Co作为溶剂/催化剂的令人遗憾的结果是文献中称作热劣化的过程。当在刀具应用或刀具形成条件下使PCD材料经受典型地大于700℃的温度时发生该劣化。该温度在PCD材料的应用例如岩石钻孔或材料的机加工中具有严重的限制性。
假定通过两种机制发生PCD材料的热劣化：
·第一种归因于金属性溶剂/催化剂粘合剂和交互生长金刚石的热膨胀系数差异。在提高的温度下这种不同膨胀可导致交互生长金刚石的微开裂。其甚至在超过400℃的温度下可变为特别的顾虑因素。
·第二种归因于金属性溶剂/催化剂在碳体系中的固有活性。金属性粘合剂在被加热到高于约700℃时开始使金刚石转变为非金刚石碳。在低压力下，即在石墨稳定状态中，这导致非金刚石碳特别是石墨碳的形成，其形成将最终导致力学性能的整体劣化，从而导致破坏性力学失效。
解决这种热劣化问题的最早方法之一公开于US 4,224,380中并且再次公开于US 6,544,308中，该方法包括通过用酸浸沥或电化学方法除去溶剂/催化剂，这产生显示出热稳定性改善的多孔PCD材料。然而，这种产生的多孔性导致PCD材料的力学性能的劣化。此外，浸沥处理不能够完全除去被晶间金刚石结合完全包围的隔离溶剂/催化剂池。因此，认为浸沥方法导致性能的损害。
解决热劣化问题的另外方法涉及使用非金属性或非催化剂/溶剂粘合剂体系。如美国专利3,239,321；4,151,686；4,124,401；和4,380,471以及还如使用较低压力的US 5,010,043中所教导，这通过用熔融的硅或低共熔的(eutectiferous)硅渗透金刚石复合片，然后使其与一些金刚石反应以原位形成碳化硅粘合剂。这种SiC结合的金刚石显示出热稳定性的明显改善，与使用溶剂/催化剂制成的不能经受高于700℃的温度任何适当时间长度的PCD材料相比，能够经受高达1200℃的温度若干小时。然而，在SiC结合的金刚石复合片中不存在金刚石与金刚石结合。因此这些材料的强度受SiC基质的强度的限制，这导致强度和抗磨损性降低的材料。
美国专利3,929,432；4,142,869和5,011,514教导了解决热劣化问题的其它方法。此处，首先使金刚石粉末的表面与碳化物形成剂(former)例如钨或IVA族金属反应；然后用低共熔金属组合物例如硅化物或铜合金填充涂覆的金刚石磨粒之间的间隙。同样，虽然金刚石的热稳定性得到改善，但不存在金刚石与金刚石结合并且这种材料的强度受金属合金基质的强度的限制。
另一种所采取的方法试图原位调节标准溶剂/催化剂的行为。US4,288,248教导了溶剂/催化剂例如Fe、Ni和Co与Cr、Mn、Ta和Al反应以形成金属间化合物。类似地，在美国专利No.4,610,699中，在金刚石稳定区中使标准金属催化剂与IV、V、VI族金属反应从而致使形成未说明的金属间化合物。然而，催化剂内这些金属间化合物的形成妨碍了金刚石交互生长，且因此不利地影响材料强度。
在美国专利申请US2005/0230156中论述了更近的教导，该教导使用金属间化合物来提供热稳定性但仍通过金刚石交互生长获得高强度材料。该专利申请论述了必须用钴催化剂涂覆金刚石磨粒以便在与混合的金属间形成化合物相互作用之前允许多晶金刚石交互生长。在所需的金刚石交互生长之后，假定钴催化剂将然后形成金属间化合物，该金属间化合物使其对于交互生长金刚石是非反应性的。
在该专利申请的示例性实施方案中，将硅与涂覆钴的金刚石混合，意欲在所需金刚石交互生长发生之前于粘合剂中保护性地形成硅化钴。然而，实际上，众所周知硅化合物与钴涂层相比将在较低的温度下熔融，从而在熔融钴存在下于可发生金刚石交互生长之前导致钴和硅之间的第一反应。另外，实验结果显示这些硅化钴不能促进金刚石交互生长，甚至在它们被熔融的条件下。该专利申请中确定的另外混合的金属间形成化合物还已知以低于钴涂层熔化温度的熔化温度形成低共熔体。因此，最终结果是在可发生金刚石交互生长之前形成大量的金属间化合物，这产生由减少的交互生长/没有交互生长所致的弱PCD材料。
