[发明专利]制造包括至少一个致密材料块体的元件的方法

权利要求书

1.一种制造包括至少一个由分散于粘结相中的性质相同或不同的硬质颗粒构成的致密材料块体(1，40，50)的元件的方法，其中通过浸渗材料的浸渗可以使致密材料局部富集粘结相，其特征在于，在块体的全部或部分表面上沉积保护材料，并留出至少一个浸渗区域，所述保护材料能够阻止浸渗材料穿过保护材料已经沉积于其上的壁进行迁移，并可改变粘结相向块体的迁移动力学，然后块体(1)的表面(3)的至少一个浸渗区域(4)与能够使块体局部富集粘结相的浸渗材料(2)接触，随后与浸渗材料接触的块体经受由加热、保温以及冷却构成的适宜的热循环，从而使浸渗材料和块体的粘结相部分地或完全变为液态，以使得粘结相的富集仅仅通过浸渗区域发生。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热循环被实施，以使得在由致密材料块体和浸渗材料构成的组件中形成温度梯度，从而在块体和浸渗材料的界面处达到最小浸渗温度，并且在块体中，至少在所述界面附近，温度高于所述最小浸渗温度，以及在所述浸渗材料中，至少在所述界面附近，温度低于所述最小浸渗温度，或者所述热循环被实施，以使得处于液态的时间以及保持的温度产生对于所需的富集恰好足够的浸渗材料的液体量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述浸渗材料为由聚集的粉末混合物构成的片状件(2)，所述片状件(2)的一个表面与块体的表面接触。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述浸渗材料呈例如通过刷子、等离子喷射或激光喷射沉积到块体的表面上的覆盖层的形式。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，与浸渗材料(2)接触的块体(1)在处于受控气氛下或真空中的炉子(9)中被加热。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，构成块体的固体颗粒至少包括硬质金属碳化物颗粒，并且所述粘结相具有金属性质。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述块体进一步包括以直径计尺寸最高达到1毫米的天然或合成金刚石颗粒。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述浸渗材料由分散于粘结相中的硬质颗粒构成，其中所述颗粒和所述粘结相可与所述块体具有相同或不同的性质，以及可与所述块体具有相同或不同的配比，包括如果系统中具有共晶体，所述配比对应于共晶组分。

9.根据权利要求6至8中任意一项所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述浸渗材料的化学组分包含至少85％的在块体的金属碳化物和金属粘结相之间形成的共晶体，从而使得浸渗材料的粘结相和块体的粘结相之间的熔点之差小于200℃，并且包含不超过15％的选自于铜、硅、锰、铬、钼、钨、钒、铌、钽、钛、锆、铪的一种或多种金属元素，其余为杂质。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述浸渗温度为浸渗材料的共晶体的熔点Te。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，与浸渗材料接触的块体所经受的热循环包括将温度升高至保温温度Tm，其在一范围[浸渗材料的共晶温度Te；Te+100℃]内，保温时间作为块体和所需梯度的几何形状的函数设定为0-15分钟，然后首先快速冷却(大于40℃/分钟)至低于Te的温度，最后缓慢冷却(小于10℃/分钟)至环境温度。

12.根据权利要求6至11中任意一项所述的方法，其特征在于，构成块体的材料为WC-Co或WC-[Co和/或Ni和/或Fe]型金属陶瓷，可选地向其中加入金刚石颗粒，并且所述浸渗材料为WC-M型，M由选自钴、镍和铁的一种或多种金属构成。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，构成块体的金属陶瓷为WC-Co型，并且以重量百分比计包括不超过35％的钴，且浸渗材料中钴的含量以重量百分比计为35-65％。

14.根据权利要求6-13中任意一项所述的方法，其特征在于，所述保护层由氮化硼、石墨或氧化铝构成。

15.根据权利要求1至14中任意一项所述的方法，其特征在于，所述块体(40，50)为用于钻削工具的刀具，并且在块体的浸渗处理之后，在块体的一个表面(43)上沉积PDC(聚晶金刚石复合片)或TSP(热稳定聚晶金刚石)型带金刚石尖头(42，54)。