本发明涉及一种金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法。
背景技术：
：目前，制备金刚石钻头用金刚石切削齿时采用混料工艺制备，混料工艺所普遍存在金刚石微粉与结合剂混合不均的问题，且混料工艺会引入污染，因而造成金刚石聚晶层结构不均、结合剂偏析聚集等缺陷。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现：金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，特点是：包含以下步骤：1)取结合剂薄片，其直径与硬质合金基座相同；2)将结合剂薄片放入高温真空炉，进行净化处理；3)结合剂薄片放在硬质合金基座上，结合剂薄片上铺装金刚石微粉，上述三种材料置于耐高温金属杯中，并盖上盖杯；4)上述装载有金刚石微粉、结合剂薄片和硬质合金基座的耐高温金属杯置于高压腔体内，在温度1400～1500℃、压强5.5～7.0gpa的条件下烧结10～20min，结合剂薄片熔化向金刚石微粉渗透流动扩散，将金刚石微粉的孔隙填满，金刚石微粉烧结成金刚石聚晶并与硬质合金基座结合为一体，从而获得金刚石切削齿。进一步地，上述的金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，其中，步骤1)，结合剂薄片由金刚石层结合剂粉末通过预压形成，厚度为0.5～1.0mm。进一步地，上述的金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，其中，所述金刚石层结合剂粉末为第ⅷ族金属元素粉末或其金属氧化物粉末。进一步地，上述的金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，其中，所述金刚石层结合剂粉末为fe、co、ni金属粉末或其金属氧化物粉末。进一步地，上述的金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，其中，耐高温金属杯的材质为ti、zr、mo或ta。进一步地，上述的金刚石钻头用金刚石切削齿的制备方法，其中，步骤2)，结合剂薄片放入高温真空炉，真空状态下加热至400～900℃，并保温30～60min。本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：①本发明先单独预压形成薄片状的结合剂薄片，并单独对其进行高温真空净化处理，然后置于硬质合金基座和金刚石微粉之间，再在外部套上耐高温金属杯加以保护，在1400～1500℃、5.5～8.0gpa下烧结10～20min，结合剂薄片熔化并向金刚石微粉层渗透流动扩散，逐渐将金刚石微粉层中的孔隙填满，最终将松散状态的金刚石微粉烧结成金刚石聚晶，并与硬质合金基座牢牢结合为一体；②取消金刚石微粉和结合剂的混料工艺，避免了混料不均所造成的结合剂偏析聚集现象，同时没有因混料而带来杂质的困扰；本发明通过高温将结合剂熔化，并在高压作用下以液相方式向金刚石层渗透，将金刚石微粉颗粒间的空隙填满；③通过本发明方法制备得到的金刚石切削齿与同类产品相比，金刚石聚晶层无结合剂局部聚集，金刚石架构均匀，无裂纹和微孔洞，耐磨性提高10％以上，抗冲击性提高15％以上，切削齿的生产良品率提高18％以上。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1：烧结前材料的层状截面结构示意图；图2：烧结后材料的层状截面结构示意图。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。由金刚石微粉和结合剂在高温高压条件下烧结形成金刚石聚晶层，金刚石聚晶层中的结合剂不是采用传统的混料方法将其混入金刚石微粉之中，而是先单独预压形成薄片状的结合剂薄片，并单独对其进行高温真空净化处理，然后置于硬质合金基座和金刚石微粉之间，再在外部套上耐高温金属杯加以保护，在1400～1500℃、5.5～8.0gpa下烧结10～20min，结合剂薄片熔化并向金刚石微粉层渗透流动扩散，逐渐将金刚石微粉层中的孔隙填满，最终将松散状态的金刚石微粉烧结成金刚石聚晶，并与硬质合金基座牢牢结合为一体。本发明摈弃了传统的混料工艺，从而避免了混料不均和混料过程所引入的杂质污染，使得烧结而成的金刚石聚晶层结构均一，无结合剂聚集现象，耐磨性和抗冲击性能得到显著提高。