[发明专利]金刚石硬质合金复合片的高温高压合成装置及其方法

权利要求书

1.金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：包含外盐管(8)、内盐管(6)以及叶腊石(1)，叶腊石(1)具有用于配装外盐管(8)和导电钢圈(2)的通孔，外盐管(8)装于其内，外盐管(8)内配装碳管(5)，碳管(5)内配装内盐管(6)，金属杯(7)放入内盐管(6)内，上下端口封装有盐片(4)，叶腊石(1)的通孔上下端再装入碳片(3)和导电钢圈(2)，碳片(3)与外盐管(8)、碳管(5)、内盐管(6)以及盐片(4)相贴合。

2.根据权利要求1所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：内盐管(6)采用NaCl纯度高于99.5％的高纯盐。

3.根据权利要求2所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：内盐管(6)由NaCl纯度高于99.5％的高纯盐通过冷等静压高压成型，内盐管密度高于2.15g/cm³。

4.根据权利要求1或2所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：内盐管(6)的径向厚度为2～5mm。

5.根据权利要求1所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：外盐管(8)由NaCl与保温粉体材料压制而成。

6.根据权利要求5所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：保温粉体材料的质量比为5～30％。

7.根据权利要求5或6所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：保温粉体材料为Si₃N₄、CrO₂或AL₂O₃。

8.根据权利要求1或5所述的金刚石硬质合金复合片的合成装置，其特征在于：外盐管(8)的径向厚度为2～5mm。

9.利用权利要求1所述的装置实现金刚石硬质合金复合片的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

①对金刚石微粉进行酸、碱净化处理；

②硬质合金基座表面喷砂去除杂质

③将净化后的硬质合金基座和金刚石微粉装入金属杯内；

④上述已装有硬质合金基座和金刚石微粉的金属杯放入真空炉内进行高温净化处理；

⑤净化处理后的金属杯扣上盖杯，将外盐管(8)插入叶腊石(1)的孔中，再依次装入碳管(5)、内盐管(6)以及金属杯(7)，封装盐片(4)，叶腊石(1)孔的上下两端放入碳片(3)和导电钢圈(2)；

⑥组装好后放入六面顶压机内进行高温高压烧结，烧结工艺为：

首先，缓慢加压至2～4GPa；

然后，启动加热，电流通过上下导电钢圈(2)引入至碳片(3)和碳管(5)，使其发热，产生1400～1500℃高温；

碳管(5)同时加热内盐管(6)和外盐管(8)，内外盐管熔化同时产生两个熔化盐所形成的等静压区域，形成内外两个热等静压池，即内等静压池和外等静压池，内等静压池提供适合金刚石硬质合金复合片烧结的各向压力均等的热等静压环境，外等静压池为其内的碳管提供受力均匀的压力环境，碳管(5)受力均衡，其变形小，使内等静压池产生更均衡的高温和压力环境；还对碳管(5)及以内空间提供保温作用，减少热量散失；

最后，维持高温的同时继续加压至6～7GPa，对高熔点金属杯(7)内的金刚石和硬质合金进行烧结；

⑦泄压、降温到常压、室温，将烧结得到的金刚石硬质合金复合片取出。