CN115722148A - 一种生产聚晶金刚石复合片的组装块 - Google Patents

Abstract

本发明属于应用超高压方法合成聚晶金刚石复合片领域，具体涉及一种生产聚晶金刚石复合片的组装块。该组装块包括传压密封堵头，所述传压密封堵头包括传压环块，所述传压环块的环孔内嵌装有导电头，所述导电头包括顶壁、底壁和连接在顶壁、底壁之间的侧壁，顶壁、底壁、侧壁之间填充有传压体，所述顶壁、底壁分别与所述传压环块的上、下端面平齐。本发明以叶腊石环块配合导电头形成堵头，导电头除顶壁、底壁、侧壁形成导电框架外，进一步填充传压体形成以传压体为主体的封堵结构，进而减少因材料特性不同引起的受压不均，减少形变的产生。合成体上下四周均被传压材料包覆，减少了合成体两端热量散失，保证产品质量的稳定性和性能一致性。

Description

一种生产聚晶金刚石复合片的组装块

技术领域

本发明属于应用超高压方法合成聚晶金刚石复合片领域，具体涉及一种生产聚晶金刚石复合片的组装块。

背景技术

聚晶金刚石复合片(PDC)，是采用金刚石微粉与硬质合金衬底在超高压条件下烧结得到的新型功能材料。PDC兼具金刚石的硬度和耐磨性以及硬质合金材料的韧性和可焊接性，常被作为切削和耐磨材料在工业加工中使用。

目前常用六面顶压机在高温高压条件下烧结合成聚晶金刚石复合材料。在聚晶金刚石复合片的生产过程中，从高温高压下压力传递、密封、绝缘和隔热等角度进行选择，叶腊石是最为理想的辅助材料。生产过程中，叶腊石常被作成“外方内(圆)孔”块的形状，合成体放置于叶腊石块体内孔中，叶腊石块内孔两端用堵头密封后形成组装块。堵头起到传压、密封和导电的作用，以满足复合片合成时所需的高温(可达1350～1600℃)、高压(可达6～7GPa)条件。

授权公告号为CN215234029U的中国实用新型专利公开了一种大尺寸复合片用均匀受力的组合块装置，包括具有通孔的叶腊石密封块，通孔的两端分别放置导电头，由两端的导电头向中心依次设置传压导电片、发热片，合成体(合成棒)的外周连接有碳管等通电加热部件，传压导电片、发热片可视作导电元件，一方面电连接碳管实现对合成棒的周向加热，另一方面自身发热，实现对合成棒的轴向两端加热。

用导电材料对叶腊石块体内孔两端密封，由于导电材料、叶腊石的传压特性差异较大，在六面顶压机的顶压下会导致复合片的周向和轴向上传压效果不一致，导致生产的聚晶金刚石复合片(特别对于大直径的聚晶金刚石复合片)产生形变，造成劣品率增加。另外，导电金属堵头的隔热保温效果往往差于叶腊石，也会造成叶腊石块体内孔两端的隔热效果变差，热量损失增加，进而影响大直径聚晶金刚石复合片的质量稳定和使用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产聚晶金刚石复合片的组装块，解决现有组装块装置在聚晶金刚石复合片生产过程中易受压不均产生形变、叶腊石块体内孔两端隔热效果差的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种生产聚晶金刚石复合片的组装块，包括传压密封堵头，所述传压密封堵头包括传压环块，所述传压环块的环孔内嵌装有导电头，所述导电头包括顶壁、底壁和连接在顶壁、底壁之间的侧壁，顶壁、底壁、侧壁之间填充有传压体，所述顶壁、底壁分别与所述传压环块的上、下端面平齐。

