CN107855077B - 多晶金刚石颗粒、工具和多晶金刚石颗粒生产方法 - Google Patents

多晶金刚石颗粒、工具和多晶金刚石颗粒生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多晶金刚石颗粒、工具及多晶金刚石颗粒生产方法。其多晶金刚石颗粒表面为梯田式层状结构，热稳定性强、自锐性能极好，磨削效率高。用包括该多晶金刚石颗粒制作的工具，金刚石与结合剂把持力更强，不会出现磨料脱落现象，并且加工后工件表面光洁度高。该多晶金刚石制作的工具使用寿命长，为正常多晶产品工具的1.5倍以上。生产方法工艺合理，生产效率高。

Description

多晶金刚石颗粒、工具和多晶金刚石颗粒生产方法
技术领域
本发明涉及超硬材料及其合成技术、应用领域，尤其涉及一种多晶金刚石颗粒、工具及多晶金刚石颗粒生产方法。
背景技术
人造金刚石是在超高压高温条件下，在催化剂的参与下，由石墨转化而成的。合成出高品级人造金刚石，在超高压高温的合成环境下，使用镍锰或镍钴触媒，将石墨转化为单晶金刚石。单晶金刚石由于结构特性，已经不能满足磨料市场需求，多晶金刚石颗粒由多个嵌式结构的亚晶所组成，自锐性好，磨削效率高，是目前金刚石磨料市场的主要原料。但是目前国内市场上所用的多晶金刚石磨料多为镶嵌式或马赛克形状的金刚石磨料，在树脂结合剂金刚石砂轮等磨削工具上广泛使用；受磨料表面粗糙度和本身性能的影响，其锋利度和磨削效率处于瓶颈，无法加大进给量，提高加工效率；另外与单晶金刚石相比，现有的多晶金刚石冲击韧性和强度较低，在保证一定的磨削效率条件下，通常使用寿命较低。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种多晶金刚石颗粒、工具及多晶金刚石颗粒生产方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种多晶金刚石颗粒，所述多晶金刚石颗粒表面为梯田式层状结构，所述多晶金刚石颗粒破碎后碎粒表面为梯田式层状结构。
一种工具，包括颗粒表面为梯田式层状结构，破碎后碎粒表面为梯田式层状结构的多晶金刚石。
一种多晶金刚石颗粒的生产方法，步骤包括：1）、将处理过的触媒与石墨碳粉混合后制成合成棒；2）、利用静压触媒法对合成棒进行加压加热合成，静压触媒法的合成温度通过功率时间曲线控制；实际合成压力通过压强时间曲线控制，所述触媒包括FeMnB合金粉、MgO、Ca(OH）2和硼化物；所述步骤2）中功率时间曲线中加热时间共120s；加热前50s加热功率恒定，之后逐渐降低，至120s时加热功率降低14.6%-19.3%。
所述触媒的处理方法为：将FeMnB合金粉置入真空炉内缓慢加热至400℃后保温2小时，自然冷却至室温；之后加入MgO、Ca(OH）2和硼化物，混合均匀。
优选的，所述FeMnB合金粉的中Fe、Mn、B重量比为75:20:5。
优选的，所述MgO、Ca(OH）2和硼化物的添加量分别为FeMnB合金粉总重量的2%、5%和3%。
优选的，所述压强时间曲线为：在60-65s内将压强从6Mpa提升至45Mpa，之后保压60s；然后在15s内从45Mpa提升至48Mpa，之后保压200s；最后在45s-50s内将压强降为0。
优选的，所述功率时间曲线为：合成开始后的第60s-65s开始加热，加热功率为5Kw；保持50s后加热功率逐渐降低，至180s-185s时加热功率降低14.6%-19.3%，之后停止加热。
本发明的有益效果为：本申请的梯田式层状多晶金刚石具有较高的热稳定性，自锐性能极好，磨削效率高，使用寿命长，是正常多晶产品的2倍以上。本发明的生产方法通过短时间内合成多晶金刚石，使多晶金刚石晶型变差，形成层状结构的多晶金刚石；该多晶金刚石颗粒制作的工具在使用过程中，金刚石与结合剂把持力更强，不会出现磨料脱落现象，并且加工后工件表面光洁度高，工具寿命长。
附图说明
图1为本发明的多晶金刚石合成压强功率时间曲线图。
图2为本发明的多晶金刚石的电镜图。
图3为现有的镶嵌式多晶金刚石电镜图。
图4为现有的马赛克式多晶金刚石电镜图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，一种多晶金刚石颗粒，多晶金刚石颗粒表面为梯田式层状结构，所述多晶金刚石颗粒破碎后碎粒表面为梯田式层状结构。与图3图4所示的现有的多晶金刚石结构相比，具有较高的热稳定性，并且自锐性能极好，磨削效率高，是正常多晶产品的2倍以上。使用寿命长。
