CN103433313A - 聚晶金刚石拉丝模坯料及其制造方法 - Google Patents

聚晶金刚石拉丝模坯料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于超硬材料制造领域，具体涉及一种聚晶金刚石拉丝模坯料及其制造方法。本发明聚晶金刚石拉丝模坯料包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒为耐高温材料。其制造方法首先在硬质合金环内放入混合均匀的金刚石微粉和钴粉，再在正中间插入耐高温芯棒，而后密封进行高温高压烧结。本发明拉丝模坯料打孔时无需采用电火花或激光，仅需采用常规的硬质合金麻花钻头或超声波研磨打孔即可，从而彻底避免了因打孔高温引起的拉丝模孔壁裂纹，大大提高了产品的成品率，缩短了加工时间，提高了产品的生产效率，从而有效地降低了拉丝模的生产成本。

Description

聚晶金刚石拉丝模坯料及其制造方法
技术领域
本发明属于超硬材料制造领域，具体涉及一种聚晶金刚石拉丝模坯料及其制造方法。
背景技术
聚晶金刚石拉丝模坯料具有极高的硬度、耐磨性、导热性、弹性模量及较高的强度，因此用这种坯料制造的拉丝模耐用度高，拉拔出的线材精度高、光洁度好、成本低，使之成为制造拉丝模最卓越的材料，是传统的硬质合金拉丝模无法比拟的。聚晶金刚石拉丝模坯料有带或不带硬质合金环的两种，带硬质合金环的拉丝模坯料由于硬质合金环对其围绕的聚晶金刚石产生了箍紧的向内压应力，可以有效抵消拉拔线材时聚晶金刚石受到的向外张应力，因此强度高，可以承受拉拔丝材时的较大的外力，更适合用来制造尺寸规格较大的开坯拉丝模或过渡拉丝模。
当把聚晶金刚石拉丝模坯料制成拉拔丝材的开坯拉丝模、过渡拉丝模或定径拉丝模时，需要在聚晶金刚石拉丝模坯料的中心打孔，由于聚晶金刚石的硬度极高，耐磨性极好，必须采取电火花或激光进行打孔，打孔时局部温度可达3000℃以上，使局部的金刚石碳化形成一个尺寸符合要求的孔，但打孔时的高温也有可能导致聚晶金刚石拉丝模孔壁产生裂纹，使拉丝模彻底报废，尤其是对于带硬质合金环的拉丝模坯料，因打孔尺寸较大，打孔时间长、功率高，出现裂纹的几率相对也高，这是聚晶金刚石拉丝模制造过程中存在的一个亟待解决的问题。 
发明内容
针对上述问题，本发明改进带硬质合金环聚晶金刚石拉丝模坯料的结构，提供了一种新型聚晶金刚石拉丝模坯料，所述拉丝模坯料打孔时无需采用电火花或激光，仅需采用常规的硬质合金麻花钻头或超声波研磨打孔即可，从而彻底避免了因打孔高温引起的拉丝模孔壁裂纹，大大提高了产品的成品率，缩短了加工时间，提高了产品的生产效率，从而有效地降低了拉丝模的生产成本。本发明还提供了所述聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种聚晶金刚石拉丝模坯料，包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒为耐高温材料。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒的材质为耐高温金属。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒的材质为钽、铌、钨和钼的任一种。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒的材质为耐高温陶瓷。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、碳化硅和氮化硅陶瓷的任一种。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒的直径小于聚晶金刚石拉丝模的定径区孔径。
根据上述的聚晶金刚石拉丝模坯料，所述芯棒与聚晶金刚石拉丝模坯料的高度相当。
一种以上任一项所述聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法，包括以下步骤：
（1）在硬质合金环内放入混合均匀的质量百分数为90~95%的金刚石微粉和5~10%的钴粉；
（2）在所述混合粉末的中部插入芯棒，再把它们放入耐高温容器内密封；
（3）将所述耐高温容器置于高压高温条件下烧结后，即得聚晶金刚石拉丝模坯料。
根据上述的制造方法，所述耐高温容器材质为锆金属、钽金属、钼金属或铌金属。
根据上述的制造方法，所述高压高温条件为压力6~8GPa、温度1350~1500℃；所述烧结时间为5~30分钟。
本发明的积极有益效果：
本发明聚晶金刚石拉丝模坯料打孔时无需采用电火花或激光，仅需采用常规的硬质合金麻花钻头或超声波研磨打孔即可，从而彻底避免了因打孔高温引起的拉丝模孔壁裂纹，大大提高了产品的成品率，缩短了加工时间，提高了产品的生产效率，从而有效地降低了拉丝模的生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1剖面结构示意图。
