CN109530680B - 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法 - Google Patents

热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109530680B
CN109530680B CN201811644636.4A CN201811644636A CN109530680B CN 109530680 B CN109530680 B CN 109530680B CN 201811644636 A CN201811644636 A CN 201811644636A CN 109530680 B CN109530680 B CN 109530680B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
diamond
polycrystalline diamond
layer
hard alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811644636.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109530680A (zh
Inventor
刘强
陈文婷
王晋春
刘洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
China Petrochemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petrochemical Corp filed Critical China Petrochemical Corp
Priority to CN201811644636.4A priority Critical patent/CN109530680B/zh
Publication of CN109530680A publication Critical patent/CN109530680A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109530680B publication Critical patent/CN109530680B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241—Chemical after-treatment on the surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体以及通过烧结复合在硬质合金基体上的聚晶金刚石层，其中，聚晶金刚石层采用单层金刚石粉料制成，单层金刚石粉料按重量百分比计，由5‑8％的20‑30微米的粗粉、87‑94％的10‑20微米的中粉和1‑5％的2‑4微米的细粉组成。本发明提出的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，可提高复合片的热稳定性和耐磨性。

Description

热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法
技术领域
本发明涉及超硬材料技术领域，尤其涉及一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法。
背景技术
聚晶金刚石复合片一般由聚晶金刚石层和硬质合金基体两部分组成，通常是由金刚石粉末与硬质合金基体在高温高压下烧结而成。金刚石复合片兼具金刚石层的高耐磨性和硬质合金基体的高韧性，是石油天然气的钻采工具上非常重要的切削元件。
在金刚石复合片的三项基本性能——耐磨性、抗冲击性及热稳定性中，耐磨性是最基础和最重要的性能，因为足够的耐磨性才能保证随着钻进时间增加而体现出来的抗冲击性及热稳定性。同时钻采难度的提升使钻采成本日益增加，亟需提高复合片的使用寿命。使用寿命除与复合片的耐磨性和抗冲击性有关外，还与其热稳定性有着重要而直接的关系。目前在国内外复合片行业中，制约其耐磨性及热稳定性提升的主要原因有以下三点：
第一，钴含量高影响耐磨性和热稳定性(使用寿命)。常规复合片聚晶金刚石层的钴含量在12-15％范围内。这部分钴是来自于复合片烧结过程中，硬质合金基体向聚晶金刚石层迁移和扫越的钴。钴是促进金刚石颗粒溶解-析出-成键的重要触媒，在金刚石复合片的烧结中起着不可或缺的重要作用。但较高的钴含量不仅会显著降低聚晶金刚石层的耐磨性，而且因为钴与金刚石间热膨胀系数有较大差异，金刚石晶粒间的键合在受热条件下会产生微裂纹，导致聚晶金刚石层产生破碎，热稳定性下降，使用寿命缩短。在保证金刚石晶粒成键完整的前提下，钴含量越少其耐磨性及热稳定性越好。
第二，烧结质量及D-D键合程度影响耐磨性和热稳定性(使用寿命)。复合片的耐磨性及热稳定性还取决于金刚石的烧结质量和D-D键合程度。粉料堆积密度的高低会直接决定复合片的烧结质量；金刚石粉料由于粒度较细，在混配料和组装过程中会不可避免地吸附各种气体及杂质，降低粉料表面的洁净度，最终降低粉料的烧结活性，影响其烧结质量，D-D键合和综合性能。
第三，中心烧结质量影响使用寿命。由于烧结复合片时的发热元件碳管为圆筒状，发热通过辐射方式加温，这必然会导致复合片中心温度较低，中心钴液的迁移和渗透较困难，进而导致金刚石层中心疏松的问题，进一步影响复合片的使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法，旨在提高复合片的热稳定性和耐磨性。
