[发明专利]碳纳米管增强金刚石复合片材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纳米管增强金刚石复合片(Polycrystalline??Diamond??Compacts，简称为PDC)材料的制备方法，经过半湿混使碳纳米管与金刚石微粉以及粘接剂等弥散地均匀地混合在一起成为聚晶金刚石层的原材料，将它与硬质合金基体，通过高温高压烧结工艺和适当的热处理工艺制造成为碳纳米管增强的PDC，该材料是具有高抗冲击韧性、高耐磨性、高热稳定性的复合材料。经过对于PDC冲击破坏和热损伤的研究与分析，利用纤维增强理论，通过加入适量分散的碳纳米管和材料热处理技术，在不降低PDC耐磨性的基础上，大幅提高PDC材料的抗冲击韧性和稳定性。抗冲击韧性提高幅度100～1000％。该碳纳米管增强金刚石复合片材料应用于制备高速高精度切削各种有色金属的切削刀具或者切削刃中。

主权项

一种碳纳米管增强金刚石复合片材料的制备方法，其特征是：步骤如下：(1)碳纳米管的纯化与分散处理：多壁或者单壁的碳纳米管采用丙酮浸泡清洗，纯化工艺如常规方法，然后将碳纳米管放置于混合溶液中进行超声波振荡分散，最后放入烘箱内烘干；(2)合成原料准备：合成原料配方：质量分数0.5～5％分散后的碳纳米管，粘接剂为18～22％，余量为粒径范围5μm～20μm的金刚石微粉，硬质合金基体；在使用之前金刚石微粉进行表面净化处理和预石墨化，硬质合金基体和粘接剂进行表面净化处理；使用的其他辅助材料进行相应的清洗处理；组装前的叶腊石块、叶腊石环必须除去水分；将金刚石微粉、粘接剂和碳纳米管混合料，先用无水乙醇湿混，烘干后干混制成混合原料；(3)合成块的真空热处理与保存：采用压块组建真空热处理工艺方法，先将混合原料和硬质合金基体、钼杯、钼片、碳管制成合成块，然后将合成块一起进行抽真空热处理，温度为620～680℃，时间为0.5～1.5h；真空处理完毕后，将合成块放置在温度为80～100℃的烘箱中保存备用；(4)超高压合成：将合成块放置于叶腊石块模具中，在模具外加装上叶腊石环、导电钢圈和触媒片，在六面顶压机中进行超高压高温合成实验；合成工艺参数为：烧结温度1450～1600℃，烧结压力5～6GPa，保温保压时间为3～5分钟；(5)残余应力消除：将合成后产品进行真空时效退火。