CN113333758A - 一种原生金刚石复合片及其合成方法 - Google Patents

一种原生金刚石复合片及其合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113333758A
CN113333758A CN202110792565.8A CN202110792565A CN113333758A CN 113333758 A CN113333758 A CN 113333758A CN 202110792565 A CN202110792565 A CN 202110792565A CN 113333758 A CN113333758 A CN 113333758A
Authority
CN
China
Prior art keywords
single crystal
diamond
granularity
crystal diamond
primary
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.)
Pending
Application number
CN202110792565.8A
Other languages
English (en)
Inventor
林开锦
陈卫民
崔行宇
林树忠
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.)
Liaocheng Changrun Composite Materials Co ltd
Original Assignee
Liaocheng Changrun Composite Materials Co ltd
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 Liaocheng Changrun Composite Materials Co ltd filed Critical Liaocheng Changrun Composite Materials Co ltd
Priority to CN202110792565.8A priority Critical patent/CN113333758A/zh
Publication of CN113333758A publication Critical patent/CN113333758A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • B22F7/06—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 workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—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 workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware

Abstract

本发明提供一种原生金刚石复合片及其合成方法，其合成方法包括如下步骤：(1)选料：采用硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂；(2)组装：将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装；(3)烧结：采用烧结压力范围在5.0GPa‑10.0GPa，烧结温度范围在1300‑2000℃，烧结时间范围在60‑1800s的条件下，合成出原生金刚石复合片，本方法采用的原生单晶金刚石，晶型规则，颗粒均匀，粒度均匀，能够提高金刚石复合片产品的质量稳定性，减少烧结助剂的添加比例，降低合成金刚石复合片的温度和压强条件，能有效提高金刚石复合片的抗冲性、耐磨性、热稳定性，同时有效提高切削效率5％以上。