为实现上述目的，本发明提供一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体以及通过烧结复合在硬质合金基体上的聚晶金刚石层，其中，所述聚晶金刚石层采用单层金刚石粉料制成，所述单层金刚石粉料按重量百分比计，由5-8％的20-30微米的粗粉、87-94％的10-20微米的中粉和1-5％的2-4 微米的细粉组成。
优选地，所述金刚石粉料采用长径比为1:0.8-1:1.2的球形金刚石粉料。
优选地，所述硬质合金基体采用晶粒度为0.5-1微米的细晶硬质合金基体。
优选地，所述聚晶金刚石层中脱触媒金属层包括以下重量含量的组份：钴 1-5％，金刚石95-99％；所述聚晶金刚石层中非脱触媒金属层包括以下重量含量的组份：钴7-12％，金刚石88-93％。
本发明进一步提出一种基于上述的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：
根据粒度配方混配球形金刚石粉料；
将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内、外组装，形成外合成模；
将外合成模放入六面顶压机，在高温高压下烧结成聚晶金刚石复合片；
采用强酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层进行脱触媒金属处理。
优选地，根据粒度配方混配球形金刚石粉料后，将粉料在氢气气氛下进行 650-750℃，时长为30-90min的烧制。
优选地，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内组装时，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体和金属料杯进行内组装，并将组装好的内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min的热处理。
优选地，内组装完成后，将内合成模、盐零件以及叶蜡石块进行外组装时，在金刚石粉料端放置中心辅助加热元件形成外合成模。
优选地，将外合成模放入六面顶压机时，压制金刚石复合片时所用的温度为1400-1600℃，压力为7.5-8.5GPa。
优选地，所述强酸为盐酸、硝酸和氢氟酸的混合物，各酸的体积比为 2:1:1-1:1:1。
本发明提出的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，采用“粗粉(20-30微米)占比5-8％+中粉(10-20微米)占比87-94％+细粉(2-4微米)占比1-5％”的耐磨型粉料配方设计，此配方是在多轮配方试验中优选出的堆积密度最高，孔隙率最低的配方，通过提高粉料初始堆积密度来提升复合片的烧结质量。另外，由于采用球形金刚石粉料，且采用高堆积密度的金刚石粉料配方，可以保证复合片优良的烧结质量和D-D键合致密度。采用的细晶硬质合金基体既可降低聚晶金刚石层的触媒金属含量，又可提高硬质合金基体的硬度及耐腐蚀性。
附图说明
图1为本发明热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的结构示意图；
图2是本发明热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的显微组织图；
图3为现有技术中常规硬质合金基体的显微组织图；
图4为本发明热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的制备方法的流程示意图。
图中，100-聚晶金刚石层，101-脱触媒金属层，102-未脱触媒金属层，200- 硬质合金基体。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体 200以及通过烧结复合在硬质合金基体200上的聚晶金刚石层100，其中，聚晶金刚石层100采用单层金刚石粉料制成，单层金刚石粉料按重量百分比计，由 5-8％的20-30微米的粗粉、87-94％的10-20微米的中粉和1-5％的2-4微米的细粉组成。
聚晶金刚石层100包括脱触媒金属层101和未脱触媒金属层102。进一步地，金刚石粉料采用长径比为1:0.8-1:1.2的球形金刚石粉料。大量试验数据证明球形粉相比常规粉可实现更高的粉料堆积密度，从而获得更致密的D-D键合。
进一步地，硬质合金基体200采用晶粒度为0.5-1微米的细晶硬质合金基体。其与常规硬质合金基体的显微组织结构对比如图2和图3所示。通过采用 0.5-1微米的细晶硬质合金基体，细晶基体因晶界更多，增大了钴从基体往聚晶金刚石层100中的迁移难度和路程，使聚晶金刚石层100中的钴含量相比常规基体有显著降低，提高了复合片的耐磨性及热稳定性，并提高了硬质合金基体 200的硬度及耐腐蚀性。表1对比了常规硬质合金基体与晶粒度为0.8微米的细晶硬质合金基体制备的复合片的性能差异。
表1常规与细晶硬质合金基体制备复合片的性能对比
Figure BDA0001931811060000041
进一步地，聚晶金刚石层100中脱触媒金属层101包括以下重量含量的组份：钴1-5％，金刚石95-99％；聚晶金刚石层100中非脱触媒金属层102包括以下重量含量的组份：钴7-12％，金刚石88-93％。现有技术中，聚晶金刚石层中较多的钴含量(12-15％)会显著降低复合片的耐磨性及热稳定性(使用寿命)。
本热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的制备方法如下。
第一步，根据粒度配方混配球形金刚石粉料；
第二步，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内、外组装，形成外合成模(内组装是指用金属料杯将硬质合金基体200和金刚石粉料包裹起来，形成的小零件叫做内合成模；外组装是指用各种盐零件和叶腊石块将内合成模包裹起来，形成的小零件叫做合成模)；
第三步，将外合成模放入六面顶压机，在高温高压下烧结成聚晶金刚石复合片；