本发明提供的生产聚晶金刚石复合片的组装块，以叶腊石环块配合导电头形成堵头，导电头除顶壁、底壁、侧壁形成导电框架外，进一步填充传压体(例如叶腊石)形成以传压体为主体的封堵结构，进而减少因材料特性不同引起的受压不均，减少形变的产生。聚晶金刚石复合片生产时，上下四周均被传压材料包覆，减少了合成体两端热量散失，保证产品质量的稳定性和性能一致性。

所述导电头包括相对扣合的内、外金属杯，内金属杯的外周与外金属杯的内杯壁形状匹配，所述内金属杯中填充所述传压体。与现有技术相比，采用金属杯形式与导电元件接触的方式优点在于，结构的稳定性好，设计简单，可避免六面顶压机顶压过程中，顶壁相对于侧壁发生相对滑动，从而确保电流的传输。

进一步优选地，所述内金属杯、外金属杯均为圆柱形杯。该种杯型的设计更为简单，受，力均匀，便于电流传输。

更优选地，所述外金属杯的杯底朝外、杯口朝内。采用该种形式，与六面顶压机接触的上端面的一致性更好。

优选地，所述环孔的直径为所述传压环块外径的15％-73％。两者保持在该种比例，可在保证导电能力的基础上，进一步优化受压时的均匀性。

进一步优选地，从传压环块传压效果、高温高压金属杯电流传输效果方面考虑，所述内、外金属杯的壁厚为0.1～3mm。进一步优选地，所述传压环块的厚度为5～30mm；所述环孔的直径为10～50mm。

优选地，所述内、外金属杯的材质为铁、钢、钼、锆或铌。采用该种材质，材料的导电性和强度得到兼顾，更符合本发明的应用情形。

优选地，所述聚晶金刚石复合片为直径不小于30mm的大直径聚晶金刚石复合片。针对大尺寸聚晶金刚石复合片的生产，因受压不均产生的形变以及叶腊石块体两端隔热效果差的问题尤为突出，采用本发明的方式可有效改善上述问题。

优选地，所述传压环块为叶腊石环块；所述传压体为叶腊石。采用叶腊石材质与叶腊石块体的材质一致，材料的一致性最佳。

附图说明

图1为本发明实施例的生产聚晶金刚石复合片的组装块的结构示意图；

其中，1-叶腊石块，2-叶腊石环，3-内金属杯，4-外金属杯，5-叶腊石片，6-导电元件，7-聚晶金刚石复合片合成体，8-碳管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施过程进行详细说明。

本发明的生产聚晶金刚石复合片的组装块的具体实施例，结构示意图如图1所示，包括具有圆形中心通孔的方形叶腊石块1，中心通孔的两端分别设置有堵头、导电元件，位于两端的导电元件之间连接有聚晶金刚石复合片合成体。

堵头包括叶腊石环2，叶腊石环2的环孔内密封连接有导电头，导电头包括相对扣合的内金属杯3、外金属杯4，内金属杯3、外金属杯4均为圆柱形杯，内金属杯3的外径与外金属杯4的内径一致。内金属杯3的高度与外金属杯4的杯内高度一致，内金属杯3扣入外金属杯4后与外金属杯4的杯口端面平齐。内金属杯3内填充叶腊石片5。

以图1中上导电头为例，内、外金属杯按以上方式组装后嵌入叶腊石环2的环孔内，上、下端面分别与叶腊石环2对应的上、下端面平齐，保证了接触、传压的一致性。此时，电流沿外金属杯4的底壁、内金属杯3和外金属的侧壁、内金属杯3的底壁流通，内金属杯3的底壁与导电元件6的接触面积较大，保证了电流传输的稳定性和电流分布的均匀性，进而可以改善电流加热的均匀程度。

导电元件6采用现有技术即可，能够起到输导电流和发热的作用即可。在本实施例中，可选择为钢片。

聚晶金刚石复合片合成体7的外周连接有碳管8，碳管7与位于两端的导电元件6电连接，以实现电加热。聚晶金刚石复合片合成体7可以是一块或数块聚晶金刚石复合片合成结构，相邻两块聚晶金刚石复合片合成结构之间可通过不导电的无机非金属材料连接。典型聚晶金刚石复合片结构包括屏蔽杯、超硬材料粉末、硬质合金衬底等。超硬材料粉末如金刚石微粉等。

