一種金剛石復合片的制造方法與流程

本發明屬于石油鉆探、工程機械技術領域，具體是石油鉆探、工程機械領域的聚晶金剛石復合片的制造方法。

背景技術：

傳統的聚晶金剛石復合片需要使用硬質合金基體作為基托，將金剛石微粉及結合劑通過高溫高壓方式生長在硬質合金基托上。由于硬質合金基體基托與聚晶金剛石復合層的殘余應力問題，使得傳統的金剛石復合片強度不是很高，韌性差。

為了提高硬質合金基托與聚晶金剛石復合層的結合強度，通過減少硬質合金基托與聚晶金剛石復合層的殘余應力，增加硬質合金基體與聚晶金剛石復合層的結合面積，來提高結合強度，降低殘余應力。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種強度高，韌性好，生產制造成本低的金剛石復合片制造方法。

本發明包括基體和復合層，所述的復合層是由碳化鎢微粉、金屬結合劑、晶粒長大抑制劑、金剛石微粉攪拌在一起燒結制成；復合層包括復合層I、復合層II、復合層III，復合層I、復合層II和復合層III順序壓覆在基體的上端，所述的復合層I與復合層II之間 粘接有金屬結合劑，所述的復合層II與復合層III之間粘接有金屬結合劑；復合層III設置有呈Π形狀且包覆復合層I、復合層II的結構。

優選的，所述的復合層由碳化鎢微粉、金屬結合劑、晶粒長大抑制劑、金剛石微粉先進行球磨細化處理，然后攪拌在一起燒結制成。

所述的碳化鎢微粉的粒度從粗向細分布，碳化鎢微粉的粒度從10微米到0.5微米分布。

復合層的制作步驟包括：

A、先將碳化鎢微粉進行酸堿處理，去除雜質，純凈水清洗干燥備用；

B、將金剛石微粉進行酸堿處理，清洗干燥備用；

C、將金屬結合劑在氫氣還原爐中600～900℃還原處理2～5小時，備用。

復合層的制作步驟如下：

將備用的碳化鎢微粉、金剛石微粉、金屬結合劑先進行球磨細化處理；

依次裝入預先沖壓成所需聚晶金剛石復合片外形的金屬鈮杯內，分層壓實定型。

復合層的制作步驟如下：

在溫度為1300-1950℃、壓力為6～7GPa的條件下，用六面頂壓機將分層壓實定型后的復合片外形高溫高壓燒結制得金剛石復合片。

本發明金剛石復合片，降低了傳統聚晶金剛石復合片的制造成本，避免了硬質合金基體基托與聚晶金剛石復合層的殘余應力，使得本發明的金剛石復合片強度高，韌性好。本發明采用多層不同粒度和硬度梯度的結構設計，在物理性能上形成了與聚晶金剛石層的良好過渡，具有較高的抗沖擊韌性和高抗彎強度等特點，從而進一步提高聚晶金剛石復合片的使用性能和使用壽命。

具體實施方式

下面將對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須作出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。

本發明包括基體和復合層，所述的復合層是由碳化鎢微粉、金屬結合劑、晶粒長大抑制劑、金剛石微粉攪拌在一起燒結制成；復合層包括復合層I、復合層II、復合層III，復合層I、復合層II和 復合層III順序壓覆在基體的上端，所述的復合層I與復合層II之間粘接有金屬結合劑，所述的復合層II與復合層III之間粘接有金屬結合劑；復合層III設置有呈Π形狀且包覆復合層I、復合層II的結構。

優選的，所述的復合層由碳化鎢微粉、金屬結合劑、晶粒長大抑制劑、金剛石微粉先進行球磨細化處理，然后攪拌在一起燒結制成。

所述的碳化鎢微粉的粒度從粗向細分布，碳化鎢微粉的粒度從10微米到0.5微米分布。

復合層的制作步驟包括：

A、先將碳化鎢微粉進行酸堿處理，去除雜質，純凈水清洗干燥備用；

B、將金剛石微粉進行酸堿處理，清洗干燥備用；

C、將金屬結合劑在氫氣還原爐中600～900℃還原處理2～5小時，備用。

復合層的制作步驟如下：

將備用的碳化鎢微粉、金剛石微粉、金屬結合劑先進行球磨細化處理；

依次裝入預先沖壓成所需聚晶金剛石復合片外形的金屬鈮杯內，分層壓實定型。

復合層的制作步驟如下：

在溫度為1300-1950℃、壓力為6～7GPa的條件下，用六面頂壓機將分層壓實定型后的復合片外形高溫高壓燒結制得金剛 石復合片。

本發明的金剛石復合片，降低了傳統聚晶金剛石復合片的制造成本，避免了硬質合金基體基托與聚晶金剛石復合層的殘余應力，使得本發明的金剛石復合片強度高，韌性好。本發明采用多層不同粒度和硬度梯度的結構設計，在物理性能上形成了與聚晶金剛石層的良好過渡，具有較高的抗沖擊韌性和高抗彎強度等特點，從而進一步提高聚晶金剛石復合片的使用性能和使用壽命。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。