CN110184491B - 一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超硬材料制造技术,特别涉及一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯及其制备方法。先将金刚石微粉进行预成型,之后在预成型体表面沉积一层金属粘结剂薄膜,之后进行高温高压烧结制备聚晶金刚石拉丝模坯。本发明聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法简单便捷,巧妙的利用金属颗粒熔渗,从而在高温高压环境下制备出内部无金属团聚的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯。
Description
技术领域
本发明涉及超硬材料制造技术,特别涉及一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯及其制备方法。
背景技术
现有技术中制备聚晶金刚石拉丝模坯是采用金刚石微粉与金属粘结剂以一定比例混合,之后采用球磨机将二者混合均匀,最后采用高温高压法烧结成型,经过机加工形成聚晶金刚石拉丝模坯。但其存在以下问题:球磨混合聚晶金刚石与金属粘结剂时,易出现金属团聚,从而使得烧结后的聚晶金刚石拉丝模坯内部组织均匀性差,以此模坯制成拉丝模后可能引起拉拔过程中开裂、跑号等缺陷,造成模具失效。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术制备过程中因金属团聚而带来的问题,提供一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯,通过下法制备:先将金刚石微粉进行预成型,之后在预成型体表面沉积一层厚度为10-100μm的金属粘结剂薄膜,金属粘接剂薄膜的厚度优选为20μm之后进行高温高压烧结制备聚晶金刚石拉丝模坯。
其中,将金刚石微粉与成形剂混合并预成型为圆柱体。
成形剂的添加量为金刚石微粉质量的1%-10%。
所述的成形剂优选为硬脂酸锌或聚乙烯醇。
预成型的压力为5-20MPa。
进一步,通过物理气相沉积法,在预成型体表面沉积金属粘结剂薄膜。
进一步,所述的金属粘结剂薄膜为Co、Fe和Ni中的一种或一种以上的组合。
进行高温高压烧结前先在600-800℃下热处理去除成形剂。
优选的,在5-7GPa、1300-1500℃下进行高温高压烧结,更优选的,在5.6GPa、1400℃下进行高温高压烧结。
本发明采用现有技术中的物理气相沉积法,在已预成型的聚晶金刚石表面沉积一层金属粘结剂薄膜,之后再采用高温高压法烧结,利用薄膜颗粒金属熔渗进入聚晶金刚石内,使金刚石颗粒烧结为一体,内部无金属团聚,从而获得组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯。
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简单便捷,巧妙的利用金属颗粒熔渗,从而在高温高压环境下制备出内部无金属团聚的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯。
附图说明
图1为实施例1中所述方法制得的聚晶金刚石拉丝模坯电镜图;
图2为实施例2中所述方法制得的聚晶金刚石拉丝模坯电镜图;
图3为实施例3中所述方法制得的聚晶金刚石拉丝模坯电镜图;
图4为实施例4中所述方法制得的聚晶金刚石拉丝模坯电镜图。
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)将金刚石微粉与成形剂混合,所用成形剂为聚乙烯醇,聚乙烯醇与金刚石微粉的重量比为8%,将混匀的原料在10MPa压力下预成型为圆柱体;
2)采用磁控溅射法,在预成型体表面沉积一层厚度为20μm的金属Ni薄膜,具体操作步骤如下:将预成型体置于磁控溅射样品台,之后安装Ni靶,打开真空泵开始抽真空,待真空度低于1.0*10-3Pa时,通入氩气,至真空度为3.5Pa,同时调整样品偏压至-150V,调整靶材电压至0.15kv,溅射功率调至100W,开始溅射Ni薄膜。通过薄膜仪测得溅射厚度为20μm时,停止溅射;
3)将预成型体置于屏蔽杯内,在700℃下加热30分钟去除成形剂;
4)4)之后,在5.6GPa,1400℃下进行高温高压烧结,从而制备出组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯,其电镜图见图1,可见白色金属粘结剂均匀分布,无团聚现象。
实施例2
聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,步骤如下:
1)将金刚石微粉与成形剂混合,所用成形剂为聚乙烯醇,聚乙烯醇与金刚石微粉的重量比为5%,将混匀的原料在8MPa压力下预成型为圆柱体;
