[发明专利]一种聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚晶金刚石复合片，其中它是由硬质合金基体、含硼金刚石微粉层、钛金属层和镍金属层，按照自下向上的顺序平铺设置，且经过高温高压烧结而相互复合形成的一体结构。本发明还提供一种上述聚晶金刚石复合片的制备方法。所述聚晶金刚石复合片具有较好的耐热性和耐磨性，含硼聚晶金刚石层和钛金属层、镍金属层与硬质合金基体之间有较高的结合强度，提高了聚晶金刚石复合片作为工具的耐磨性和锋利度，克服了焊接时耐热性差等问题，提高了加工效率，延长了使用寿命。

技术领域

本发明属于超硬材料工具领域，具体地涉及一种聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域，尤其是目前在刀具类的应用越来越广泛。

聚晶金刚石复合片的表层通常为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、热稳定性和较长的工作寿命；底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。

但，在刀具成形加工时聚晶金刚石复合片上的聚晶金刚石层受高温影响易产生氧化、石墨化，焊接时耐热性较差，造成工具的锋利度下降，使用寿命低，生产成本增加，从而限制其广泛应用和发展。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，以克服上述问题。

本发明提供一种聚晶金刚石复合片，其中，它是由硬质合金基体、含硼金刚石微粉层、钛金属层和镍金属层，按照自下向上的顺序平铺设置，且经过高温高压烧结而相互复合形成的一体结构。

基于上述，所述硬质合金基体是由WC-Co硬质合金构成。

基于上述，所述含硼金刚石微粉层中的硼元素的质量分数为0.003%～1.2%。

基于上述，所述钛金属层厚度为0.5～1 mm。

基于上述，所述镍金属层厚度为1～2 mm。

本发明还提供一种上述聚晶金刚石复合片的制备方法，其包括以下步骤：

制备预烧结体 将含硼金刚石微粉、钛金属粉和镍金属粉依次均匀平铺在硬质合金基体的表面，并在所述硬质合金基体表面依次形成含硼金刚石层、钛金属层和镍金属层，得到聚晶金刚石复合片预烧结体；

高温烧结 在5.5～6.5GPa和1623～1873K的条件下，对所述聚晶金刚石预烧结体进行高温高压烧结处理，得到聚晶金刚石复合片。

基于上述，所述制备预烧结体的步骤包括：将所述含硼金刚石微粉与所述硬质合金基体组装，在所述硬质合金基体表面形成所述含硼金刚石层；将所述钛金属粉均匀平铺在所述含硼金刚石层表面，并按压使其平整形成钛金属层；将所述镍金属粉均匀平铺在所述钛金属层表面，并按压使其平整形成镍金属层，得到所述聚晶金刚石复合片预烧结体，将所述聚晶金刚石复合片预烧结体组合成合成块。

基于上述，所述高温烧结的步骤包括：将所述合成块放在六面顶压机中在5.5～6.5GPa和1623～1873K的条件下烧结，得到所述聚晶金刚石复合片。

基于上述，在高温烧结的步骤之后还包括对所述聚晶金刚石复合片进行研磨、抛光处理的步骤。

其中，所述聚晶金刚石复合片可以做成片状、三角形、长条状等多种形状，表面平整光滑，可按所需要求来成形。