[发明专利]一种整体复合聚晶金刚石刀片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种整体复合聚晶金刚石刀片，整体复合聚晶金刚石刀片是在一片聚晶金刚石复合片上用激光切割出来的，切割后的刀片经过磨削加工后形成一定尺寸的数控可转位刀片；聚晶金刚石复合片由硬质合金基体和结合在硬质合金基体上的聚晶金刚石层构成，聚晶金刚石层由以下重量份数的原料制备而成：合金粉10‑50份，金刚石微粉50‑90份，钛、硅、铈中的一种或两种的混合粉1‑5份。本发明先将钴、铁、镍金属粉在高温下熔融，雾化成合金粉末，这样，3种结合剂成份形成均一的合金物质，比彼此独立的3种金属混合物更加均匀，可以保证聚晶金刚石复合片具有很高的热稳定性。

技术领域

本发明属于超硬材料制造技术领域，具体涉及一种整体复合聚晶金刚石刀片及其制备方法。

背景技术

聚晶金刚石刀片具有金刚石的硬度和耐磨性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和耐磨材料，广泛的应用于有色金属加工、木质材料加工、橡胶材料加工、塑料材料加工、砂轮修整工具、高耐磨工件等。目前市场上的金刚石刀片都是加工金刚石刀粒焊接到合金基体上，刀尖数量少，仅一个尖，焊接强度不高，高温或大抗力时容易脱落。本专利发明了整体复合聚晶金刚石刀片，通过高温超高压直接将聚晶金刚石复合层烧结在硬质合金基体上，因此其结合强度高，不会脱落，并且刀尖数量成倍增加。

金刚石复合片（PDC）是将金刚石粉末添加一定的结合剂与硬质合金基体组装在一起后，在专用金刚石液压机上在超高压高温条件下烧结制得。它由一层多晶金刚石层和硬质合金基体构成。在制作PDC过程中，一般采用钴、镍、铁作为结合剂制作高耐磨型PDC。

采用钴、镍、铁作为结合剂制作PDC，由于钴的催化作用，金刚石颗粒之间互相直接烧结在一起形成D-D结合结构（金刚石-金刚石结合），该结构的聚晶金刚石的显微组织是由具有相连骨架结构的金刚石相和弥散分布的“小岛状”金属相组成。因为金刚石颗粒间结合充分，所以一般采用钴、镍、铁作为结合剂制作复合片具有很高的耐磨性。

但是作为高压下促使石墨转变为金刚石的结合剂金属-钴、镍、铁，常压下也会促进金刚石向石墨的转变，降低金刚石聚晶强度。另一方面，金刚石的热膨胀系数只是钴的十分之一，当工作温度很高时，容易产生热应力，破坏金刚石骨架，使聚晶金刚石出现裂纹，造成应力损害。因此，金刚石聚晶层中的铁族金属相会因工作点温度不同在一定程度上降低PDC的热稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种整体复合聚晶金刚石刀片及其制备方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种整体复合聚晶金刚石刀片，整体复合聚晶金刚石刀片是在一片聚晶金刚石复合片上用激光切割出来的，切割后的刀片经过磨削加工后形成一定尺寸的数控可转位刀片；所述聚晶金刚石复合片由硬质合金基体和结合在硬质合金基体上的聚晶金刚石层构成，所述聚晶金刚石层由以下重量份数的原料制备而成：合金粉10-50份，金刚石微粉50-90份，钛、硅、铈中的一种或两种的混合粉1-5份；所述合金粉由钴50-90份、铁5-15份、镍40-80份制备而成。

所述合金粉的粒度小于400目。

所述金刚石微粉的粒径为1-30μm。

根据上述的整体复合聚晶金刚石刀片的制备方法，具体步骤如下：

（1）将钴、铁、镍在1400-1600℃下熔炼，并用氮气雾化成合金粉；

（2）将合金粉、金刚石微粉、钛、硅、铈中的一种或两种的混合粉混合均匀后，装入金属杯中，再将硬质合金基体装入，再套一层金属杯，最后将金属杯装入石墨模具中，在5-9兆帕压力，1100-1400℃温度条件下烧结10-30min；

（3）烧结好的聚晶金刚石复合片按照目标尺寸进行后续切割和磨削加工形成整体复合聚晶金刚石刀片。