2)采用磁控溅射法,在预成型体表面沉积一层厚度为80μm的金属Co薄膜,具体操作步骤如下:将预成型体置于磁控溅射样品台,之后安装Co金属靶,打开真空泵开始抽真空,待真空度低于1.0*10-3Pa时,通入氩气,至真空度为4.0Pa,同时调整样品偏压至-120V,调整靶材电压至0.20kv,溅射功率调至1500W,开始溅射Co薄膜。通过薄膜仪测得溅射厚度为80μm时,停止溅射;
3)将预成型体置于屏蔽杯内,在700℃下加热30分钟去除成形剂;
4)之后,在5.6GPa,1450℃下进行高温高压烧结,从而制备出组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯,其电镜图见图2,可见白色金属粘结剂均匀分布,无金属团聚现象。
实施例3
聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,步骤如下:
1)将金刚石微粉与成形剂混合,所用成形剂为硬脂酸锌,硬脂酸锌与金刚石微粉的重量比为5%,将混匀的原料在8MPa压力下预成型为圆柱体;
2)采用磁控溅射法,在预成型体表面沉积一层厚度为50μm的金属Fe薄膜,具体操作步骤如下:将预成型体置于磁控溅射样品台,之后安装Fe金属靶。打开真空泵开始抽真空,待真空度低于1.0*10-3Pa时,通入氩气,至真空度为2.5Pa,同时调整样品偏压至-100V,调整靶材电压至0.25kv,溅射功率调至120W,开始溅射Fe薄膜。通过薄膜仪测得溅射厚度为50μm时,停止溅射;
3)将预成型体置于屏蔽杯内,在700℃下加热30分钟去除成形剂;
4)之后,在5.6GPa,1350℃下进行高温高压烧结,从而制备出组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯,其电镜图见图3,可见白色金属粘结剂均匀分布,无金属团聚现象。
实施例4
聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,步骤如下:
1)将金刚石微粉与成形剂混合,所用成形剂为硬脂酸锌,硬脂酸锌与金刚石微粉的重量比为5%,将混匀的原料在8MPa压力下预成型为圆柱体;
2)采用磁控溅射法,在预成型体表面沉积一层厚度为50μm的金属Co-Fe薄膜,具体操作步骤如下:将预成型体置于磁控溅射样品台,之后安装Co-Fe合金靶,靶材中Co与Fe质量比为1:1。打开真空泵开始抽真空,待真空度低于1.0*10-3Pa时,通入氩气,至真空度为3.5Pa,同时调整样品偏压至-100V,调整靶材电压至0.15kv,溅射功率调至120W,开始溅射Co-Fe薄膜。通过薄膜仪测得溅射厚度为50μm时,停止溅射;
3)将预成型体置于屏蔽杯内,在700℃下加热30分钟去除成形剂;
4)之后,在5.6GPa,1350℃下进行高温高压烧结,从而制备出组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯,其电镜图见图4,可见白色金属粘结剂均匀分布,无金属团聚现象。
Claims (8)
1.一种组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,先将金刚石微粉进行预成型,之后在预成型体表面沉积一层金属粘结剂薄膜,之后进行高温高压烧结制备聚晶金刚石拉丝模坯将金刚石微粉与成形剂混合并预成型为圆柱体,所述的金属粘结剂薄膜为Co、Fe和Ni中的一种或一种以上的组合。
2.如权利要求1所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,成形剂的添加量为金刚石微粉质量的1%-10%。
3.如权利要求2所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,所述的成形剂为硬脂酸锌或聚乙烯醇。
4.如权利要求1所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,预成型的压力为5-20MPa。
5.如权利要求1所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,通过物理气相沉积法,在预成型体表面沉积金属粘结剂薄膜。
6.如权利要求1所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,进行高温高压烧结前先在600-800℃下热处理去除成形剂。
7.如权利要求1所述的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯的制备方法,其特征在于,在5-7GPa、1300-1500℃下进行高温高压烧结。
8.权利要求1-7任一制备方法获得的组织均匀的聚晶金刚石拉丝模坯。
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