第四步，采用强酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层100进行脱触媒金属处理。
第一步混配好金刚石粉料后，需将粉料在氢气气氛下进行650-750℃，时长为30-90min的烧制。
第二步内组装完成后，需将内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min的热处理。
第二步外组装时，需在金刚石粉料端放置中心辅助加热元件形成外合成模。
第三步压制金刚石复合片时所用的温度为1400-1600℃，压力为7.5-8.5GPa。
第四步所用的强酸为盐酸、硝酸和氢氟酸的混合酸，各酸的体积比为 2:1:1-1:1:1。
本发明提出的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，采用“粗粉(20-30微米)占比5-8％+中粉(10-20微米)占比87-94％+细粉(2-4微米)占比1-5％”的耐磨型粉料配方设计，此配方是在多轮配方试验中优选出的堆积密度最高，孔隙率最低的配方，通过提高粉料初始堆积密度来提升复合片的烧结质量。另外，由于采用球形金刚石粉料，且采用高堆积密度的金刚石粉料配方，可以保证复合片优良的烧结质量和D-D键合致密度。采用的细晶硬质合金基体既可降低聚晶金刚石层100的触媒金属含量，又可提高硬质合金基体的硬度及耐腐蚀性。
参照图4，本发明进一步提出一种基于上述热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：
步骤S10，根据粒度配方混配球形金刚石粉料；
步骤S20，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内、外组装，形成外合成模；
步骤S30，将外合成模放入六面顶压机，在高温高压下烧结成聚晶金刚石复合片；
步骤S40，采用强酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层进行脱触媒金属处理。
步骤S10中，根据粒度配方混配球形金刚石粉料后，将粉料在氢气气氛下进行650-750℃，时长为30-90min的烧制。采用了对粉料在保护气氛下的烧制工艺，该工艺可有效去除粉料在混配过程中吸附的杂质和气体，提高粉料表面洁净度。
步骤S20中，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内组装时，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体和金属料杯进行内组装，并将组装好的内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min 的热处理。采用了内合成模在保护气氛下进行更高温度、更长时间的热处理工艺，该工艺不仅能进一步提高粉料表面的洁净度、活化烧结性和润湿性，增强 D-D键合的致密性(7.5-8.5GPa的超高压也会促进D-D键合致密化)，提升复合片的烧结质量，还能一定程度实现金刚石粉料的“预石墨化”，显著提升复合片的使用寿命。
粉料氢烧工艺、内合成模热处理工艺对粉料洁净度的影响如表2所示，粉料电导率越低，证明粉料上所吸附的杂质含量越少。
表2粉料氢烧、内合成模热处理工艺对粉料电导率的影响
金刚石粉料 粉料电导率值
未经处理的粉料 2.10us/cm
经氢烧处理的粉料 1.50us/cm
经氢烧及内合成模热处理的粉料 1.22us/cm
步骤S20中，内组装完成后，将内合成模、盐零件以及叶蜡石块进行外组装时，在金刚石粉料端放置中心辅助加热元件形成外合成模。通过在金刚石粉料端放置中心辅助加热元件，有效解决了复合片烧结时中心发热不足、钴液迁移和渗透困难而导致的中心疏松问题，保证了复合片的烧结质量和使用寿命。
步骤S30中，将外合成模放入六面顶压机时，压制金刚石复合片时所用的温度为1400-1600℃，压力为7.5-8.5GPa。常规复合片的压制压力范围为5-7GPa，技术方案采用了7.5-8.5GPa的超高压力进行压制。合成压力的大幅提升使聚晶金刚石层中的钴在毛细作用下实现了少量且均匀的分布。
步骤S40中，所述强酸为盐酸、硝酸和氢氟酸的混合物，各酸的体积比为 2:1:1-1:1:1。常规复合片的压制压力范围为5-7GPa，技术方案采用了 7.5-8.5GPa的超高压力进行压制。合成压力的大幅提升使聚晶金刚石层中的钴在毛细作用下实现了少量且均匀的分布。
以下具体以两个实施例为例进行说明。
实施例1
本实施例为直径15.88，高度13.22mm的热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片。首先按照粒度配方混配好球形金刚石粉料：8％的20-30微米粉料+90％的 10-20微米粉料+2％的2-4微米粉料。将混配好的金刚石粉料在氢气气氛下进行 650-750℃，时长为30-90min的烧制。将烧制好的粉料与晶粒度为0.8微米的细晶硬质合金基体装入金属料杯中，进行内组装得到内合成模。将内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min的热处理。将热处理后的内合成模与其他组装元件进行外组装，在金刚石粉料端放置特制的中心辅助加热元件得到外合成模。将外合成模放入六面顶压机中，在1550℃的温度和8.0GPa 的压力条件下烧结成聚晶金刚石复合片。最后用体积比为1:1:1的盐酸、硝酸和氢氟酸的混合酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层进行脱触媒金属处理，得到最终的产品——热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片。
