[发明专利]高硬度PCD复合片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度PCD复合片及其制备方法，该制备方法包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到结合剂；4）将金刚石粉末、结合剂在1600‑1800℃、2×10¹¹Pa‑10×10¹¹Pa下烧结以制得所述高硬度PCD复合片。该PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。

技术领域

本发明涉及PCD刀具，具体地，涉及一种高硬度PCD复合片及其制备方。

背景技术

金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。刀具发展历程，从十九世纪末到二十世纪期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵问题，使金刚石刀具应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可高速切削获得很高加工精度加工效率。金刚石刀具上述特性由金刚石晶体状态决定。金刚石晶体，碳原子四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构结合力方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石PCD结构取向不一细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硬度PCD复合片及其制备方法，该PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高硬度PCD复合片的制备方法，包括：

1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；

2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；

3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到结合剂；

4）将金刚石粉末、结合剂在1600-1800℃、2×10¹¹Pa-10×10¹¹Pa下烧结以制得所述高硬度PCD复合片。

本发明还提供了一种高硬度PCD复合片，该高硬度PCD复合片通过上述的制备方法制备而得。

在上述技术方案，本发明首先通过溶胶-凝胶法制得干凝胶，接着通过热处理使得干凝胶分解成由多种氧化物组成的复合体，最后通过热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行组合形成结合剂，最后将结合剂、金刚石粉末煅烧制得高硬度PCD复合片；该结合剂能够使得制得的PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种高硬度PCD复合片的制备方法，包括：

1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；

2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；