CN115433847A - 聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 - Google Patents
聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115433847A CN115433847A CN202211116430.0A CN202211116430A CN115433847A CN 115433847 A CN115433847 A CN 115433847A CN 202211116430 A CN202211116430 A CN 202211116430A CN 115433847 A CN115433847 A CN 115433847A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- binder
- polycrystalline diamond
- temperature
- sintering treatment
- temperature sintering
- 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.)
- Granted
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 175
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 112
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 41
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 16
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic 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
- 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
-
- 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
-
- 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
- C22C2026/006—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes with additional metal compounds being carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法，属于超硬复合材料技术领域。本发明的聚晶金刚石的制备方法，将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理，第一阶段高温烧结处理可以使金刚石颗粒表面石墨化，并且可以使粘结剂活化(熔化)，进而使粘结剂在金刚石颗粒表面和颗粒之间分布均匀；第二阶段高温烧结处理可使金刚石颗粒在粘结剂的催化下完成D‑D键结合，得到高致密、分布均匀的聚晶金刚石。由于第一阶段高温烧结处理时间较长，可以保证粘结剂充分活化，进而使更多粘结剂更加均匀地浸润金刚石颗粒，从而保证金刚石颗粒在第二阶段高温烧结处理中更好地完成D‑D键结合。
Description
技术领域
本发明涉及聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法，属于超硬复合材料技术领域。
背景技术
随着现代制造业的发展，各种具有高强度高精度的大尺寸金属管、线、棒材被越来越广泛的应用于通讯、交通、能源、航空航天等领域。而高精度线材的制作几乎均是通过拉丝工艺制成的。拉丝工艺是将金属从模具中强行通过进而使其尺寸、形状符合设计要求的加工方法。拉丝工艺中采用的模具主要是硬质合金拉丝模与聚晶金刚石拉丝模。近年来，聚晶金刚石拉丝模正以其高强度、高耐磨性以及优良的性价比等特点越来越受到拉丝行业的青睐。同时，如何提高聚晶拉丝模具的使用寿命、降低生产成本，成为金属线材行业普遍关注的热点。而拉丝模坯质量的好坏直接影响拉丝质量及拉丝模具的使用寿命等。目前国内几乎均使用六面顶压机在高温高压下烧结合成聚晶金刚石拉丝模坯，在烧结过程中通过对聚晶金刚石拉丝模坯料外的石墨管进行加热，从而达到烧结的目的。但是由于聚晶金刚石拉丝模坯料的直径和高度之间的尺寸差异较大，在烧结过程中坯料的径向、纵向的温度场易造成不均匀，并且在实际生产中，如果金刚石微粉与粘结剂混料不均匀，会导致合成的聚晶金刚石出现裂纹、烧结效果差、D-D键结合差、粘结剂团聚等现象，而这些现象会使制备的聚晶金刚石拉丝模在拉丝过程中产生一系列问题，比如：掉钻、开裂、碳化等，严重影响聚晶金刚石拉丝模的性能稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石的制备方法，可以解决目前采用超细金刚石颗粒和粘结剂在制备聚晶金刚石时存在由于混料不均匀而造成制备的聚晶金刚石的强度、韧性无法满足使用要求的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种聚晶金刚石。
本发明的第三个目的在于提供一种聚晶金刚石复合材料的制备方法。
本发明的第四个目的在于提供一种聚晶金刚石复合材料。
为了实现上述目的，本发明的聚晶金刚石的制备方法所采用的技术方案为：
一种聚晶金刚石的制备方法，包括以下步骤：将主要由金刚石颗粒和粘结剂组成的混合料压制成型，得到坯料，再将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理；所述第一阶段高温烧结处理的温度为1395～1405℃，压力为6.3～6.7Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1575～1585℃，压力为7.8～8.2Gpa；所述第一阶段高温烧结处理的时间为150～400s；所述第二阶段高温烧结处理的时间为150～500s。
本发明的聚晶金刚石的制备方法，将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理，第一阶段高温烧结处理可以使粘结剂活化(熔化)，进而使粘结剂在金刚石颗粒表面和颗粒之间分布均匀，可以使金刚石颗粒表面石墨化；第二阶段高温烧结处理可使金刚石颗粒在粘结剂的催化下完成D-D键结合，得到高致密、分布均匀的聚晶金刚石。由于第一阶段高温烧结处理时间较长，可以保证粘结剂充分活化，进而使更多粘结剂更加均匀地浸润金刚石颗粒，从而保证金刚石颗粒在第二阶段高温烧结处理中更好地完成D-D键结合。本发明制备的聚晶金刚石具有良好的强度、韧性和耐磨性。
