CN110125388A - 一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超硬材料制造技术，具体涉及一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法。将含Co粉的聚晶金刚石粉置于耐高温杯子中进行高温高压合成并进行后处理，在杯底以及在聚晶金刚石粉上部设置有硬质合金。本发明聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法可以均匀得将压力作用于金刚石微粉上，大大减少了应力裂纹造成的性能降低及不良品，且10mm厚度时的成品率大大提高。

Description

一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法

技术领域

本发明涉及超硬材料制造技术，具体涉及一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法。

背景技术

聚晶金刚石拉丝模广泛用于有色金属、不锈钢、合金等各种材质的线材拉制，具有高寿命、高效率的优势，而其中聚晶金刚石拉丝模坯料是其核心原料。

目前国内外通常使用配置好的金刚石微粉装配到耐高温杯子中通过高压及高温制备纯聚晶金刚石拉丝模坯，或者使用环装合金装配金刚石微粉制备带环的聚晶金刚石拉丝模坯。上述方法具有易产生开裂、裂纹、烧结不良、性能波动大、成品率低的缺陷，并且在厚度超过10mm后，成品率不足30%。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，可以作为解决现有技术中某一或某几方面的问题的替代方案，本发明方法特别可以解决易开裂造成的性能降低及不良品。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，将含Co粉的聚晶金刚石粉置于耐高温杯子中进行高温高压合成并进行后处理，在杯底以及在聚晶金刚石粉上部设置有硬质合金。

进一步，所述硬质合金中钴质量含量为2-10%，优选2-5%。

所述硬质合金与杯体间隙配合。

所述聚晶金刚石微粉的重量百分组成如下：金刚石微粉95%，Co粉、Cu粉、Fe粉、W粉、TI粉和Zn粉各组分含量不高于2%，且总体之和为100%。

所述金刚石微粉粒度小于20nm，各金属粉末粒度小于4nm。

在温度1500-1650℃、压力为6.9GPa的条件下进行高温高压合成获得两端带有合金的聚晶金刚石胚。

所述的后处理为将带有合金的聚晶金刚石胚上的硬质合金除去。

本发明通过使用耐高温杯子装载上下两片圆柱状硬质合金，合金之间均匀放置一定量的金刚石微粉配料，装载到传压块中，通过六面顶压机进行高温高压合成，合成后通过研磨工艺及外圆加工工艺，磨去硬质合金，加工到最终尺寸，从而得到优良的聚晶金刚石拉丝模坯。

其中，在高温高压合成过程中，硬质合金随温度变化提供了稳定的钴源，固态钴相扩散与液相钴熔融两次扫越金刚石微粉层，催化金刚石进行交互生长结晶，相对现有技术直接使用金刚石微粉进行合成，形成了具有更多的金刚石-金刚石（D-D）结合的稳固金刚石聚晶，提高了性能，降低了合成烧结难度。

由于采用硬质合金作为上下基面承载高压，所以可均匀地将压力作用于金刚石微粉上，这就避免了常规方法因金刚石微粉颗粒架桥、变形不均等造成的应力不均，大大减少了应力裂纹造成的性能降低及不良品，采用本发明方法，10mm厚度时的成品率可提高到80%。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法可以均匀得将压力作用于金刚石微粉上，大大减少了应力裂纹造成的性能降低及不良品，且10mm厚度时的成品率大大提高。

附图说明

图1为实施例1制备方法的制备示意图。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，步骤如下：

1）制备金刚石微粉，使用95%的金刚石微粉与含量2%以下的Co粉、Cu粉、Fe粉、W粉、TI粉、Zn粉（Co粉 2%、Cu粉0.3%、Fe粉0.4%、W粉1%、TI粉1%、Zn 粉0.3%）使用三维混料机充分混合24h，所需金刚石微粉粒度＜20nm，金属粉末粒度＜4nm；

2）使用乙醇清洗使用金属钽制作的耐高温第一杯体1和第二杯体2以及含钴量2%的第一硬质合金4和第二硬质合金5，上述杯体与硬质合金能够紧密配合。

3）将第一硬质合金、20g金刚石微粉与其他金属粉的混合物以及第二硬质合金顺次压装入第二杯体，将第一杯体与第二杯体扣合并形成封闭结构；

4）在温度为1500℃、压力为6.9GPa的条件下，合成制得两端带有合金的聚晶金刚石胚；

5）使用外圆磨床、平磨磨床、电火花、研磨等工艺加工制作成为直径为35mm、厚度为10mm的聚晶金刚石拉丝模坯，所制得的聚晶金刚石拉丝模坯，磨耗比＞42万，应力小，烧结均匀。

实施例2

聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，步骤如下：

1）制备金刚石微粉，使用95%的金刚石微粉与含量2%以下的Co粉、Cu粉、Fe粉、W粉、TI粉、Zn粉（Co粉 2%、Cu粉0.5%、Fe粉0.4%、W粉0.8%、TI粉1%、Zn 粉0.3%）使用三维混料机充分混合24h，所需金刚石微粉粒度＜20nm，金属粉末粒度＜4nm；

2）使用乙醇清洗使用金属钽制作的耐高温第一杯体1和第二杯体2以及含钴量3%的第一硬质合金4和第二硬质合金5，上述杯体与硬质合金能够紧密配合；

3）将第一硬质合金、20g金刚石微粉与其他金属粉的混合物以及第二硬质合金顺次压装入第二杯体，将第一杯体与第二杯体扣合并形成封闭结构；

4）在温度为1650℃、压力为6.9GPa的条件下，合成制得两端带有合金的聚晶金刚石胚；

5）使用外圆磨床、平磨磨床、电火花、研磨等工艺加工制作成为直径为35mm、厚度为10mm的聚晶金刚石拉丝模坯，所制得的聚晶金刚石拉丝模坯，磨耗比＞42万，应力小，烧结均匀。

Claims (7)

1.一种聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，将含Co粉的聚晶金刚石粉置于耐高温杯子中进行高温高压合成并进行后处理，其特征在于，在杯底以及在聚晶金刚石粉上部设置有硬质合金。

2.如权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，所述硬质合金中含钴量为2-10wt%。

3.如权利要求2所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，所述硬质合金与杯体间隙配合。

4.如权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，所述聚晶金刚石微粉的重量百分组成如下：金刚石微粉95%，Co粉、Cu粉、Fe粉、W粉、TI粉和Zn粉各组分含量不高于2%，且总体之和为100%。

5.如权利要求4所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，所述金刚石微粉粒度小于20nm，各金属粉末粒度小于4nm。

6.如权利要求1所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，在温度1500-1650℃、压力为6.9GPa的条件下进行高温高压合成获得两端带有合金的聚晶金刚石胚。

7.如权利要求6所述的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法，其特征在于，所述的后处理为将带有合金的聚晶金刚石胚上的硬质合金除去。