[发明专利]一种石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片及其制备方法，属于功能材料技术领域。本发明通过在聚晶金刚石复合片的制备过程中加入石墨烯，石墨烯均匀分散到金刚石与催化剂的表面，金刚石颗粒互相挤压，伴随催化剂的催化，部分石墨烯转化为钻石烯把金刚石颗粒连接在一起，同时穿插在催化剂之间，剩余未能转化为钻石烯的石墨烯则穿插在金刚石颗粒间并与金刚石颗粒间的催化剂并存，形成穿插，穿插在催化剂中的钻石烯和石墨烯使催化剂与有色金属的切屑不再粘黏，从而使聚晶金刚石复合片具有优异抗粘黏性能和耐磨性能。实施例的结果显示，本发明提供的制备方法制备的石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片的磨耗比为2.5～3.0×10⁴。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片及其制备方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片是一种新型功能材料，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性和高导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料，其合成方法主要是将金刚石微粉与催化剂混合在高温高压条件下烧结在硬质合金衬底上。

聚晶金刚石复合片合成使用的催化剂通常是铁、钴、镍、锰等金属催化剂，金属催化剂的应用使得金刚石颗粒之间的界面存在金属成分，在聚晶金刚石复合片刀具切割铝合金或其他有色金属的过程中，低熔点的金属容易粘黏在刀具表面使得工件加工面产生不一致的纹路而影响刀具寿命。常用的方法是将金刚石颗粒间的催化剂脱除，使得有色金属不再黏刀，而将金刚石颗粒间的催化剂脱除会改变聚晶金刚石层的应力分布，容易使得聚晶金刚石复合片发生崩裂而作废。

因此，需要提供一种既无需脱除催化剂，又不会在切割有色金属时发生粘黏的聚晶金刚石复合片的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片及其制备方法，本发明提供的石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片具有优异的耐磨性能，且在切割过程中催化剂不会与有色金属发生粘黏，刀具不粘黏有色金属，其在切削加工中就不容易刮花工件，这样提高了石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片的使用寿命，能够用于制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯、催化剂和金刚石进行球磨，得到混合物料；

(2)将所述步骤(1)得到的混合物料进行氢化热处理，得到氢化物料；

(3)将所述步骤(2)得到的氢化物料进行烧结，得到石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片。

优选地，所述步骤(1)中球磨的转速为100～300转/分钟。

优选地，所述步骤(2)中氢化热处理的温度为600～1100℃，氢化热处理的时间为0.5～3.0小时。

优选地，所述步骤(3)中烧结的温度为1500～1700℃，烧结的压力为5.0～6.0GPa。

优选地，所述步骤(1)得到的混合物料中石墨烯、催化剂和金刚石的质量百分数为：金刚石90～96％，催化剂3～9.99％，石墨烯0.01～2％。

优选地，所述步骤(1)中金刚石为纳米金刚石微粉，所述金刚石的粒径为100～15000纳米。

优选地，所述步骤(1)中催化剂为铁、钴、镍、锰和镍钴合金中的一种或几种。

优选地，所述步骤(1)中催化剂的粒径为400～1000纳米。

优选地，所述步骤(1)中石墨烯为双层石墨烯、多层石墨烯或类石墨烯。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的石墨烯抗粘黏聚晶金刚石复合片。