优选地，所述第一阶段高温烧结处理的温度为1400℃，压力为6.5Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1580℃，压力为8Gpa。
优选地，所述金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm。可以理解的是，在具体实施时，可以采用单一粒度的金刚石颗粒，也可以采用由两种或多种粒度的金刚石颗粒组成的混合金刚石颗粒。金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，可以保证金刚石颗粒具有较大的比表面积，第一阶段高温烧结处理后，可保证金刚石颗粒表面石墨化部分占比较大，而且可以使活化的粘结剂更大程度粘附在石墨化的金刚石颗粒表面，从而可使粘附有粘结剂的金刚石颗粒在第二阶段高温烧结处理过程中更好地完成D-D键结合。
优选地，所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为85～99％。例如，所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为90～95％。
优选地，所述粘结剂包括第一粘结剂和/或第二粘结剂，所述第一粘结剂为Co粉，所述第二粘结剂选自Mg粉、Al粉、Ti粉、WC粉中的一种或任意组合；所述第一粘结剂在所述混合料中的质量分数为5～10％；所述第二粘结剂在所述混合料中的质量分数为0～5％。优选地，所述粘结剂的粒度为0.1～100μm。粘结剂的粒度过小时，容易团聚；粘结剂的粒度过大时，不利于粘结剂在第一阶段高温烧结处理过程中充分活化，进而影响制备的聚晶金刚石的性能。
优选地，所述混合料由金刚石颗粒和粘结剂经粉磨制得。优选地，所述粉磨在惰性气氛下进行。优选地，所述粉磨为球磨。优选地，所述球磨采用的球料比为5～10。优选地，所述球磨的转速为200～500r/min。优选地，所述球磨的时间为10～30h。在惰性气氛下将金刚石颗粒和粘结剂进行粉磨，可保证充分混合。
优选地，烧结时，所述坯料的周向和两个端部均设置有加热件。在坯料的周向和两个端部均设置有加热件，可以保证烧结时坯料内部的温度分布均匀，进而使坯料内各个位置在致密化过程中的进度保持一致，得到高致密、分布均匀的聚晶金刚石。
本发明的聚晶金刚石所采用的技术方案为：
一种由上述聚晶金刚石的制备方法制备的聚晶金刚石。
本发明的聚晶金刚石具有高致密、内部成分分布均匀的优点，并且具有良好的强度和韧性。
本发明的聚晶金刚石复合材料的制备方法所采用的技术方案为：
一种聚晶金刚石复合材料的制备方法，包括以下步骤：将硬质合金基体和混合料压制成型，得到坯料，再将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理；所述混合料主要由金刚石颗粒和粘结剂组成；所述第一阶段高温烧结处理的温度为1395～1405℃，压力为6.3～6.7Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1575～1585℃，压力为7.8～8.2Gpa；所述第一阶段高温烧结处理的时间为150～400s；所述第二阶段高温烧结处理的时间为150～500s。
本发明的聚晶金刚石复合材料的制备方法，将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理，第一阶段高温烧结处理可以使金刚石颗粒表面石墨化，并且可以使粘结剂活化，进而使粘结剂在金刚石颗粒之间以及金刚石颗粒和硬质合金基体之间分布均匀；第二阶段高温烧结处理使金刚石颗粒在粘结剂的催化下完成D-D键结合，进而提高聚晶金刚石复合材料中的聚晶金刚石的致密性和成分均匀性，并且使硬质合金基体和聚晶金刚石之间具有分布均匀的结合力(D-D键)，可以提高硬质合金基体和聚晶金刚石之间的结合力，避免聚晶金刚石复合材料在使用时出现掉钻、开裂、碳化等问题。
优选地，所述第一阶段高温烧结处理的温度为1400℃，压力为6.5Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1580℃，压力为8Gpa。
优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm。
优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为85～99％。例如，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为90～95％。
优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述粘结剂包括第一粘结剂和/或第二粘结剂，所述第一粘结剂为Co粉，所述第二粘结剂选自Mg粉、Al粉、Ti粉、WC粉中的一种或任意组合；所述第一粘结剂在所述混合料中的质量分数为5～10％；所述第二粘结剂在所述混合料中的质量分数为0～5％。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述粘结剂的粒度为0.1～100μm。
优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述混合料由金刚石颗粒和粘结剂经粉磨制得。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述粉磨在惰性气氛下进行。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述粉磨为球磨。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述球磨采用的球料比为5～10。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述球磨的转速为200～500r/min。优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，所述球磨的时间为10～30h。
优选地，聚晶金刚石复合材料的制备方法中，烧结时，所述坯料的周向和两个端部均设置有加热件。
本发明中，所述聚晶金刚石复合材料为聚晶金刚石拉丝模、聚晶金刚石复合片、PCD刀片等。
本发明的聚晶金刚石复合材料所采用的技术方案为：
一种上述聚晶金刚石复合材料的制备方法制备的聚晶金刚石复合材料。
本发明的聚晶金刚石复合材料具有良好的耐磨性、强度和韧性，聚晶金刚石复合材料中的硬质合金基体和聚晶金刚石之间具有较高的结合力，当聚晶金刚石复合材料制成聚晶金刚石拉丝模时，在实际拉丝过程中，可避免出现掉钻、开裂等现象。