实施例1fe金属粉末通过预压形成结合剂薄片，厚度为0.5mm，其直径与硬质合金基座相同；将结合剂薄片放入高温真空炉，真空状态下加热至400～800℃，并保温60min，进行净化处理；如图1所示，结合剂薄片2放在硬质合金基座3上，结合剂薄片2上铺装金刚石微粉1，上述三种材料置于耐高温金属杯5中，并盖上盖杯，耐高温金属杯的材质为ta；上述装载有金刚石微粉1、结合剂薄片2和硬质合金基座3的耐高温金属杯5置于高压腔体内，在温度1400～1450℃、压强5.5～6.0gpa的条件下烧结20min，结合剂薄片熔化向金刚石微粉渗透流动扩散，将金刚石微粉的孔隙填满，金刚石微粉烧结成金刚石聚晶4并与硬质合金基座3结合为一体，如图2所示，从而获得金刚石切削齿。实施例2co金属粉末通过预压形成结合剂薄片，厚度为0.7mm，其直径与硬质合金基座相同；将结合剂薄片放入高温真空炉，真空状态下加热至400～700℃，并保温50min，进行净化处理；结合剂薄片放在硬质合金基座上，结合剂薄片上铺装金刚石微粉，上述三种材料置于耐高温金属杯中，并盖上盖杯，耐高温金属杯的材质为mo；上述装载有金刚石微粉、结合剂薄片和硬质合金基座的耐高温金属杯置于高压腔体内，在温度1450～1500℃、压强5.5～6.0gpa的条件下烧结16min，结合剂薄片熔化向金刚石微粉渗透流动扩散，将金刚石微粉的孔隙填满，金刚石微粉烧结成金刚石聚晶并与硬质合金基座结合为一体，从而获得金刚石切削齿。实施例3co金属粉末通过预压形成结合剂薄片，厚度为0.8mm，其直径与硬质合金基座相同；将结合剂薄片放入高温真空炉，真空状态下加热至500～800℃，并保温40min，进行净化处理；结合剂薄片放在硬质合金基座上，结合剂薄片上铺装金刚石微粉，上述三种材料置于耐高温金属杯中，并盖上盖杯，耐高温金属杯的材质为zr；上述装载有金刚石微粉、结合剂薄片和硬质合金基座的耐高温金属杯置于高压腔体内，在温度1450～1500℃、压强6.0～8.0gpa的条件下烧结15min，结合剂薄片熔化向金刚石微粉渗透流动扩散，将金刚石微粉的孔隙填满，金刚石微粉烧结成金刚石聚晶并与硬质合金基座结合为一体，从而获得金刚石切削齿。实施例4ni金属氧化物粉末通过预压形成结合剂薄片，厚度为1.0mm，其直径与硬质合金基座相同；将结合剂薄片放入高温真空炉，真空状态下加热至600～900℃，并保温30min，进行净化处理；结合剂薄片放在硬质合金基座上，结合剂薄片上铺装金刚石微粉，上述三种材料置于耐高温金属杯中，并盖上盖杯，耐高温金属杯的材质为ti；上述装载有金刚石微粉、结合剂薄片和硬质合金基座的耐高温金属杯置于高压腔体内，在温度1400～1500℃、压强5.5～7.0gpa的条件下烧结10min，结合剂薄片熔化向金刚石微粉渗透流动扩散，将金刚石微粉的孔隙填满，金刚石微粉烧结成金刚石聚晶并与硬质合金基座结合为一体，从而获得金刚石切削齿。对比例金刚石结合剂粉末与金刚石微粉通过预混、三维混料等混料方式均匀的混合在一起；金刚石混合粉末放入高温真空炉，在真空状态下加热至600～900℃下保温3～6h，进行净化处理；将金刚石混合微粉放置在硬质合金基座上，然后置于耐高温金属杯中，并盖上盖杯；上述装载有金刚石微粉、结合剂粉末和硬质合金基座的耐高温金属杯置于高压腔体内，在温度1400～1500℃、压强5.5～8.0gpa的条件下烧结10～20min，从而获得金刚石切削齿。上述实施例1～4和对比例制备获得的金刚石切削齿，对其耐磨性和抗冲击性能进行检测，其检测结果如下：实施例1实施例2实施例3实施例4对比例耐磨性/万853658596405343抗冲击性/j7763605039综上所述，本发明取消金刚石微粉和结合剂的混料工艺，避免了混料不均所造成的结合剂偏析聚集现象，同时没有因混料而带来杂质的困扰。本发明通过高温将结合剂熔化，并在高压作用下以液相方式向金刚石层渗透，将金刚石微粉颗粒间的空隙填满，最终将金刚石层和硬质合金基座烧结成一体。通过本发明方法制备得到的金刚石切削齿与同类产品相比，金刚石聚晶层无结合剂局部聚集，金刚石架构均匀，无裂纹和微孔洞，耐磨性提高10％以上，抗冲击性提高15％以上，切削齿的生产良品率提高18％以上。需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关
技术领域：
的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。当前第1页1 2 3