本实施例中，待合成的聚晶金刚石复合片的直径为30mm。环孔的直径为传压环块外径的15％。叶腊石环的厚度为5mm。环孔的直径为10mm。内、外金属杯的壁厚均为0.1mm。金属杯的材质为铁。

在其他实施情形下，待合成的聚晶金刚石复合片的直径达到74mm。环孔的直径为传压环块外径的73％。叶腊石环的厚度为30mm。环孔的直径为50mm。内、外金属杯的壁厚均为3mm。金属杯的材质为钢。

在本实施例的基础上，内、外金属杯的形状不限于圆柱形，也可以为方形、椭圆等形状，满足外金属杯的内杯壁与内金属杯的外周形状匹配，能够实现紧密扣接即可。

采用本实施例的方式，待合成的聚晶金刚石复合片的直径为30-74mm。叶腊石环的厚度为5-30mm。环孔的直径为10～50mm。金属杯的材质为铁、钢、钼、锆或铌。内、外金属杯的壁厚均为0.1～3mm。相应变形方式均可达到良好的合成效果。

采用上述实施例的组装块生产聚晶金刚石复合片的方法如下：

第一步、按现有技术制作聚晶金刚石复合片合成体7，与碳管装配完成后放置于叶腊石块1的中心通孔中；

第二步、在聚晶金刚石复合片合成体7两端放置导电元件6；

第三步、在叶腊石块1中心通孔两端靠近导电元件6处放置叶腊石环2；

第四步、将叶腊石片5放置于内金属杯3中，内金属杯3外套外金属杯4，即用外金属杯4和内金属杯3将叶腊石片5包裹，形成金属杯组件，然后将金属杯组件放置于叶腊石环3的环孔中；

第五步、将上述组装块在高温高压(压力条件6-7GPa、温度1350℃-1600℃)进行烧结合成。

利用上述组装块在高温高压条件下烧结合成大直径聚晶金刚石复合片，合成体上下四周均被叶腊石材料包覆，叶腊石隔热保温效果较优，能减少合成棒两端热量散失，保证产品质量的稳定性和性能一致性。且同一种材质传压均匀性较好，能减小大直径聚晶金刚石的形变，降低劣品率。

Claims (10)

1.一种生产聚晶金刚石复合片的组装块，包括传压密封堵头，其特征在于，所述传压密封堵头包括传压环块，所述传压环块的环孔内嵌装有导电头，所述导电头包括顶壁、底壁和连接在顶壁、底壁之间的侧壁，顶壁、底壁、侧壁之间填充有传压体，所述顶壁、底壁分别与所述传压环块的上、下端面平齐。

2.如权利要求1所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述导电头包括相对扣合的内、外金属杯，内金属杯的外周与外金属杯的内杯壁形状匹配，所述内金属杯中填充所述传压体。

3.如权利要求2所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述内金属杯、外金属杯均为圆柱形杯。

4.如权利要求3所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述外金属杯的杯底朝外、杯口朝内。

5.如权利要求2所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述环孔的直径为所述传压环块外径的15％-73％。

6.如权利要求5所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述传压环块的厚度为5～30mm；所述环孔的直径为10～50mm。

7.如权利要求5所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述内、外金属杯的壁厚为0.1～3mm。

8.如权利要求2所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述内、外金属杯的材质为铁、钢、钼、锆或铌。

9.如权利要求1所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述聚晶金刚石复合片为直径不小于30mm的大直径聚晶金刚石复合片。

10.如权利要求1～9中任一项所述的生产聚晶金刚石复合片的组装块，其特征在于，所述传压环块为叶腊石环块；所述传压体为叶腊石。

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