[发明专利]一种中空结构的超硬材料聚晶多层复合片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中空结构的超硬材料聚晶多层复合片及其制备方法。所述的制备方法包括：1)根据聚晶层配方称取超硬磨料和粘结剂，混匀后作还原、高温净化，得到聚晶层混合粉料；2)将高度相同、口径不同的大、小两个金属杯同心放置并将其底部焊接，得到焊接后的金属杯；3)获得与前述聚晶层混合粉料相匹配且形状与焊接后的金属杯相匹配的硬质合金基体；4)向内层结构中填充氯化钠，装满后盖紧盖子；在外层结构中交替填充聚晶层混合粉料和硬质合金基体直至外层结构填满；5)将装满物料的金属杯进行还原、高温净化，在外层结构上加盖盖紧；6)将加盖后的金属杯置于介质中进行压制，取出后去除外层结构、内层结构及其中的氯化钠，即得。

技术领域

本发明涉及超硬复合材料的制备方法，具体涉及一种中空结构的超硬材料聚晶多层复合片的制备方法。

背景技术

多层结构的超硬材料聚晶复合材料兼顾了超硬材料的超高硬度和硬质合金的韧性，是一种又硬又坚韧的复合材料适于用来制造加工其它材料的工具，尤其是在加工切削硬质材料方面，具有无可比拟的优越性，占有不可替代的重要地位。正因如此，超硬材料在工业上获得了广泛应用。除了用来制造刀具之外也可以应用于耐磨领域，抵挡流体或者固体的长时间摩擦。如轴承等需要耐撞击抗磨损的部件就需要用到高耐磨性高抗压强度的超硬材料聚晶复合片。目前尚未见有制备中空结构的超硬材料聚晶多层复合片的方法的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的中空结构的超硬材料聚晶多层复合片及其制备方法。

本发明所述的中空结构的超硬材料聚晶多层复合片的制备方法，包括以下步骤：

1)根据所要制备的超硬材料聚晶复合片的聚晶层的配方称取超硬磨料和粘结剂，混合均匀后先置于氢气气氛中还原，然后再置于真空条件下进行高温净化，冷却，得到聚晶层混合粉料，备用；

2)选取高度相同、口径不同的大、小两个金属杯，将小金属杯置于大金属杯中且两者同心放置，然后将两个金属杯的底部焊接固定，得到焊接后的金属杯；所述焊接后的金属杯具有内层结构和外层结构，其中内层结构对应于小金属杯，外层结构对应于大金属杯，内、外层结构轴线相重合，内层结构和外层结构构成环形；

3)获得与前述聚晶层混合粉料相匹配且形状与焊接后的金属杯所呈现的环形相匹配的硬质合金基体；

4)向焊接后的金属杯的内层结构中填充氯化钠，装满后盖紧盖子；然后取聚晶层混合粉料置于焊接后的金属杯的外层结构中，铺平、压实，再放入硬质合金基体，压实；重复放入聚晶层混合粉料，铺平、压实后再放入硬质合金基体并压实的操作，直至外层结构填满；

5)将装满物料的金属杯置于氢气气氛中还原，然后再置于真空条件下进行高温净化，冷却后取出，在外层结构上加盖盖紧；

6)将加盖后的金属杯置于保温传压介质中，进行高温高压合成，在完成高温高压合成后，从保温传压介质中取出金属杯，磨去金属杯的外层结构露出交替的聚晶层与硬质合金基体层，之后在内层结构的杯盖上打孔，用水冲洗除去内层结构内的氯化钠，再除去内层结构，即得到中空结构的超硬材料聚晶多层复合片。

上述制备方法的步骤1)中，所述金刚石聚晶层的配方与现有技术相同，优选的配方按质量百分比计为：粘接剂0.1-15％、余量为超硬磨料。其中所述的粘接剂和超硬磨料的选择与现有技术相同，具体的，粘结剂可以是选自铁、钴和镍中的一种或两种以上的组合；超硬磨料可以是选自立方氮化硼、金刚石和二硼化钛中的一种或两种以上的组合，因此，本发明中所述的中空结构的超硬材料聚晶多层复合片是指中空结构的聚晶金刚石多层复合片或中空结构的聚晶立方氮化硼多层复合片。所述粘接剂和超硬磨料均以粉末形式参与配料，它们粒度的选择与现有技术相同，其中粘接剂的粒度优选为0.1-5μm，超硬磨料的粒度优选为0.5-30μm。