实施例2
一种多晶金刚石颗粒的生产方法，步骤包括：1）、将触媒与石墨碳粉混合后制成合成棒；2）、利用静压触媒法对合成棒进行加压加热合成，如图1所示，实际合成温度通过功率时间曲线控制；实际合成压力通过压强时间曲线控制，所述主要触媒包括FeMnB合金粉，另添加有MgO、Ca(OH）2和硼化物.；所述步骤2）中功率时间曲线中加热时间共120s；加热前50s加热功率恒定，之后逐渐降低，至120s时加热功率降低14.6%-19.3%。
该方法生产出来的多晶金刚石晶型具有如图2所示的层状结构。
实施例3
一种多晶金刚石颗粒的生产方法，步骤包括：1）、将处理后的触媒与石墨碳粉混合后制成合成棒；2）、利用静压触媒法对合成棒进行加压加热合成，如图1所示，压强时间曲线为：在60-65s内将压强从6Mpa提升至45Mpa，之后保压60s；然后在15s内从45Mpa提升至48Mpa，之后保压200s；最后在45s-50s内将压强降为0；功率时间曲线为：合成开始后的第60s-65s开始加热，加热功率为5Kw；保持50s后加热功率逐渐降低，至180s-185s时加热功率降低14.6%-19.3%，之后停止加热；
上述触媒的处理方法为：FeMnB合金粉的Fe、Mn、B重量比为75:20:5，将其置入真空炉内缓慢加热至400℃后保温2小时，自然冷却至室温；之后加入MgO、Ca(OH）2和硼化物并混合均匀，其中MgO、Ca(OH）2和硼化物的添加量分别为FeMnB合金粉总重量的2%、5%和3%.
该方法生产出来的多晶金刚石晶型具有如图2所示的层状结构。
实施例4
一种工具，包括如图2所示的表面为梯田式层状结构的多晶金刚石颗粒。
与图3图4所示的现有的多晶金刚石结构相比，本申请的多晶金刚石颗粒制作的工具在使用过程中，金刚石与结合剂把持力更强，不会出现磨料脱落现象，并且加工后工件表面光洁度高。本申请的多晶金刚石具有较高的热稳定性，并且自锐性能极好，磨削效率高，是正常多晶产品的2倍以上。该多晶金刚石制作的工具使用寿命长，为正常多晶产品工具的1.5倍以上。
凡在不脱离本发明核心的情况下做出的简单的变形或修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多晶金刚石颗粒的生产方法，步骤包括：1）、将处理后的触媒与石墨碳粉混合后制成合成棒；2）、利用静压触媒法对合成棒进行加压加热合成，静压触媒法的合成温度通过功率时间曲线控制；实际合成压力通过压强时间曲线控制，其特征在于：所述处理后的触媒包括FeMnB合金粉、MgO、Ca(OH)2 和硼化物；所述步骤2）中功率时间曲线中加热时间共120s；加热前50s加热功率恒定，之后逐渐降低，至120s时加热功率降低14.6%-19.3%；
所述压强时间曲线为：在60-65s内将压强从6Mpa提升至45Mpa，之后保压60s；然后在15s内从45Mpa提升至48Mpa，之后保压200s；最后在45s-50s内将压强降为0；
所述功率时间曲线为：合成开始后的第60s-65s开始加热，加热功率为5Kw；保持50s后加热功率逐渐降低，至180s-185s时加热功率降低14.6%-19.3%，之后停止加热；
所述多晶金刚石颗粒的生产方法所生产的多晶金刚石颗粒表面为梯田式层状结构，所述多晶金刚石颗粒破碎后碎粒表面为梯田式层状结构。
2.根据权利要求1所述的多晶金刚石颗粒的生产方法，其特征在于：所述触媒的处理方法为：将FeMnB合金粉置入真空炉内缓慢加热至400℃后保温2小时，自然冷却至室温；之后加入MgO、Ca(OH)2 和硼化物，混合均匀。
3.根据权利要求1或2所述的多晶金刚石颗粒的生产方法，其特征在于：所述FeMnB合金粉的Fe、Mn、B重量比为75:20:5。
4.根据权利要求2所述的多晶金刚石颗粒的生产方法，其特征在于：所述MgO、Ca(OH)2和硼化物的添加量分别为FeMnB合金粉总重量的2%、5%和3%。
5.根据权利要求2所述的多晶金刚石颗粒的生产方法，其特征在于：所述MgO、Ca(OH)2和硼化物的添加量分别为FeMnB合金粉总重量的2%、5%和3%。
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