将此热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片与常规复合片进行室内性能对比检测。测试结果如表3所示：
表3热稳定型高耐磨复合片1与常规复合片性能对比
Figure BDA0001931811060000071
测试结果显示：热稳定型高耐磨复合片1相比常规复合片的钴含量降低了 76％，耐磨性提高了59％，抗冲击性提高了25％，热稳定性/使用寿命提高了50％。
实施例2
本实施例为直径15.88，高度13.22mm的热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片。首先按照粒度配方混配好球形金刚石粉料：5％的20-30微米粉料+94％的 10-20微米粉料+1％的2-4微米粉料。将混配好的金刚石粉料在氢气气氛下进行 650-750℃，时长为30-90min的烧制。将烧制好的粉料与晶粒度为0.5微米的细晶硬质合金基体装入金属料杯中，进行内组装得到内合成模。将内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min的热处理。将热处理后的内合成模与其他组装元件进行外组装，在金刚石粉料端放置特制的中心辅助加热元件得到外合成模。将外合成模放入六面顶压机中，在1620℃的温度和8.2GPa 的压力条件下烧结成聚晶金刚石复合片。最后用体积比为1:1:1的盐酸、硝酸和氢氟酸的混合酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层进行脱触媒金属处理，得到最终的产品——热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片。
将此热稳定型高耐磨聚晶金刚石复合片与常规复合片进行室内性能对比检测。测试结果如表4所示：
表4热稳定型高耐磨复合片2与常规复合片性能对比
Figure BDA0001931811060000081
测试结果显示：热稳定型高耐磨复合片2相比常规复合片的钴含量降低了80.8％，耐磨性提高了67.5％，抗冲击性提高了12.5％，热稳定性/使用寿命提高了50％。
本发明提出的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片的制备方法，制备过程中采用的粉料“氢烧”工艺、内合成模高温处理工艺及外合成模中心辅助加热工艺，可提升粉料的表面活性和烧结活性，改善复合片烧结时的中心发热不足，提高金刚石的烧结质量的D-D键合致密度。采用的7.5-8.5GPa超高合成压力和脱触媒金属技术，可降低聚晶金刚石层中的触媒金属含量，提高复合片的耐磨性、热稳定性及使用寿命。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括硬质合金基体以及通过烧结复合在硬质合金基体上的聚晶金刚石层，其中，所述聚晶金刚石层采用单层金刚石粉料制成，所述单层金刚石粉料按重量百分比计，由5-8％的20-30微米的粗粉、87-94％的10-20微米的中粉和1-5％的2-4微米的细粉组成；
所述金刚石粉料采用长径比为1:0.8-1:1.2的球形金刚石粉料；
所述聚晶金刚石层中脱触媒金属层包括以下重量含量的组份：钴1-5％，金刚石95-99％；所述聚晶金刚石层中非脱触媒金属层包括以下重量含量的组份：钴7-12％，金刚石88-93％；
聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：根据粒度配方混配球形金刚石粉料；
将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内、外组装，形成外合成模；将外合成模放入六面顶压机，在高温高压下烧结成聚晶金刚石复合片；采用强酸对金刚石复合片的聚晶金刚石层进行脱触媒金属处理；
根据粒度配方混配球形金刚石粉料后，将粉料在氢气气氛下进行650-750℃，时长为30-90min的烧制；
将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体及各种组装元件进行内组装时，将混配好的金刚石粉料、细晶硬质合金基体和金属料杯进行内组装，并将组装好的内合成模在氩气气氛下进行500-1200℃，时长为90-150min的热处理；
内组装完成后，将内合成模、盐零件以及叶蜡石块进行外组装时，在金刚石粉料端放置中心辅助加热元件形成外合成模；
所述强酸为盐酸、硝酸和氢氟酸的混合物，各酸的体积比为2:1:1-1:1:1；
将外合成模放入六面顶压机时，压制金刚石复合片时所用的温度为1400-1600℃，压力为8.2-8.5GPa。
2.如权利要求1所述的热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述硬质合金基体采用晶粒度为0.5-1微米的细晶硬质合金基体。
CN201811644636.4A 2018-12-29 2018-12-29 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法 Active CN109530680B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811644636.4A CN109530680B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811644636.4A CN109530680B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109530680A CN109530680A (zh) 2019-03-29
CN109530680B true CN109530680B (zh) 2021-01-26