Description

一种原生金刚石复合片及其合成方法
技术领域
本发明涉及金刚石复合材料领域，具体为一种原生金刚石复合片及其合成方法。
背景技术
金刚石复合片，通常将一定粒度配比的金刚石微粉与烧结助剂混合，与硬质合金基体组装后，经超高压高温烧结而成。经超高压高温烧结后，最终得到的金刚石复合片中金刚石层中会残存烧结助剂。通常采用钴、镍、铁作为烧结助剂(一般为钴或钴合金)，随着烧结助剂含量增高，一定程度上降低PDC的性能，特别是产品的耐热性。
为了保证金刚石复合片产品的性能，需提高金刚石微粉的堆积密度，进而提高金刚石体积比，降低烧结助剂的含量，达到提高产品性能的目的。通常根据堆积密度理论计算出最佳的金刚石微粉配比。但通常使用的金刚石微粉为金刚石颗粒破碎而得到的不规则晶体，因其晶型不规则，理论计算值与实际堆积密度存在一定的差距，导致设计的金刚石的堆积密度实际上达不到预定目标。金刚石微粉堆积密度的不可控性影响了产品的耐磨性和抗冲击性，也造成了金刚石复合片产品合格率低。解决这些问题已成为急需。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种原生金刚石复合片及合成方法。
本发明提供如下技术方案：一种原生金刚石复合片的合成方法，包括如下步骤：
(1)选料：采用硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂；
(2)组装：将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装；
(3)烧结：采用烧结压力范围在5.0GPa-10.0GPa，烧结温度范围在1300℃-2000℃，烧结时间范围在60-1800s的条件下，合成出原生金刚石复合片。
优选的，所述步骤(1)中的原生单晶金刚石为高温高压合成的超细微米级单晶金刚石。
优选的，所述步骤(1)中的原生单晶金刚石采用单一粒度单晶或多粒度配比混合单晶中的一种。
优选的，所述步骤(1)中的原生单晶金刚石粒度使用范围为2μm-100μm。
优选的，所述步骤(1)中的多粒度配比混合单晶金刚石的包括第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm、所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为15μm-20μm、所述第三粒度单晶金刚石粒度范围为25μm-30μm。
优选的，所述第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石的数量比例为2:3:5。
优选的，所述步骤(1)中的多粒度配比混合单晶金刚石的包括第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm，所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为30μm-35μm两个粒度范围，所述第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石的数量比例为3:7。
优选的，所述步骤(1)中的烧结助剂添加比例为0.02％-5％。
一种原生金刚石复合片，由如上述权利要求中任一项权利要求所述的方法制备而成。
优选的，包括硬质合金层以及烧结在所述硬质合金层上的原生金刚石层。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明采用的原生单晶金刚石，即高温高压合成出的超细原生金刚石，用于替代常规的不规则金刚石微粉，原生单晶金刚石晶型规则，颗粒均匀，粒度均匀，能够提高金刚石复合片产品的质量稳定性，减少烧结助剂的添加比例，降低合成金刚石复合片的温度和压强条件，能有效提高金刚石复合片的抗冲性、耐磨性、热稳定性，同时有效提高切削效率5％以上。
附图说明
图1为本发明原生金刚石复合片的结构示意图；
图2为本发明实施例一的原生金刚石复合片与常规金刚石复合片在同条件下的性能检测对比数据表；
图3为本发明实施例二的原生金刚石复合片与常规金刚石复合片在同条件下的性能检测对比数据表。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种原生金刚石复合片的合成方法，包括如下步骤：
(1)选料：采用硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂
具体地，所述原生单晶金刚石为高温高压合成的超细微米级单晶金刚石，并且可为单一粒度单晶金刚石或多粒度配比混合单晶金刚石中的一种。
具体地，所述单一粒度单晶金刚石或多粒度配比混合单晶金刚石，其粒度使用范围为2μm-100μm。
具体地，若选择多粒度配比混合单晶金刚石，则其包括第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm、所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为15μm-20μm、所述第三粒度单晶金刚石粒度范围为25μm-30μm，所述第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石的数量比例为2:3:5。
具体地，若选择多粒度配比混合单晶金刚石，则其还包括第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm，所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为30μm-35μm两个粒度范围，所述第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石的数量比例为3:7。
具体地，为了更好的烧结效果，所述烧结助剂添加比例为0.02％-5％。
(2)组装：将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装，具体的，将烧结助剂与原生单晶金刚石混合后，放在金属杯子里，然后把将硬质合金基体塞在金属杯子里面，组装成套柱，外面还有配件组装成合成块，该步骤为公知常识，在此不再重复。
(3)烧结：采用烧结压力范围在5.0GPa-10.0GPa，烧结温度范围在1300℃-2000℃，烧结时间范围在60-1800s的条件下，合成出原生金刚石复合片。
本发明还提供一种原生金刚石复合片，由上述方法制备而成，包括硬质合金层(1)以及烧结在所述硬质合金层(1)上的原生金刚石层(2)。
下面通过实施例对本发明做详细的说明。
实施例1
选择硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂，其中原生单晶金刚石为高温高压合成的超细微米级金刚石，经提纯干净后，可直接混合使用，且该原生单晶金刚石为多粒度配比混合单晶金刚石，其包括第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和和第三粒度单晶金刚石，第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm、第二粒度单晶金刚石粒度范围为15μm-20μm、第三粒度单晶金刚石粒度范围为25μm-30μm，所述第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石的数量比例为2:3:5；其中烧结助剂的添加比例为2％。
选料完成后，将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装，采用烧结压力8.0GPa，烧结温度1500℃，烧结时间为1000s的高温高压条件，合成出原生金刚石复合片，合成出的原生金刚石复合片包括硬质合金层以及烧结在所述硬质合金层上的原生金刚石层。
将合成出的原生金刚石复合片与常规复合片在同条件下进行性能检测对比，其结果如图1所示，从表格中可以明显看出通过该方法合成的原生金刚石复合片，其磨耗比值、冲击能量、热稳、合格率指标均有明显提升。
实施2
选择硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂，其中原生单晶金刚石为高温高压合成的超细微米级金刚石，经提纯干净后，可直接混合使用，且该原生单晶金刚石为多粒度配比混合单晶金刚石，其包括第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石，第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm，第二粒度单晶金刚石粒度范围为30μm-35μm，所述第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石的数量比例为3：7；其中烧结助剂的添加比例为1％。
选料完成后，将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装，采用烧结压力7.0GPa，烧结温度1550℃，烧结时间为800s的高温高压条件，合成出原生金刚石复合片，合成出的原生金刚石复合片包括硬质合金层以及烧结在所述硬质合金层上的原生金刚石层。
将合成出的原生金刚石复合片与常规复合片在同条件下进行性能检测对比，其结果如图2所示，从表格中可以明显看出通过该方法合成的原生金刚石复合片，其磨耗比值、冲击能量、热稳、合格率指标均有明显提升。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)选料：采用硬质合金基体、原生单晶金刚石和烧结助剂；
(2)组装：将所述硬质合金基体、所述原生单晶金刚石和所述烧结助剂进行组装；
(3)烧结：采用烧结压力范围在5.0GPa-10.0GPa，烧结温度范围在1300℃-2000℃，烧结时间范围在60-1800s的条件下，合成出原生金刚石复合片。
2.如权利要求1所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的原生单晶金刚石为高温高压合成的超细微米级单晶金刚石。
3.如权利要求1所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的原生单晶金刚石采用单一粒度单晶金刚石或多粒度配比混合单晶金刚石中的一种。
4.如权利要求3所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的原生单晶金刚石粒度使用范围为2μm-100μm。
5.如权利要求3所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的多粒度配比混合单晶金刚石的包括第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm、所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为15μm-20μm、所述第三粒度单晶金刚石粒度范围为25μm-30μm。
6.如权利要求5所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述第一粒度单晶金刚石、第二粒度单晶金刚石和第三粒度单晶金刚石的数量比例为2:3:5。
7.如权利要求3所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的多粒度配比混合单晶金刚石的包括第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石，所述第一粒度单晶金刚石粒度范围为5μm-10μm，所述第二粒度单晶金刚石粒度范围为30μm-35μm两个粒度范围，所述第一粒度单晶金刚石和第二粒度单晶金刚石的数量比例为3:7。
8.如权利要求1所述的原生金刚石复合片的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的烧结助剂添加比例为0.02％-5％。
9.一种原生金刚石复合片，其特征在于，由如权利要求1-8任一项权利要求所述的方法制备而成。
10.如权利要求9所述的一种原生金刚石复合片，其特征在于，包括硬质合金层(1)以及烧结在所述硬质合金层(1)上的原生金刚石层(2)。
CN202110792565.8A 2021-07-14 2021-07-14 一种原生金刚石复合片及其合成方法 Pending CN113333758A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110792565.8A CN113333758A (zh) 2021-07-14 2021-07-14 一种原生金刚石复合片及其合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110792565.8A CN113333758A (zh) 2021-07-14 2021-07-14 一种原生金刚石复合片及其合成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113333758A true CN113333758A (zh) 2021-09-03