附图说明
图1为实施例1制备的聚晶金刚石圆柱体上底面的SEM图；
图2为实施例1制备的聚晶金刚石圆柱体下底面的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
一、本发明的聚晶金刚石的制备方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的聚晶金刚石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将金刚石颗粒和粘结剂放入球磨罐内，然后加入研磨球(球料比为5)，在惰性气体保护下以200r/min的转速球磨混料30h，得到混合料；金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，粘结剂为Co粉，粒度为0.1～100μm，惰性气体为氩气；混合料中金刚石颗粒的质量分数为95％，Co粉的质量分数为5％；
(2)将步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为150s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为500s。
实施例2
本实施例的聚晶金刚石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将金刚石颗粒和粘结剂放入球磨罐内，然后加入研磨球(球料比为10)，在惰性气体保护下以500r/min的转速球磨混料10h，得到混合料；金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，粘结剂为Co粉，粒度为0.1～100μm，惰性气体为氩气；混合料中金刚石颗粒的质量分数为90％，Co粉的质量分数为10％；
(2)将步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为300s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为200s。
实施例3
本实施例的聚晶金刚石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将金刚石颗粒和粘结剂放入球磨罐内，然后加入研磨球(球料比为7)，在惰性气体保护下以300r/min的转速球磨混料20h，得到混合料；金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，粘结剂为Co粉，粒度为0.1～100μm，惰性气体为氩气；混合料中金刚石颗粒的质量分数为93％，Co粉的质量分数为7％；
(2)将步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为200s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为300s。
实施例4
本实施例的聚晶金刚石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将金刚石颗粒和粘结剂放入球磨罐内，然后加入研磨球(球料比为5)，在惰性气体保护下以200r/min的转速球磨混料30h，得到混合料；金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂为Co粉，第二粘结剂由Mg粉和Al粉组成，粘结剂的粒度为0.1～100μm，惰性气体为氩气；混合料中金刚石颗粒的质量分数为95％，Co粉的质量分数为5％，Mg粉的质量分数为3％，Al粉的质量分数为2％；
(2)将步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为400s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为200s。
实施例5
本实施例的聚晶金刚石的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将金刚石颗粒和粘结剂放入球磨罐内，然后加入研磨球(球料比为5)，在惰性气体保护下以200r/min的转速球磨混料30h，得到混合料；金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂为Co粉，第二粘结剂由Ti粉和WC粉组成，粘结剂的粒度为0.1～100μm，惰性气体为氩气；混合料中金刚石颗粒的质量分数为95％，Co粉的质量分数为5％，Ti粉的质量分数为2.5％，WC粉的质量分数为2.5％；
(2)将步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为400s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为150s。
二、本发明的聚晶金刚石的具体实施例如下：
本实施例的聚晶金刚石由实施例1-5中任一聚晶金刚石的制备方法制备得到。
三、本发明的聚晶金刚石复合材料的制备方法的具体实施例如下：
实施例6
本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将硬质合金基体和实施例1的聚晶金刚石的制备方法中步骤(1)得到的混合料装到金属杯中，再将金属杯和组装合成块的各部件进行组装形成组装合成块，再利用六面顶压机完成高温高压烧结；高温高压烧结分为两个阶段，第一阶段烧结采用的温度为1400℃，第一阶段烧结采用的压力为6.5Gpa，第一阶段烧结的时间为150s，第二阶段烧结采用的温度为1580℃，第二阶段烧结采用的压力为8Gpa，第二阶段烧结的时间为500s。
实施例7
本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法与实施例6的聚晶金刚石复合材料的制备方法的区别仅在于，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中所用的混合料为实施例2的聚晶金刚石的制备方法中步骤(1)得到的混合料，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中的高温高压烧结工艺采用实施例2的聚晶金刚石的制备方法中步骤(2)中的高温高压烧结工艺。
实施例8
本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法与实施例6的聚晶金刚石复合材料的制备方法的区别仅在于，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中所用的混合料为实施例3的聚晶金刚石的制备方法中步骤(1)得到的混合料，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中的高温高压烧结工艺采用实施例3的聚晶金刚石的制备方法中步骤(2)中的高温高压烧结工艺。