在金刚石体系中还使用某些其它类型的金属间化合物例如锡化物。美国专利3,372,010；3,999,962；4,024,675；4,184,853；4,362,535；5,096,465；5,846,269和5,914,156公开了某些锡化物金属间化合物(例如Ni3Sn2和Co3Sn2)在制备含有磨粒的磨削刀具中的用途。然而，这些没有在HpHT条件下被烧结，因此可预期到没有金刚石交互生长。
美国专利4,439,237和6,192,875公开了冶金结合的金刚石-金属复合物，该复合物包含Ni和/或Co基体，Sn、Sb或Zn基金属间化合物分散在其中。然而，这些没有在HpHT条件下被烧结，因此可预料到没有金刚石交互生长。
US 4,518,659公开了用于制造金刚石基复合物的HpHT方法，其中在金刚石粉末的预渗透通过中使用某些熔融的非催化剂金属(例如Cu、Sn、Al、Zn、Mg和Sb)，以促进溶剂/催化剂金属的最佳催化行为。此处，虽然预期存在的低水平残留非催化剂保留在PCD本体内，但预期这些水平为不足以导致形成明显的金属间化合物的数量。
因此本发明解决的问题是溶剂/催化剂金属性粘合剂的确定，所述粘合剂允许在金刚石合成条件下金刚石交互生长以形成交互生长PCD，但其在所得PCD在环境压力条件下于提高的温度(高于700℃)下使用时不导致热劣化。
发明概述
根据本发明，多晶金刚石复合材料包含交互生长的金刚石颗粒和粘合剂相，该粘合剂相包含与金属性溶剂/催化剂形成的锡基金属间化合物或三元碳化物。
粘合剂相还可包含游离的(未反应的)溶剂/催化剂以及与Cr、V、Nb、Ta和/或Ti形成的另外碳化物。
金属间化合物优选占粘合剂相的至少40体积％，更优选至少50体积％。
附图简要描述
现将参考附图以仅仅举例方式更为详细地描述本发明，其中：
图1是简单Co-Sn体系的二元相图，说明了各种预期的Co-Sn金属间化合物；
图2是并入到本发明的金刚石复合材料的优选实施方案中的Co-Sn-C体系的三元相图，除各种金属间化合物的形成外还说明了三元碳化物的形成；和
图3是本发明的PCD复合材料的优选实施方案的高放大倍率扫描电子显微照片。
优选实施方案的详细描述
本发明涉及具有复合溶剂/催化剂粘合剂体系的PCD材料。所述粘合剂体系含有通过与溶剂/催化剂金属反应形成的锡基金属间化合物和/或三元碳化物，该溶剂/催化剂金属显著增强该PCD材料的热稳定性。这些化合物提供或增强PCD的热稳定性(由于与金刚石的热膨胀系数的低差异)，并且在低压力或环境压力下于提高的温度(＞700℃)不与金刚石反应。所述化合物在液体状态中还将通过允许金刚石/碳溶解而促进金刚石交互生长。
因此，金属溶剂/催化剂基粘合剂相将含有优选占粘合剂相的至少40体积％，更优选至少50体积％的锡基金属间化合物或三元碳化物。其可另外含有来自Cr、V、Nb、Ta和Ti的碳化物形成元素；从而使所得碳化物将具有不大于50体积％的粘合剂相。
金属间化合物典型地通过Sn和常规溶剂/催化剂金属的相互作用形成。该反应可以是完全的，即溶剂/催化剂在反应中被完全消耗，或者在粘合剂相中可保留至多约60体积％，更优选至多约50体积％的未反应溶剂/催化剂。发现化学计量比和非化学计量比的金属间化合物和三元碳化物产生本发明的改善性能。
过多的粘合剂含量可导致金刚石与金刚石结合的减少，因为过大的粘合剂体积可抑制合适的颗粒间金刚石接触。因此，粘合剂的最佳体积分数应典型地不大于20体积％。预期到金属间化合物基粘合剂的较低体积分数将需要较长的烧结时间以允许用于有效金刚石交互生长的足够质量转移。
