[发明专利]一种包镶聚晶金刚石材料及其制备方法、轴承及其制备方法

说明书

本发明提供了一种包镶聚晶金刚石材料，包括：聚晶金刚石；包镶在所述聚晶金刚石表面的复合层，所述复合层的成分包括：0～70wt％的碳化钨；0～5wt％磷；3～20wt％铁；3～20wt％钴；3～40wt％镍；10～60wt％铜。本发明提供了一种包镶聚晶金刚石材料并采用这种材料制备轴承，本发明利用了包镶聚晶金刚石材料的包镶特点解决了聚晶金刚石难以和其他金属材料或者碳化物基体等结合的缺点，同时包镶聚晶金刚石材中的复合层具有良好的耐磨性和韧性，使包镶聚晶金刚石材料在制备轴承中具有良好的应用前景。本发明还提供了一种包镶聚晶金刚石材料的制备方法和轴承及其制备方法。

技术领域

本发明涉及金刚石材料技术领域，尤其涉及一种包镶聚晶金刚石材料及其制备方法、轴承及其制备方法。

背景技术

在机械组装件中，轴承的使用提供了轴向部件的旋转，是动力传递的关键总承。机械传动中的径向轴承要求轴承材料的表面具有高硬度、高耐磨性以及低摩擦系数，同时要求轴承材料基体为调质后的合金钢以保证轴承组件的具有较高的强度和韧性。目前，通用的轴承材料主要为铬轴承钢Cr15SiMn，渗碳轴承钢20Cr2Mn2Mo，高温轴承钢Cr15Mo4以及以碳化钨为硬面材料的碳化钨轴承。

金刚石是一种理想的轴承材料，其具有极高的硬度、极低的摩擦系数以及极高的导热率。近年来，人造聚晶金刚石快速发展，金刚石复合片(PDC)得到了广泛的应用。PDC是利用高温、高压并在催化剂下将微米金刚石粉压制成型。高温高压烧结后的聚晶金刚石具有很强的金刚石碳-碳键组合。压制后的PDC经过线切割、磨削和抛光最终成型。PDC片一般由两部分组成，上表面为厚度1～2mm的金刚石层，基座为硬质合金。为了减少界面制备过程中产生的应力并增加结合强度，通常会在金刚石以及硬质合金基座之间设计添加过渡层。PDC片这种复合体将工作面的聚晶金刚石与具有一定强度和韧性的硬质合金基座形成一体，由于金刚石和大多数金属不润湿，PDC复合片的硬质合金基座提供了与整体工件其他部位连接的可能。

然而，由于PDC复合片内部的分层结构，钎焊或其他火焰焊接过程中的热应力和基体之间容易分层和断裂。而且，由于钴基聚晶金刚石的不耐高温性和脆性使其在制备轴承应用中也存在寿命缺陷以及易破碎的缺陷。

因此，如何采用金刚石材料制备力学性能较好的轴承成为本领域技术人员研究的热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种包镶聚晶金刚石材料及其制备方法、轴承及其制备方法，本发明提供的包镶聚晶金刚石材料制备得到的轴承具有良好的力学性能，使用寿命较长。

本发明提供了一种包镶聚晶金刚石材料，包括：

聚晶金刚石；

包镶在所述聚晶金刚石表面的复合层。

本发明对所述聚晶金刚石的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的聚晶金刚石即可，可由市场购买获得。在本发明中，所述聚晶金刚石是由金刚石粉与粘结剂在高温高压环境下烧结而成的复合材料。在本发明中，所述粘结剂可以为金属元素粘结剂，如钴、铁、镍或铁镍合金；也可以为碳化物形成元素粘结剂，如硅；还可以为碳酸盐，如碳酸钙。在本发明中，所述聚晶金刚石的耐高温性能优选＞1000℃。本发明对所述聚晶金刚石的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述种类的聚晶金刚石即可，可由市场购买获得。

在本发明中，所述聚晶金刚石的形状优选为片状，更优选为圆片状。在本发明中，所述片状的聚晶金刚石的厚度优选为3～10毫米，更优选为4～8毫米，最优选为5～6毫米。在本发明中，所述圆片状聚晶金刚石的直径优选为5～12毫米，更优选为6～10毫米，最优选为7～8毫米。