实施例9
本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法与实施例6的聚晶金刚石复合材料的制备方法的区别仅在于，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中所用的混合料为实施例4的聚晶金刚石的制备方法中步骤(1)得到的混合料，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中的高温高压烧结工艺采用实施例4的聚晶金刚石的制备方法中步骤(2)中的高温高压烧结工艺。
实施例10
本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法与实施例6的聚晶金刚石复合材料的制备方法的区别仅在于，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中所用的混合料为实施例5的聚晶金刚石的制备方法中步骤(1)得到的混合料，本实施例的聚晶金刚石复合材料的制备方法中的高温高压烧结工艺采用实施例5的聚晶金刚石的制备方法中步骤(2)中的高温高压烧结工艺。
四、本发明的聚晶金刚石复合材料的具体实施例如下：
本实施例的聚晶金刚石复合材料由实施例6-10中任一聚晶金刚石复合材料的制备方法制得。
实验例1
采用扫描电子显微镜(SEM)实施例1制备的聚晶金刚石圆柱体上下两个底面的形貌。结果如图1-2所示。结果表明，实施例1制备的聚晶金刚石圆柱体上下两个底面的形貌相同，D-D键结合好，粘结剂分布均匀。
实验例2
分别在同等测试条件下测试了实施例1-5制备的聚晶金刚石的耐磨性、抗冲击韧性、热稳定性。其中，按照JB/T3235-2013《人造金刚石烧结体磨耗比测定方法》规定的方法进行耐磨性测试；采用落锤冲击的方法进行抗冲击韧性测试(即：1.5kg的冲锤在10cm高度自由落下，利用该能量冲击试样的棱角进行测试，以试样表面出现微观裂纹时，得到抗冲击韧性值)；采用TGDSC差热热重分析仪测试热稳定性，设定条件为空气加热，升温速率20℃/min。
结果如表1所示。
表1实施例1-5制备的聚晶金刚石的耐磨性、抗冲击韧性、热稳定性
| 聚晶金刚石 | 磨耗比(万) | 抗冲击韧性(J) | 初始氧化温度(℃) |
| 实施例1 | 41.8 | 1367 | 943 |
| 实施例2 | 42.3 | 1385 | 953 |
| 实施例3 | 42 | 1374 | 949 |
| 实施例4 | 42.5 | 1395 | 953 |
| 实施例5 | 43 | 1420 | 960 |
实验例3
在相同条件下测试实施例1-5制备的聚晶金刚石的努氏硬度，测试结果如表2所示。
表2实施例1-5制备的聚晶金刚石的努氏硬度
Claims (10)
1.一种聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将主要由金刚石颗粒和粘结剂组成的混合料压制成型，得到坯料，再将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理；所述第一阶段高温烧结处理的温度为1395～1405℃，压力为6.3～6.7Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1575～1585℃，压力为7.8～8.2Gpa；所述第一阶段高温烧结处理的时间为150～400s；所述第二阶段高温烧结处理的时间为150～500s。
2.如权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm；所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为85～99％。
3.如权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括第一粘结剂和/或第二粘结剂，所述第一粘结剂为Co粉，所述第二粘结剂选自Mg粉、Al粉、Ti粉、WC粉中的一种或任意组合；所述第一粘结剂在所述混合料中的质量分数为5～10％；所述第二粘结剂在所述混合料中的质量分数为0～5％；所述粘结剂的粒度为0.1～100μm。
4.如权利要求1-3中任一项所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，烧结时，所述坯料的周向和两个端部均设置有加热件。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的聚晶金刚石的制备方法制备的聚晶金刚石。
6.一种聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硬质合金基体和混合料压制成型，得到坯料，再将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理；所述混合料主要由金刚石颗粒和粘结剂组成；所述第一阶段高温烧结处理的温度为1395～1405℃，压力为6.3～6.7Gpa；所述第二阶段高温烧结处理的温度为1575～1585℃，压力为7.8～8.2Gpa；所述第一阶段高温烧结处理的时间为150～400s；所述第二阶段高温烧结处理的时间为150～500s。
7.如权利要求6所述的聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒度为0.1～50μm；所述混合料中金刚石颗粒的质量分数为85～99％。
8.如权利要求6所述的聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括第一粘结剂和/或第二粘结剂，所述第一粘结剂为Co粉，所述第二粘结剂选自Mg粉、Al粉、Ti粉、WC粉中的一种或任意组合；所述第一粘结剂在所述混合料中的质量分数为5～10％；所述第二粘结剂在所述混合料中的质量分数为0～5％；所述粘结剂的粒度为0.1～100μm。
9.如权利要求6-8中任一项所述的聚晶金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，
烧结时，所述坯料的周向和两个端部均设置有加热件。