本发明的优选实施方案是其中锡主要与Co和Ni形成金属间化合物的实施方案。这些Sn基粘合剂体系还可通过加入Fe、Cr、Mo、Mn、V、Nb、Ti、Zr、Hf和Ta得到提高。发现Sn基金属间化合物在HpHT下促进金刚石交互生长。还观测到具有Sn基金属间粘合剂的PCD复合片是热稳定的。
典型的适宜Sn基热稳定粘合剂是在环境压力下具有约936℃包晶熔化温度的金属间化合物CoSn。当在HpHT下充分高于该金属间化合物的熔点时，发生金刚石交互生长。然而，发现某些金属间化合物物质可能需要较高的p，T条件以有效地起到金刚石烧结助剂的作用。这归因于熔点限制。例如，在Co-Sn体系中产生两种金属间化合物物质即CoSn(936℃的大气压熔点)和Co3Sn2(1170℃的大气压熔点)中，仅发现CoSn在标准HpHT条件下促进PCD烧结，其中温度典型地为约1300℃-1450℃且压力为50-58千巴。假定压力的典型作用在于显著提高熔点，则可能在HpHT条件下CoSn熔融时，Co3Sn2不熔融或至少不完全熔融。(熔化行为的一种原理预测，必须使明显的温度偏移高于化合物的熔点以充分破坏其结构，从而获得熔体的固溶/扩散性能)。因此可假设，在该情形中Co3Sn2的结构充分持续从而阻止实现烧结所需的碳扩散和缔合。因此，虽然其它适宜的Sn基粘合剂可以包含金属间化合物例如Ni3Sn2和Co3Sn2(环境压力同成分熔点分别为约1275℃和1173℃，所述熔点在高压下于金刚石稳定区域中将随压力提高而提高)，但可能需要提高合成温度以促进金刚石交互生长。
还发现某些金属间化合物基三元碳化物的形成也是高度希望的。例如，发现Co-Sn体系中Co3SnC化合物的形成高度有利于提高可就给定HpHT条件所获得的金刚石交互生长的程度。
目前，提供所需相的最大化形成的最有效方法在于就Sn和溶剂/催化剂金属而言选择恰当的组成。Co-Sn体系可用于说明该原理。
参考附图1，显示了简单Co-Sn体系的二元相图，该相图显示了在100％Co至100％Sn的整个范围中所预期的各种Co-Sn金属间化合物。存在三种所典型观测到的基本金属间化合物物质，即：
CoSn2      Co∶Sn原子比为1∶2
CoSn       Co∶Sn原子比为1∶1
Co3Sn2     Co∶Sn原子比为3∶2
根据标准冶金学原理，简单地通过选择合适的Co∶Sn比例窗口(和根据相线所示的合适的温度条件)可实现使这些单独金属间化合物中任何一种的形成最大化。
现参照附图2，该更为复杂的Co-Sn-C体系三元相图显示形成了这些相同的基本金属间化合物中的两种，且还存在三元碳化物，即
CoSn       Co∶Sn原子比为1∶1
Co3Sn2     Co∶Sn原子比为3∶2
Co3SnC0.7  Co∶Sn原子比为3∶1
关于二元相混合物，通过选择合适的Co∶Sn比例窗口，有可能优先使冶金学朝向一种特定化合物偏移。
对于某些与金刚石烧结有关的Co-Sn体系，即在过量碳存在下，其中可能需要三元碳化物(Co3SnC0.7)的最大量时，Co∶Sn比例因此应尽可能接近3∶1；换言之，对于Co-Sn-C体系的这种优化的组成处于接近75原子％Co和25原子％Sn。发现在组成倾向于：
·相对该比例而富Sn(即大于25原子％Sn)时，则其将倾向于导致提高Co3Sn2形成量。(特别在关于PCD烧结的Co-Sn体系中，发现这种金属间化合物物质的形成对于在标准HpHT条件下获得最佳烧结的PCD最终产品是不太需要的)；