Family

ID=77479621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110792565.8A Pending CN113333758A (zh) 2021-07-14 2021-07-14 一种原生金刚石复合片及其合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113333758A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008096402A1 (ja) * 2007-02-02 2008-08-14 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. ダイヤモンド焼結体
CN106180732A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 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
CN108788140A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 吉林师范大学 单晶嵌入式金刚石复合片及其制备方法
US20190085641A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond elements and systems and methods for fabricating the same
CN112915922A (zh) * 2021-01-27 2021-06-08 山东昌润钻石股份有限公司 一种超细金刚石的原生合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008096402A1 (ja) * 2007-02-02 2008-08-14 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. ダイヤモンド焼結体
CN106180732A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 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
US20190085641A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond elements and systems and methods for fabricating the same
CN108788140A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 吉林师范大学 单晶嵌入式金刚石复合片及其制备方法
CN112915922A (zh) * 2021-01-27 2021-06-08 山东昌润钻石股份有限公司 一种超细金刚石的原生合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伏梦云: "TiC_x系列共价键化合物结合剂及不同金刚石在PCD中行为研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5427380B2 (ja) 超硬複合材料およびその製造方法
EP0626236B1 (en) A method of making an abrasive compact
CA2124393C (en) Method of making an abrasive compact
CN100569978C (zh) 纳米WC-Co复合粉改性的Ti(CN)基金属陶瓷及其制备方法
CN101967593A (zh) 含有稀土的超细晶粒硬质合金材料及其制备方法
US20090025830A1 (en) Flat soft magnetic metal powder and composite magnetic material including the soft magnetic metal powder
KR20090060330A (ko) 프리얼로이 금속 분말, 그의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 절삭공구
JP2015501385A (ja) 硬質金属組成物
CN114645171B (zh) 一种多主元合金-金刚石磨具材料及其制备方法和应用
CN103468995A (zh) 一种耐磨板用TiC-Ni-Mo硬质合金材料及制作方法
CN108145168A (zh) 细粒度金刚石复合片及其制备方法
CN102732766B (zh) 一种粗晶粒硬质合金材料及其制备方法
CN102766796A (zh) 一种硬质合金及其制备方法
CN105861905B (zh) 一种纳米颗粒改性的碳化钛基硬质合金及其制备方法
JPH07508312A (ja) タフネス及び／或いは摩耗抵抗の改良された極端に微細な粒状の焼結チタン基炭窒化物合金
JP2009024214A (ja) 超硬合金およびその製造方法
CN107265458A (zh) 钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法
CN113333758A (zh) 一种原生金刚石复合片及其合成方法
WO2005011899A1 (ja) Fe-Ni-Mo系扁平金属軟磁性粉末およびその軟磁性粉末を含む磁性複合材
CN109234603A (zh) 一种高熵合金粉末及金刚石工具胎体
KR101306194B1 (ko) 절삭공구용 소결체 및 이의 제조방법
JP2004027316A5 (zh)
CN101338383A (zh) 一种高密度硬质合金的制备方法
KR20200057422A (ko) 초미립 다결정 다이아몬드의 비정상 입자성장 제어 방법
CN100390314C (zh) 一种超细硬质合金及其制造方法

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