[发明专利]聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片及其制备方法，聚晶金刚石复合片包括聚晶金刚石和硬质合金基体，聚晶金刚石烧结在硬质合金基体上。聚晶金刚石由至少一种金刚石粉末烧结而成，按总重量百分数为100wt％计，聚晶金刚石包括90wt％～99wt％第一金刚石粉末和1wt％～10wt％第二金刚石粉末。第一金刚石粉末Dsubgt;50/subgt;≥20um，第二金刚石粉末Dsubgt;50/subgt;≤5um，采用以上方案，金刚石粉末混合料粒度分布呈现双峰，用小粒径粉末对大粒径粉末之间间隙的填充，填充效果更紧密，聚晶金刚石内的钴相含量减小，提高聚晶金刚石耐磨性的同时，两个相邻的大粒径粉末之间更加临近，烧结后更容易形成粒径更大的晶粒，更多金刚石‑金刚石键合(D‑D键)，提高聚晶金刚石的抗冲击性。

技术领域

本发明涉及超硬材料领域，具体是涉及一种聚晶金刚石、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采用金刚石微粉和硬质合金基体在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削工具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。

现在行业内主要通过三项评价指标评价聚晶金刚石复合片的切削效率和使用寿命，三项评价指标分别为：耐磨性、抗冲击性和耐热性，在本领域技术人员可知，合成后的聚晶金刚石复合片中，金刚石层中的金刚石的体积分数越高，耐磨性越好，因此在生产过程中将多种不同的金刚石微粉粒径混合，通过小颗粒的金刚石微粉对大颗粒金刚石微粉之间的间隙的填充，形成理论上最密实的填充密度，对该种组成方式中的金刚石混合料的力度分布测试得知，该种金刚石混合料的粒度分布呈现一种正态分布的单峰模型。

但是具有高体积分数聚晶金刚石层的抗冲击性往往不高，因为在实际的生产过程中上述通过多种不同粒度的金刚石微粉在烧结后形成许多粒径大小不一的晶粒，影响聚晶金刚石复合片最终的抗冲击性。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种同时具有良好耐磨性和抗冲击性的聚晶金刚石。

本发明的第二目的是一种包括上述聚晶金刚石的聚晶金刚石复合片。

本发明的第三目的是提供上述聚晶金刚石复合片的制备方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的聚晶金刚石由至少一种金刚石粉末烧结而成，按总重量百分数为100wt％计，聚晶金刚石包括90wt％～99wt％第一金刚石粉末和1wt％～10wt％第二金刚石粉末，第一金刚石粉末D₅₀≥20um，第二金刚石粉末D₅₀≤5um，聚晶金刚石的粒度分布图中含有至少两个峰值。

进一步的方案是，按总重量百分数为100wt％计，聚晶金刚石包括90wt％～99wt％15微米～25微米的第一金刚石粉末和1wt％～10wt％1微米～3微米的第二金刚石粉末。

进一步的方案是，1wt％～10wt％第二金刚石粉末包括2wt％1微米～3微米的第三金刚石粉末和3wt％3微米～5微米的第四金刚石粉末。

由上述方案可见，当聚晶金刚石中占比为90wt％～99wt％的第一金刚石粉末D₅₀≥20um且占比为1wt％～10wt％第二金刚石粉末D₅₀≤5um时，金刚石粉末混合料粒度分布呈双峰，通过使用两种粒径大小相差较大的粉末实现用粒径更小的粉末对大粒径的粉末之间的间隙填充，使得填充效果更加紧密，在粉末烧结的过程中，该种使用少量的细粉末填充在粗粉末的间隙，保证烧结后聚晶金刚石中金刚石相的体积分数，并且聚晶金刚石内的钴相含量减小，提高聚晶金刚石的耐磨性的同时，小粒径的填充使得两个相邻的大粒径粉末之间更加临近，在超高压下形成更多D-D键，烧结后行成粒径更大的晶粒，进而提高由于晶粒尺寸变大而提高材料的断裂韧性，即提高聚晶金刚石的抗冲击性。