·相对该比例而富Co(即大于75原子％Co)时，随着“游离”钴(即其未被束缚在热稳定化合物中)的量增加，则最终金刚石产品倾向于变得不太热稳定。实际上，已发现在Co-Sn的这个后一阈值方面存在显著程度的灵活性，使得在最终产品中观测到大的热劣化效应之前可适应显著程度的游离钴。因此对于Co-Sn体系，优选在仅一定范围的窗口可获得时，则这集中在优选组成(75∶25Co∶Sn原子)，但可跨越该组成范围的富钴部分。
相比之下，如果利用CoSn金属间化合物物质形成的优化组成是需要的，则Co∶Sn比例应尽可能接近1∶1以便使CoSn形成量最大化。在组成倾向于：
·相对该比例而富Sn(即大于50原子％)时，则金属间化合物物质CoSn2也会开始形成，因此不合希望地降低CoSn的量；
·相对该比例而富Co(即大于50原子％)时，则不太希望的金属间化合物Co3Sn2的共形成可降低在标准HpHT条件下粘合剂体系的催化功效。
上面论述的示例性组成范围在形成不太希望的物质的敏感性方面对于Co-Sn体系是特定的。然而，可易于将这些观测结果扩展到用于其它合适化学体系的一般原理。
为促进在工业上可接受的温度下发生金刚石交互生长，可使用进一步加入的另外碳化物形成剂，例如上文列出的那些，包括铬、铁和锰。
通过在HpHT条件下于合适冶金学体系(metallurgy)存在下烧结金刚石粉末产生本发明的金刚石复合材料。它们可通过独立的烧结(即不存在除金刚石粉末和粘合剂体系混合物以外的另外组分)产生，或者它们可在合适胶结碳化物材料的背衬上产生。对于后者，在HpHT周期期间它们将典型地被来自胶结碳化物背衬的另外催化剂/溶剂源所渗透。
所使用的金刚石粉末可以是天然或合成来源，并且将典型地具有多峰颗粒尺寸分布。还发现，确保金刚石粉末的表面化学组成具有降低的氧含量是有利的，以保证三元碳化物组元在PCD形成之前不过度氧化从而降低它们的有效性。因此，在预烧结处理期间应适当地仔细操作金属和金刚石粉末，以确保最小程度的氧污染。
可通过若干普通方法形成锡基粘合剂冶金学体系，例如：
·典型地在真空下于温度下将锡和溶剂/催化剂预反应，然后在HpHT条件下将其混入或渗透入金刚石粉末进料内；
·在HpHT烧结条件下原位反应，优选使用所需组分的精细均匀混合物，所述组分通常是单质。这可提供在金刚石粉末混合物内或者形成与其相邻的渗透层或床，并且可以包括碳组分，或者这可以来源于金刚石粉末；
·使用锡和金刚石粉末的混合物在HpHT烧结条件下分阶段原位反应并随后渗透，以及与来自外部渗透源(其可以由碳化物背衬基材提供)的溶剂/催化剂金属发生原位反应。
用于将锡基金属间化合物或三元碳化物物质或前体引入到金刚石粉末混合物中的合适制备技术包括粉末混合、热喷涂、沉淀反应、气相沉积技术等。还可使用例如流延、预合金化等方法制备渗透源。
在使用金刚石稳定状态中的标准金刚石合成条件时，发现CoSn的包晶组合物特别适合于工业生产方法，这是因为所使用的典型烧结条件充分高于金属间化合物的液相线。在标准金刚石合成条件期间，在所使用的压力下，所使用的温度应充分高于金属间化合物混合物的熔点，以允许金刚石溶解和再析出。
为评价本发明的金刚石复合材料，除电子显微镜法(SEM)和XRD分析外，还使用热稳定性(ST)测试、基于热磨损行为(铣磨)测试和基于磨损应用(车削)的测试。
典型地使用热稳定性测试作为单独的(即未加背衬)小PCD样品的有效热稳定性的研究措施。通过在真空下以～100℃/小时加热至850℃来热压待测试的合适尺寸的样品，在850℃保持2小时并然后缓慢冷却至室温。在冷却后，进行拉曼光谱法来检测由金刚石的热劣化产生的石墨碳或非SP3碳的存在。认为这种类型的热处理非常苛刻，其中商购的Co基PCD在这样的处理后显示出明显的石墨峰。降低的金刚石到石墨的转变是材料热稳定性提高的指示。
