CN106623946A - 一种金刚石复合片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是石油钻探、工程机械领域的聚晶金刚石复合片的制造方法。本发明包括基体和复合层，所述的复合层是由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉搅拌在一起烧结制成；复合层包括复合层I、复合层II、复合层III，复合层I、复合层II和复合层III顺序压覆在基体的上端，所述的复合层I与复合层II之间粘接有金属结合剂，所述的复合层II与复合层III之间粘接有金属结合剂。本发明制得的金刚石复合片避免了硬质合金基体基托与聚晶金刚石复合层的残余应力，使得本发明制得的金刚石复合片强度高，韧性好，具有较高的抗冲击韧性和高抗弯强度等特点，从而进一步提高聚晶金刚石复合片的使用性能和使用寿命。

Description

一种金刚石复合片的制造方法

技术领域

本发明属于石油钻探、工程机械技术领域，具体是石油钻探、工程机械领域的聚晶金刚石复合片的制造方法。

背景技术

传统的聚晶金刚石复合片需要使用硬质合金基体作为基托，将金刚石微粉及结合剂通过高温高压方式生长在硬质合金基托上。由于硬质合金基体基托与聚晶金刚石复合层的残余应力问题，使得传统的金刚石复合片强度不是很高，韧性差。

为了提高硬质合金基托与聚晶金刚石复合层的结合强度，通过减少硬质合金基托与聚晶金刚石复合层的残余应力，增加硬质合金基体与聚晶金刚石复合层的结合面积，来提高结合强度，降低残余应力。

发明内容

本发明的目的是提供一种强度高，韧性好，生产制造成本低的金刚石复合片制造方法。

本发明包括基体和复合层，所述的复合层是由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉搅拌在一起烧结制成；复合层包括复合层I、复合层II、复合层III，复合层I、复合层II和复合层III顺序压覆在基体的上端，所述的复合层I与复合层II之间粘接有金属结合剂，所述的复合层II与复合层III之间粘接有金属结合剂；复合层III设置有呈Π形状且包覆复合层I、复合层II的结构。

优选的，所述的复合层由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉先进行球磨细化处理，然后搅拌在一起烧结制成。

所述的碳化钨微粉的粒度从粗向细分布，碳化钨微粉的粒度从10微米到0.5微米分布。

复合层的制作步骤包括：

A、先将碳化钨微粉进行酸碱处理，去除杂质，纯净水清洗干燥备用；

B、将金刚石微粉进行酸碱处理，清洗干燥备用；

C、将金属结合剂在氢气还原炉中600～900℃还原处理2～5小时，备用。

复合层的制作步骤如下：

将备用的碳化钨微粉、金刚石微粉、金属结合剂先进行球磨细化处理；

依次装入预先冲压成所需聚晶金刚石复合片外形的金属铌杯内，分层压实定型。

复合层的制作步骤如下：

在温度为1300-1950℃、压力为6～7GPa的条件下，用六面顶压机将分层压实定型后的复合片外形高温高压烧结制得金刚石复合片。

本发明金刚石复合片，降低了传统聚晶金刚石复合片的制造成本，避免了硬质合金基体基托与聚晶金刚石复合层的残余应力，使得本发明的金刚石复合片强度高，韧性好。本发明采用多层不同粒度和硬度梯度的结构设计，在物理性能上形成了与聚晶金刚石层的良好过渡，具有较高的抗冲击韧性和高抗弯强度等特点，从而进一步提高聚晶金刚石复合片的使用性能和使用寿命。

具体实施方式

下面将对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

本发明包括基体和复合层，所述的复合层是由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉搅拌在一起烧结制成；复合层包括复合层I、复合层II、复合层III，复合层I、复合层II和复合层III顺序压覆在基体的上端，所述的复合层I与复合层II之间粘接有金属结合剂，所述的复合层II与复合层III之间粘接有金属结合剂；复合层III设置有呈Π形状且包覆复合层I、复合层II的结构。

优选的，所述的复合层由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉先进行球磨细化处理，然后搅拌在一起烧结制成。

所述的碳化钨微粉的粒度从粗向细分布，碳化钨微粉的粒度从10微米到0.5微米分布。

复合层的制作步骤包括：

A、先将碳化钨微粉进行酸碱处理，去除杂质，纯净水清洗干燥备用；

B、将金刚石微粉进行酸碱处理，清洗干燥备用；

C、将金属结合剂在氢气还原炉中600～900℃还原处理2～5小时，备用。

复合层的制作步骤如下：

将备用的碳化钨微粉、金刚石微粉、金属结合剂先进行球磨细化处理；

依次装入预先冲压成所需聚晶金刚石复合片外形的金属铌杯内，分层压实定型。

复合层的制作步骤如下：

在温度为1300-1950℃、压力为6～7GPa的条件下，用六面顶压机将分层压实定型后的复合片外形高温高压烧结制得金刚石复合片。

本发明的金刚石复合片，降低了传统聚晶金刚石复合片的制造成本，避免了硬质合金基体基托与聚晶金刚石复合层的残余应力，使得本发明的金刚石复合片强度高，韧性好。本发明采用多层不同粒度和硬度梯度的结构设计，在物理性能上形成了与聚晶金刚石层的良好过渡，具有较高的抗冲击韧性和高抗弯强度等特点，从而进一步提高聚晶金刚石复合片的使用性能和使用寿命。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种金刚石复合片的制造方法，包括基体和复合层，其特征在于所述的复合层是由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉搅拌在一起烧结制成；复合层包括复合层I、复合层II、复合层III，复合层I、复合层II和复合层III顺序压覆在基体的上端，所述的复合层I与复合层II之间粘接有金属结合剂，所述的复合层II与复合层III之间粘接有金属结合剂；复合层III设置有呈II形状且包覆复合层I、复合层II的结构。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于所述的复合层由碳化钨微粉、金属结合剂、晶粒长大抑制剂、金刚石微粉先进行球磨细化处理，然后搅拌在一起烧结制成。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于碳化钨微粉的粒度从粗向细分布。

4.根据权利要求3所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于碳化钨微粉的粒度从10微米到0.5微米分布。

5.根据权利要求2所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于复合层的制作步骤包括：

A、先将碳化钨微粉进行酸碱处理，去除杂质，纯净水清洗干燥备用；

B、将金刚石微粉进行酸碱处理，清洗干燥备用；

C、将金属结合剂在氢气还原炉中600～900℃还原处理2～5小时，备用。

6.根据权利要求5所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于复合层的制作步骤如下：

将备用的碳化钨微粉、金刚石微粉、金属结合剂先进行球磨细化处理；

依次装入预先冲压成所需聚晶金刚石复合片外形的金属铌杯内，分层压实定型。

7.根据权利要求6所述的一种金刚石复合片的制造方法，其特征在于复合层的制作步骤如下：

在温度为1300-1950℃、压力为6～7GPa的条件下，用六面顶压机将分层压实定型后的复合片外形高温高压烧结制得金刚石复合片。