Family

ID=65831531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811644636.4A Active CN109530680B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109530680B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110328372B (zh) * 2019-08-06 2021-07-02 金华中烨超硬材料有限公司 聚晶复合刀具及3c刀具用聚晶金刚石复合片制备工艺
CN110344769B (zh) * 2019-08-21 2024-06-07 郑州新亚复合超硬材料有限公司 高性能金刚石复合片及其制备方法
CN110860693A (zh) * 2019-11-28 2020-03-06 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 一种中空结构的超硬材料聚晶多层复合片及其制备方法
CN111850334B (zh) * 2020-07-17 2022-03-08 苏州思珀利尔工业技术有限公司 聚晶金刚石微粉的制备方法、聚晶金刚石微粉及应用
CN115194160B (zh) * 2022-08-03 2024-01-23 苏州思珀利尔工业技术有限公司 球形多晶金刚石烧结体的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101573197A (zh) * 2006-12-27 2009-11-04 贝克休斯公司 用于挤压粉末形成钻地工具的方法和系统
CN103241736A (zh) * 2013-05-24 2013-08-14 郑州昊诚超硬工具有限公司 一种高自锐性金刚石微粉及其制备方法
CN103623747A (zh) * 2013-12-03 2014-03-12 深圳市海明润实业有限公司 一种具有高导热性能的金刚石复合片及其制备方法
CN103883257A (zh) * 2014-02-14 2014-06-25 常州大学 氮化硼增韧金刚石聚晶制造方法
CN206874228U (zh) * 2017-05-09 2018-01-12 河南四方达超硬材料股份有限公司 一种脱钴聚晶金刚石复合片