可使用基于热磨损行为应用的测试作为PCD基材料可经受住热要求高的环境的程度的指标。
在铣床上进行该测试，所述铣床具有立轴，该立轴在其运转的下端具有飞刀铣头。通过干式循环高旋转铣磨方法铣磨岩石，特别是花岗岩。在切割花岗岩的冲击点处开始铣磨持续四分之一转，然后用刀具摩擦花岗岩持续另外四分之一转，然后在刀具到达冲击点的位置处使刀具冷却持续半转。对于未加背衬的切削刀具，典型地进行岩石的浅深度铣磨，使用约1mm的切削深度。对于加背衬的刀具，提高切削深度，典型至约2.5mm。
然后测量刀具失效前切削的岩石长度，其中高数值表示行进较远的距离和良好的刀具性能，而较低数值表示较差的刀具性能。由于该测试是干式测试，因此认为刀具的失效是热导致的而不是磨蚀导致的。因此，该测试是刀具材料将在热压应用中磨损的程度的量度。
可使用基于抗磨损性应用的测试作为PCD基材料的总体抗磨损性的指标。在本领域中公知这种性能的测试。其本质上涉及在花岗岩圆材旋转装置中连续磨损刀具。结果按就刀具上观测到的磨痕长度所除去的岩石体积之间的比例加以报导。较大的比例表示就较小的刀具磨损除去较多的岩石，即更为抗磨损的材料。
现将根据下面的非限制性实施例以仅仅举例方式更为详细地描述本发明。
实施例
实施例1：使用Co-Sn体系生产的未加背衬的PCD样品。
制备在Co-Sn基粘合剂存在下烧结的各种PCD样品。生产具有一定范围的Co∶Sn比例的几种Co和Sn金属粉末的混合物。对于每种样品，然后将平均金刚石晶粒尺寸为约20μm的多峰金刚石粉末床放置到铌金属罐内，并且将足以提供占金刚石10体积％的粘合剂的金属粉末混合物层放置到该粉末床上。然后将所述罐抽空以除去空气，密封并且在约55千巴和1400℃的标准HpHT条件下处理以烧结PCD。
然后将烧结的PCD复合片从罐中取出并且使用如下进行检查：
·扫描电子显微镜法(SEM)用以证明交互生长；和
·XRD分析以确定粘合剂中存在的相。
该表征结果汇总于下表1中。
表1
  样品   Co∶Sn比例(原子％Sn)   金刚石交互生长   存在的主要粘合剂相，通过XRD   在HpHT下的预计熔点(℃)
  1   1∶1(50％Sn)   是   CoSn   约1200
  2   3∶2(40％Sn)   差   Co3Sn2   约1420
  3   3∶1(25％Sn)   是   Co3Sn2C0.7   约1380
由这些结果清楚的是，在Co-Sn相图中存在至少两个明显区域，在所述区域中PCD可在标准HpHT条件下进行烧结。这些发生在：
·Co∶Sn比例处在或接近1∶1，其中形成CoSn；和
·Co∶Sn比例处在或接近3∶1，其中形成Co3SnC0.7。
例如，参考附图3，样品1的SEM显微照片显示了相邻金刚石颗粒之间的交互生长的明显证据。还清楚的是，对于较高熔点的金属间化合物例如Co3Sn2，标准HpHT条件似乎不足以实现良好的烧结。
在该组实验期间另外观察到(金刚石和Co/Sn粉末的)预合成混合物对于某些水平的氧污染是敏感的，使得增加的氧倾向于导致非目标金属间化合物和次优烧结材料的出现增加。
然后在上述热稳定性测试中将样品3的热稳定性与标准Co基PCD材料进行对比。样品3显示出显著降低的石墨碳的出现；使得所观测到石墨化比标准Co烧结PCD的石墨化低30％。
实施例2：使用Co-Sn体系生产加碳化物基材背衬的PCD样品
制备了烧结到胶结碳化物基材上的若干Co-Sn基PCD样品。在各种情形中，将锡粉末与钴金属粉末预反应以产生具体原子比为1∶1的CoSn合金/金属间化合物。然后通过预合成混合或原位渗透将这种预反应源引入到未烧结的金刚石粉末物料中。
