[发明专利]聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体

说明书

技术领域

本发明涉及硬质材料制造技术领域，特别是一种在采用静高压法合成聚晶金刚石复合片工艺中，用于烧结合成聚晶金刚石复合片的工具。

背景技术

聚晶金刚石复合片具有金刚石的耐磨性和强度以及硬质合金基体材料的韧性和可焊接性，是一种优良的切削工具与耐磨材料，广泛的应用于机械加工工具、石油与地质钻头、砂轮修整工具等。

采用静高压法合成聚晶金刚石复合片，温度梯度决定着聚晶金刚石复合片的质量稳定性。合成块的组装方式决定着腔体内的温度分布，因此，组装不同，温度梯度会有所不同。此外，在进入高温高压合成阶段后，由于组装方式无法改变，因此合成过程中已经无法依靠改变组装方式来调整合成腔体内的温度梯度。可以说，就目前的技术而言，在合成过程中还不能做到对温度梯度的随意调控。烧结聚晶金刚石复合片的过程中，如果腔体中金刚石聚晶层处于较大的温度梯度下会带来如烧结组织结构不均匀，出现“架桥”，黑心现象，并且聚晶金刚石复合片制品稳定重复性差，局部残余应力较大，严重的影响聚晶金刚石复合片工具的性能。

现有采用静高压法合成聚晶金刚石复合片的烧结工艺中，所用的聚晶金刚石复合片合成腔体是由石墨管制成，对坯料的加热热源是通电状态下石墨管的管壁，而在石墨管两端产生的热量极小，这种条件下烧结合成聚晶金刚石复合片坯料其产生的温度梯度大，便会发生上述“架桥”，黑心现象。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体，这种方法可以解决现有聚晶金刚石复合片合成方法在加压加热烧结工艺中对坯料加热的温度梯度大而影响产品质量的问题。

为了解决上述问题，本发明的聚晶金刚石复合片的合成方法是：

A、将聚晶金刚石复合片坯料装入石墨管内孔中，在聚晶金刚石复合片坯料与所述石墨管之间填充绝缘导热材料，然后在所述石墨管的两端各放置一块导热金属板；

B、测量所述两块导热金属板之间的电阻值，测量所述两块导热金属板之间的电阻值，根据该电阻值及所述石墨管两端所需要的发热量制作两块设定了电阻值的电阻片，将这两块电阻片分别连接在所述两块导热金属板的外侧面；所述电阻片的电阻值设定是通过平衡这两块电阻片在接通加热电源时所产生的热量与上述两块导热金属板之间的电阻值所反映所述石墨管所产生的热量相配合，使聚晶金刚石复合片坯料在烧结时不仅从侧面的所述石墨管受热，还从石墨管两端电阻片通过的导热金属板受热，使聚晶金刚石复合片坯料在烧结加热是受热较为均匀，减小加热梯度；

C、在烧结所述聚晶金刚石复合片时，将所述石墨管放入加压腔内，对所述两块电阻片接通加热电源及施加压力，使所述聚晶金刚石复合片坯料在高温高压下完成烧结合成聚晶金刚石复合片。

本发明的聚晶金刚石复合片的合成腔体有一段石墨管，在该石墨管的两端面分别连接有一块导热金属板，在每一块所述的导热金属板的外侧连接有一块电阻片。

上述的聚晶金刚石复合片的合成方法及合成腔体中，所述的电阻片可用碳片充当，所述导热金属板一般采用铜板充当。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 

1．通过电阻片辅助加热能够调节腔体内加热的轴向温度梯度，使聚晶金刚石复合片层能够在温场均匀的条件下烧结，合成重复性好，可操作性强。

2．通过电阻片辅助加热对腔体温场的改善，合成的金刚石聚晶层中热残余应力分布较均匀，并且应力较低。

3．烧结的聚晶金刚石复合片样品稳定性好，没有出现黑心等缺陷现象，聚晶金刚石复合片的边缘与中心的结构性能较一致。

附图说明

图1是聚晶金刚石复合片装在聚晶金刚石复合片合成腔体内的结构示意图。

具体实施方式

实施例1——制造8毫米的金刚石复合片：

用于烧结聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石复合片合成腔体如图1所示，该腔体有一段内径为17毫米，外径为20毫米，长度为24毫米的石墨管5，在石墨管5的两端面分别连接有一块由铜材制成的导热金属板3、8，在导热金属板3的外侧连接有一块由碳材制成的电阻片1，在导热金属板8的外侧连接有一块由碳材制成的电阻片7，在电阻片1的外侧设有固定环2，在电阻片7的外侧设有固定环9。

本发明的聚晶金刚石复合片合成方法，包含有下列步骤：

A、将聚晶金刚石复合片坯料6装入石墨管5内孔中，在聚晶金刚石复合片坯料6与石墨管5之间填充绝缘导热材料4，然后在石墨管5的两端各放置一块导热金属板3、8；