[发明专利]一种硬质合金基体、机加工用聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明属于超硬复合材料技术领域，具体涉及一种硬质合金基体、机加工用聚晶金刚石复合片及其制备方法。本发明的硬质合金基体，由以下重量百分含量的组分组成：钴12～16％，碳化钨84～88％；其中碳化钨包括粗粒度的碳化钨、中粒度的碳化钨和细粒度的碳化钨，粗粒度的碳化钨粒径为12～15μm，中粒度的碳化钨粒径为8～11μm，细粒度的碳化钨粒径为3～8μm。本发明硬质合金基体中粗细粒度的碳化钨均匀分布，在烧结过程中粗粒度的碳化钨颗粒会交织成网络迫使基体中的钴更均匀地扫越到金刚石层，减少金刚石层钴分布不均的现象，提高其材质的均匀性。

技术领域

本发明属于超硬复合材料领域，具体涉及一种硬质合金基体、机加工用聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

纯金刚石烧结条件比较苛刻，主要有两方面的原因：一是金刚石为高熔点、低扩散系数的物质，烧结现象通常发生在物质熔点的2/3以上的温度条件下，高温下物质的粒子接触部分首先发生塑变、扩散和流动，最终彼此烧结在一起。由碳的P－T相图(如图1所示)可知：金刚石的熔点为4000K，即烧结温度必须在2700K(2400℃)以上，为使金刚石处于P－T相图上的热力学稳定区，其相应的压力为8GPa以上，低于此压力则在上述温度下金刚石会进入石墨的热力学稳定区，金刚石会石墨化，如此高的烧结压力与温度是非常难得的；二是金刚石有极高的硬度，即使在上述压力、温度下也不易发生塑变，所以颗粒之间不能全部接触，存在空隙，空隙处的压力极低，高温下空隙处的金刚石将会石墨化，结果形成一种性能差的金刚石与石墨的烧结体。仅仅通过提高扫越金刚石层结合剂的含量对其导电性能的要求是远远不够，但是受目前混料条件的影响，在金刚石复合片中直接添加的金刚石含量越高其混料不均的现象就越严重，最终导致金刚石层材质的不均匀，富结合剂的区域在于金刚石复合片合成和使用过程会极易石墨化，最终导致刃口崩刀，加工材料界面的损坏。

聚晶金刚石复合片(PCD)由于其超高的硬度(维氏硬度6000MPa以上，硬质合金的维氏硬度为2000MPa左右)和耐磨性被广泛用作超硬刀具的切削刃，在加工淬硬钢时，其耐用度是合金刀具的10～50倍。随着我国制造业的崛起，无论是PCD刀具的用量还是精度都提出了更高的要求，普通线切割的加工效率和加工精度已经远远达不到要求，目前主要采用EDM-W慢走丝线切割和电火花脉冲电源切割(EDM-G)，对产品的导电性及材质的均匀性提出了新的要求。国内很多厂家为了达到切割要求，纷纷依靠牺牲产品的耐磨性，增加其结合剂的含量，获得导电性良好易切割的PCD，该方法获得的聚晶金刚石复合片耐磨性和性能稳定性都会显著下降，严重降低了PCD的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有不同粒度碳化钨的硬质合金基体。

本发明第二个目的在于提供一种机加工用聚晶金刚石复合片，该复合片在保证耐磨性的同时具有高的热稳定性和良好的导电性。

本发明另外一个目的在于提供上述机加工用聚晶金刚石复合片的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种硬质合金基体，由以下重量百分含量的组分组成：钴12～16％，碳化钨84～88％；所述碳化钨包括粗粒度的碳化钨、中粒度的碳化钨和细粒度的碳化钨，所述粗粒度的碳化钨粒径为12～15μm，所述中粒度的碳化钨粒径为8～11μm，所述细粒度的碳化钨粒径为3～8μm。

所述粗粒度的碳化钨、中粒度的碳化钨、细粒度的碳化钨的体积比为10～20:10～20:60～80。

所述粗粒度的碳化钨的体积占硬质合金基体中总的碳化钨的体积的10～20％。

所述中粒度的碳化钨的体积占硬质合金基体中总的碳化钨的体积的10～20％。

所述细粒度的碳化钨的体积占硬质合金基体中总的碳化钨的体积的60～80％。