[发明专利]一种高性能PCD刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能PCD刀具，属于超硬材料加工领域。

背景技术

聚晶金刚石(PCD)刀具是通过把PCD复合片焊接到硬质合金或者钢的刀体上制成的刀具。由于PCD复合片将单晶金刚石的高硬度、耐磨性、低摩擦系数和强度与碳化钨硬质合金的高抗弯强度进行了结合，复合片的碳化钨硬质合金层为金刚石层提供了机械支持，增加了它的抗弯强度，同时硬质合金层易于焊接，使制作成品刀具变得容易。

PCD复合片的特点，具有极高硬度和独特机械性能的PCD复合片是将金刚石微粉添加一定的金属钴与硬质合金基体在超高压高温条件下烧结而成的。在此条件下，金刚石颗粒之间直接烧结在一起形成D-D结合结构，从而得到性能优越的聚晶金刚石层，聚晶金刚石的显微组织是由具有相连骨架结构的金刚石相和弥散分布的“小岛状”金属钴相组成。金刚石颗粒完成烧结后，整个聚晶金刚石层的性能完全依赖于金刚石骨架的结合程度，与弥散分布的金属钴相无关。

PCD刀具用作工具工作时，其与工件接触的工作点附近温度很高，而金刚石的热膨胀系数只是钴的十分之一，钴相的膨胀远大于金刚石骨架的膨胀，产生热应力，热应力达到一定值后，会破坏金刚石骨架，使聚晶金刚石层出现裂纹，造成PCD刀具刃口崩刃或破裂。

PCD刀具切削工件时，由于金刚石与金属钴的硬度差别非常大，而金属钴又分散存在于金刚石颗粒之间，因此会造成加工件表面出现横纹，加工件表面光洁度不高，PCD切屑后加工件表面亮度不够。

因此，PCD刀具刃口处的聚晶金刚石层结构需要改善，以便消除PCD刀具在使用过程中由于金属钴的存在造成的损害。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能PCD刀具，采用该方法能够将PCD刀具刃口处聚晶金刚石层中的金属钴去除，从而避免金属钴的存在对PCD刀具刃口造成崩刃或破裂，以及提高加工件表面亮度。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种高性能PCD刀具，其特征在于，其制作方法包括以下步骤:

1)提供一种PCD刀具,包括刀具基体以及焊接在刀具基体上的PCD刀片，所述PCD刀片由刀片基体与聚晶金刚石层组成；

2)在PCD刀具的除聚晶金刚石层以外的部分的外表面上喷涂特氟龙形成一保护层；

其中，PCD刀具的除聚晶金刚石层以外的部分具体是指刀具基体及刀片基体；

3)配置具有强腐蚀性的去钴溶液；将经过步骤2)处理后的PCD刀具放入去钴溶液中，温度50-90℃，均匀搅拌去钴溶液0.5-3小时；然后取出PCD刀具，清洗处理至中性；最后去除PCD刀具的外表面上喷涂的特氟龙，即得。

作为优选，在步骤1)中，所述PCD刀片的总厚度为1.5mm，其中,聚晶金刚石层的厚度0.6mm。

作为优选，在步骤1)中，所述刀具基体为WC/Co硬质合金,所述刀片基体为WC/Co硬质合金。

作为优选，在步骤2)中，在喷涂特氟龙前，先将PCD刀具依次经过清洗液超声波清洗10-15分钟，去离子水漂洗3-5次，放入真空干燥箱中120℃烘干1小时。

作为优选，在步骤2)中，喷涂特氟龙的过程如下：采用分散体涂层喷涂，将PCD刀具的除聚晶金刚石层以外的部分的外表面上喷涂特氟龙形成一保护层，保护层厚度控制在0.05-0.1mm；然后将PCD刀具放在烘炉中加热，温度控制在100℃以下，直至大部分的溶剂挥发，最后再经过200℃、30分钟的高温固化即可。

作为优选，在步骤3)中，去钴溶液为强腐蚀性化学溶液，其配方为：98％浓硫酸10-15at.％，硝酸20-30at.％，磷酸10-15at.％，双氧水10-15at.％，以纯净水作溶剂。

作为优选，在步骤3)中，PCD刀具的前刀面的聚晶金刚石层中金属钴元素的去除宽度1-3mm，PCD刀具的后刀面的聚晶金刚石层中金属钴元素的去除厚度为0.05-0.1mm。

本发明的有益效果在于：