通过在行星式球磨机将Co和Sn粉末一起碾磨来制备1∶1CoSn预反应粉末混合物。然后在真空炉(600℃-800℃)中将该粉末混合物热处理以制造反应的CoSn材料。然后将这种预反应的材料进一步碾碎/碾磨以破碎聚结体并且降低颗粒尺寸。
所使用的金刚石粉末的特征是多峰的并且具有约22μm的平均晶粒尺寸。然后使所选量的这种CoSn材料(以金刚石粉末物料的重量％表示)与未烧结的金刚石粉末在HpHT反应空间中接触。这要么是以与金刚石粉末物料相邻的不连续的粉末层(其可在HpHT期间于熔化后渗入金刚石，即原位渗透)，要么在装填罐前将CoSn材料直接混入到金刚石粉末混合物中。
然后将金刚石粉末/CoSn组合体邻近于胶结碳化物基材放置，使得然后在HpHT条件下通过来自胶结碳化物基材的另外钴的渗透来进一步加强(augment)粘合剂冶金学体系。这样，制备了一系列Co∶Sn比例粘合剂体系和所得PCD材料。
然后使用上述基于应用的铣磨测试和车削测试来测试这些样品中每一个的热磨损行为。
该组实验中制备的系列样品的结果汇总于表2中。出于对比目的，包括标为C1的Co基PCD样品。
样品   Wt％CoSn预反应源   渗透/混合   主要粘合剂相(XRD)   铣磨测试(mm)   车削测试(磨损比例)
4 7.5 混合   Co3SnC0.7；Co 3198 0.130
5 15 混合   Co3SnC0.7；Co3Sn2 1340 0.141
6 20 渗透   Co3SnC0.7；Co3Sn2(很低) 5600 0.146
  C1   纯Co   -   Co   1090   0.155
由这些结果清楚的是，在基于应用的铣磨测试中所有CoSn基材料优于标准Co基PCD C1。还清楚的是，通过以其它相为代价将某些相优化，可进一步提高性能差异。
必须进行另外的重要观测，该观测涉及所制备材料的总体抗磨损性，如车削测试所示，是热学议题之外的问题，CoSn基材料的总体抗磨损性在与标准Co基PCD对比时似乎稍微降低。在给定的所制得材料的实验性质下，这不出人意料，但是可对其进一步优化。然而，这还可以指示这样的事实，即虽然可使用CoSn体系来制备热稳定性比标准PCD材料提高很多的PCD材料，但这可能稍微牺牲总体抗磨损性。

Claims (10)

1.多晶金刚石复合材料，包含交互生长的金刚石颗粒和粘合剂相，该粘合剂相包含与金属性溶剂/催化剂形成的锡基金属间化合物或三元碳化物。
2.根据权利要求1的多晶金刚石复合材料，其中所述金属性溶剂/催化剂选自Co、Fe、Ni和Mn。
3.根据权利要求1或权利要求2的多晶金刚石复合材料，其中所述金属性溶剂/催化剂是Co或Ni。
4.根据权利要求1至3中任一项的多晶金刚石复合材料，其中所述粘合剂相还包含游离的(未反应的)溶剂/催化剂以及/或者与Cr、V、Nb、Ta和/或Ti形成的另外碳化物。
5.根据权利要求1至4中任一项的多晶金刚石复合材料，其中所述锡基金属间化合物或三元碳化物占粘合剂相的至少40体积％。
6.根据权利要求1至4中任一项的多晶金刚石复合材料，其中所述锡基金属间化合物或三元碳化物占粘合剂相的至少50体积％。
7.根据权利要求4至6中任一项的多晶金刚石复合材料，其中任何另外碳化物不形成大于50体积％的粘合剂相。
8.根据权利要求1至7中任一项的多晶金刚石复合材料，其中所述粘合剂相占该多晶金刚石复合材料的不大于20％。
9.多晶金刚石磨料复合片，包含根据权利要求1至8中任一项的多晶金刚石复合材料。
10.包含根据权利要求9的多晶金刚石磨料复合片的刀具，能够用于切削、铣磨、研磨、钻孔和其它磨削应用。
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