图中 1为硬质合金环，2为聚晶金刚石，3为芯棒。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒的材质为钽。
本实施例芯棒的材质还可选择铌、钨和钼等耐高温金属的任一种。
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法，包括以下步骤：
（1）在硬质合金环内放入混合均匀的质量百分数为90~95%的金刚石微粉和5~10%的钴粉；
（2）在所述混合粉末的中部插入芯棒，再把它们放入耐高温钽金属容器内密封；
（3）将所述耐高温容器置于压力6~8GPa、温度1350~1500℃条件下烧结5~30分钟后，即得聚晶金刚石拉丝模坯料。
本实施例耐高温容器材质还可为锆金属、钼金属或铌金属。
实施例2
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒的材质为氧化铝陶瓷。
本实施例芯棒的材质还可选择氧化锆、氧化硅、碳化硅和氮化硅等耐高温陶瓷的任一种。
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法与实施例1相同。
本实施例耐高温容器材质还可为锆金属、钼金属或铌金属。
实施例3
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒的材质为氧化铝陶瓷，直径小于聚晶金刚石拉丝模的定径区孔径，芯棒与聚晶金刚石拉丝模坯料的高度相当。
本实施例芯棒的材质还可选择氧化锆、氧化硅、碳化硅和氮化硅等耐高温陶瓷的任一种。
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法与实施例1相同。
本实施例耐高温容器材质还可为锆金属、钼金属或铌金属。
实施例4
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料包括由外到内的三层结构，所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒的材质为钽，直径小于聚晶金刚石拉丝模的定径区孔径，芯棒与聚晶金刚石拉丝模坯料的高度相当。
本实施例芯棒的材质还可选择铌、钨和钼等耐高温金属的任一种。
本实施例聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法与实施例1相同。
本实施例耐高温容器材质还可为锆金属、钼金属或铌金属。
本发明并不局限于上述具体实施方式，也不局限于图中聚晶金刚石拉丝模坯料的示意形状，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种聚晶金刚石拉丝模坯料，包括由外到内的三层结构，其特征在于：所述三层结构依次为硬质合金环、聚晶金刚石和芯棒，所述芯棒为耐高温材料。
2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒的材质为耐高温金属。
3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒的材质为钽、铌、钨和钼的任一种。
4.根据权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒的材质为耐高温陶瓷。
5.根据权利要求4所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、碳化硅和氮化硅陶瓷的任一种。
6.根据权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒的直径小于聚晶金刚石拉丝模的定径区孔径。
7.根据权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯料，其特征在于：所述芯棒与聚晶金刚石拉丝模坯料的高度相当。
8.一种权利要求1~7任一项所述聚晶金刚石拉丝模坯料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在硬质合金环内放入混合均匀的质量百分数为90~95%的金刚石微粉和5~10%的钴粉；
（2）在所述混合粉末的中部插入芯棒，再把它们放入耐高温容器内密封；
（3）将所述耐高温容器置于高压高温条件下烧结后，即得聚晶金刚石拉丝模坯料。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：所述耐高温容器材质为锆金属、钽金属、钼金属或铌金属。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：所述高压高温条件为压力6~8GPa、温度1350~1500℃；所述烧结时间为5~30分钟。
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