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10418171B2 (en) * 2014-12-12 2019-09-17 Hitachi Metals, Ltd. Production method for R—T—B-based sintered magnet
GB2551069A (en) * 2015-03-10 2017-12-06 Halliburton Energy Services Inc Polycrystalline diamond compacts and methods of manufacture
CN106180732B (zh) * 2016-06-30 2019-07-16 哈尔滨海明润超硬材料有限公司 金刚石复合片及制作方法
CN106563809A (zh) * 2016-11-14 2017-04-19 中石化石油机械股份有限公司江钻分公司 一种聚晶金刚石‑硬质合金复合片及其制备方法
CN106761784B (zh) * 2016-11-30 2018-12-11 黄河科技学院 一种聚晶金刚石滚刀刀圈及其制作工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101573197A (zh) * 2006-12-27 2009-11-04 贝克休斯公司 用于挤压粉末形成钻地工具的方法和系统
CN103241736A (zh) * 2013-05-24 2013-08-14 郑州昊诚超硬工具有限公司 一种高自锐性金刚石微粉及其制备方法
CN103623747A (zh) * 2013-12-03 2014-03-12 深圳市海明润实业有限公司 一种具有高导热性能的金刚石复合片及其制备方法
CN103883257A (zh) * 2014-02-14 2014-06-25 常州大学 氮化硼增韧金刚石聚晶制造方法
CN206874228U (zh) * 2017-05-09 2018-01-12 河南四方达超硬材料股份有限公司 一种脱钴聚晶金刚石复合片

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新型高耐磨金刚石复合片的研发;陈文婷;《科学技术创新》;20180315;第167-168页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109530680A (zh) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109530680B (zh) 热稳定型高耐磨的聚晶金刚石复合片及其制备方法
CN109530679B (zh) 热稳定型高抗冲击的聚晶金刚石复合片及其制备方法
US20220226965A1 (en) Polycrystalline diamond composite compact element, tools incorporating same and method for making same
US9839989B2 (en) Methods of fabricating cutting elements including adhesion materials for earth-boring tools
JP4676700B2 (ja) 研磨性層状圧粉体
KR100380510B1 (ko) 개선된물성을갖는지지된다결정성콤팩트및그의제조방법
JP5199871B2 (ja) 多結晶ダイヤモンド研磨要素及びその製造方法
US20100104874A1 (en) High pressure sintering with carbon additives
US20050019114A1 (en) Nanodiamond PCD and methods of forming
US20070054101A1 (en) Composite material for drilling applications
CN106563809A (zh) 一种聚晶金刚石‑硬质合金复合片及其制备方法
JP2011520031A (ja) 超硬質強化超硬合金
CN111957977B (zh) 一种聚晶金刚石复合片及其制备方法
CN108147407A (zh) 一种优化金刚石复合片及其原料优化方法
CN113084173B (zh) 一种聚晶金刚石复合片及其合成方法
CN108705087B (zh) 具有控碳层的金刚石复合片
CN214392343U (zh) 一种便于研磨的聚晶超硬材料坯体
CN112059193B (zh) 一种高韧性耐磨型聚晶金刚石复合片及其制备方法
CN112091220B (zh) 一种具有良好导热性能的聚晶金刚石复合片及其制备方法
WO2015038574A1 (en) Thermally stable polycrystalline diamond and methods of making the same
CN114835496A (zh) 一种Cr3C2块体材料的制备方法
CN114787315B (zh) 易破碎性金刚石磨粒及其制造方法
US8741010B2 (en) Method for making low stress PDC
CN112548102A (zh) 一种便于研磨的聚晶超硬材料坯体及其制备方法
CN118559028A (zh) 一种适用于海洋石油开采的金刚石复合片及制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20191225

Address after: 100020 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Applicant after: China Petroleum Chemical Industry Group Co Ltd

Address before: 430223, No. 5, Chinese workers' garden, Temple Hill community, East Lake New Technology Development Zone, Wuhan, Hubei

Applicant before: Kingdream Sinopec Petroleum Machinery Co. Ltd.

Applicant before: SINOPEC OILFIELD EQUIPMENT CORPORATION

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant