[发明专利]一种高性能多晶金刚石烧结体

摘要

本发明公开了一种具有高耐磨性、高抗冲击性以及良好热稳定性特点的高性能多晶金刚石烧结体及其制备方法，同时提供一种该烧结体所使用的纳米金属结合剂。其纳米金属结合剂，由Co粉、Ni粉、Si粉、Ti粉、Ta粉、Hf粉和B粉按特定配比组成，在高温高压下具有良好的烧结促进作用，有助于烧结而提高金刚石之间（D‑D键）的成键密度，有利于形成强韧的烧结体，增强了烧结体的耐磨性能、高耐热和高抗冲击韧性，延长了烧结体的使用寿命。制备的多晶金刚石烧结体与现有金刚石烧结体相比磨耗比由20～25万提高到35～40万；抗冲击韧性由40～50焦耳提高到60～70焦耳，热稳定性在800℃焙烧5分钟以后，产品磨耗比32～38万，抗冲击韧性 57～67焦耳，热稳定性好。

主权项

一种高性能多晶金刚石烧结体，其特征在于：由下述重量百分含量的原料组成：金刚石粉85～95%和纳米金属结合剂5～15%，所述纳米金属结合剂由下述重量百分含量的原料组成：Co粉 96～98%、Ni粉0.5～1% 、Si粉0.5～1%、Ti粉0.2～0.5%、Ta粉0.3～0.5%、Hf粉0.25～0.5%、B粉0.25～0.5%，并采用如下制备方法制得：（1）净化与还原处理：用45～50%的氢氧化钠水溶液煮沸金刚石粉15～20min，用去离子水洗涤至中性，用硫酸和硝酸体积比为1:1的混酸溶液煮沸10～15min，并用去离子水洗涤至中性，然后再用盐酸与硝酸体积比为1:1混合溶液煮沸10～15min，并再用去离子水洗涤至中性，备用；在650～750℃温度下，氢气还原炉中还原处理纳米金属结合剂3～5h，备用；（2）混料：将按上述配方比例称取的纳米金属结合剂和金刚石粉放入三维混料机内进行预混，三维混料机的转速为85～100r/min ，三维混料时间为8～16h，然后将三维混好的料，再投入行星式球磨机进行湿混，物料和球径为φ8的硬质合金球的重量比为1:3～4，向球磨机中加入无水乙醇和液体石蜡，液体石蜡与无水乙醇的体积比为1.5∶1000，无水乙醇和液体石蜡的总体积与料和硬质合金球的总体积之比为1:1.5～2，行星式球磨机的公转速度为65～75r/min，自转速度为100～120r/min，球磨时间为16～22h；（3）预压：将混合好的金刚石粉和纳米金属结合剂放入钼杯中，扣上钼杯盖组装好，将组装好的组件放入钢制预压模内，采用100T液压机于10～15MPa下进行预压；（4）真空处理：将预压后的组件置于真空烧结炉中，真空状态下按每个组件1～1.5升氢气的比例通入一定量的氢气，在不高于3×10‑4Pa的真空条件下于870～920℃温度下保温反应2.5～3h；（5）高温高压烧结：将真空处理过的组件置于合成组装块内，用六面顶压机在1450～1550℃、7～8GPa条件下合成35～45min。