10.一种如权利要求6-9中任一项所述的聚晶金刚石复合材料的制备方法制备的聚晶金刚石复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211116430.0A CN115433847B (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211116430.0A CN115433847B (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115433847A true CN115433847A (zh) | 2022-12-06 |
| CN115433847B CN115433847B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=84246594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211116430.0A Active CN115433847B (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115433847B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62274034A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 反応焼結による多結晶ダイヤモンド焼結体の製造法 |
| CN101909735A (zh) * | 2008-06-04 | 2010-12-08 | 六号元素（产品）（控股）公司 | 生产pcd复合片的方法 |
| CN113059161A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-02 | 郑州益奇超硬材料有限公司 | 一种聚晶金刚石复合片及其制备方法 |
| CN113528879A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 燕山大学 | 一种原位反应生成化合物结合的聚晶金刚石及其制备方法 |
-
2022
- 2022-09-14 CN CN202211116430.0A patent/CN115433847B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62274034A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 反応焼結による多結晶ダイヤモンド焼結体の製造法 |
| CN101909735A (zh) * | 2008-06-04 | 2010-12-08 | 六号元素（产品）（控股）公司 | 生产pcd复合片的方法 |
| CN113059161A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-02 | 郑州益奇超硬材料有限公司 | 一种聚晶金刚石复合片及其制备方法 |
| CN113528879A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 燕山大学 | 一种原位反应生成化合物结合的聚晶金刚石及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115433847B (zh) | 2024-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109457162B (zh) | 一种Ti(C,N)基超硬金属复合材料及其制备方法 | |
| CN101892411B (zh) | 一种新型wc基硬质合金材料及其制备方法 | |
| CN104630664B (zh) | 一种碳纤维增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备方法 | |
| CN110340345B (zh) | 一种纳米相增强铜基金刚石工具胎体粉及胎体制备方法 | |
| CN106392907A (zh) | 一种基于自蔓延反应快速制备致密超硬磨具与钻具的方法 | |
| CN112853188A (zh) | 一种硬质合金及其制备方法和应用 | |
| CN110438384B (zh) | 一种铁镍基超细晶硬质合金及其制备方法 | |
| CN111961938A (zh) | 纯铁基胎体制备金刚石刀头的用途及金刚石刀头的制备方法 | |
| CN110029261B (zh) | 一种微纳米硬质合金刀具材料的制备方法 | |
| CN111482906B (zh) | 一种短切碳纤维增强树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法 | |
| CN113084718B (zh) | 一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺 | |
| CN112239837A (zh) | 一种耐高温聚晶金刚石拉丝模及其制备方法 | |
| CN109763053A (zh) | 一种模具用高温韧性硬质合金材料及其制备方法 | |
| CN101824968A (zh) | 一种新型孕镶钎焊金刚石钻头 | |
| CN115433847B (zh) | 聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法 | |
| CN111266573B (zh) | 一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法 | |
| CN106312048A (zh) | 一种金属陶瓷颗粒及其制备方法与应用 | |
| CN114515833B (zh) | 一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法 | |
| CN110576176A (zh) | 一种高性能金刚石工具的制备方法 | |
| CN108441745A (zh) | 一种金刚石套料钻头及其制备方法 | |
| 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 | |
| CN105967719A (zh) | 一种新型超微钻头复合材料的制备方法 | |
| CN111018529B (zh) | 一种耐高温冲刷的b4c陶瓷喷嘴及其制备方法 | |
| CN114318163A (zh) | 一种用于金刚石工具的超细多元预合金粉末及其制备方法 | |
| CN115255368B (zh) | 一种软硬复合金属结合剂金刚石工具及其制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |