一种聚晶金刚石复合片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，所述聚晶金刚石复合片，包括：硬质合金层，设置在所述硬质合金层上的聚晶金刚石抗冲击层，及设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上的聚晶金刚石耐磨层；所述聚晶金刚石抗冲击层与所述聚晶金刚石耐磨层之间设置有多个支撑结构。本发明专利技术聚晶金刚石复合片，由于具有两层不同粒度的聚晶金刚石层，上层的聚晶金刚石耐磨层可以保证耐磨性，下层的聚晶金刚石抗冲击层以特殊的支撑结构对上层提供支撑，以最大程度提高抗冲击性能，从而达到兼顾耐磨性和抗冲击性的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超硬材料领域，尤其涉及一种聚晶金刚石复合片及其制备方法。
技术介绍
聚晶金刚石复合片（PDC-PolycrystallineDiamondCompact）是采用金刚石微粉与硬质合金基体为原料，在超高温高压（HTHP)条件下烧结而成的复合超硬材料。它既有金刚石的硬度与耐磨性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料。现有金刚石复合片多为一层均匀的聚晶金刚石层与硬质合金层结合而成，聚晶金刚石层的耐磨性能与抗冲击性能很大程度上受聚晶金刚石的粒度所影响，增大金刚石颗粒的粒度可以提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能，但是其耐磨性能相应的下降。故对于具有单层聚晶金刚石层的复合片而言，抗冲击性能与耐磨性能是一对矛盾体，很难得到兼顾。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，从而解决现有的聚晶金刚石复合片抗冲击性能与耐磨性能不能兼顾的问题。本专利技术的技术方案如下：一种聚晶金刚石复合片，包括：硬质合金层，设置在所述硬质合金层上的聚晶金刚石抗冲击层，及设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上的聚晶金刚石耐磨层；所述聚晶金刚石抗冲击层与所述聚晶金刚石耐磨层之间设置有多个支撑结构。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述支撑结构为设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上表面的柱状凸起；所述聚晶金刚石耐磨层下端上设置有与所述柱状凸起结合的凹陷。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述聚晶金刚石抗冲击层，按质量比，包括以下组分：5～25μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的结合剂5%～30%所述结合剂为金属结合剂，由Co、Ni或Fe金属颗粒组成。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述聚晶金刚石耐磨层，按质量比，包括以下组分：15～45μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的所述结合剂5%～30%。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述聚晶金刚石耐磨层的厚度为0.2～2.5mm。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述聚晶金刚石耐磨层与所述聚晶金刚石抗冲击层的厚度之比为0.2～2。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述柱状凸起高度为0.2～2mm。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述柱状凸起的上端为球形，所述柱状凸起的球形上端的半径为0.4～2mm。所述的聚晶金刚石复合片，其中，所述柱状凸起的球形上端的弧度为30～90°。一种聚晶金刚石复合片的制备方法，包括步骤：A、按比例将5～25μm粒度的金刚石颗粒和5～10μm粒度的结合剂混合均匀后加入模具中，再加入成型剂，通过模具预压制得第一粉层；B、将步骤A制得的第一分层放在硬质合金基座上，然后按比例将15～45μm粒度的金刚石颗粒和5～10μm粒度的结合剂混合均匀后，通过层铺法装填在步骤A制得的第一分层之上，形成第二粉层；C、将硬质合金基座、第一分层和第二粉层一起在1450～1600℃的温度和5.5～8.0GPa的压强条件下烧结5～30min，制备得到所述聚晶金刚石复合片。有益效果：本专利技术提供了一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，所述聚晶金刚石复合片，包括：硬质合金层，设置在所述硬质合金层上的聚晶金刚石抗冲击层，及设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上的聚晶金刚石耐磨层；所述聚晶金刚石抗冲击层与所述聚晶金刚石耐磨层之间设置有多个支撑结构。本专利技术聚晶金刚石复合片，由于具有两层不同粒度的聚晶金刚石层，上层的聚晶金刚石耐磨层可以保证耐磨性，下层的聚晶金刚石抗冲击层以特殊的支撑结构对上层提供支撑，以最大程度提高抗冲击性能，从而达到兼顾耐磨性和抗冲击性的效果。附图说明图1是本专利技术聚晶金刚石复合片较佳实施例的剖面结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种具有特殊复合金刚石层结构的聚晶金刚石复合片。如图1所示，所述聚晶金刚石复合片，包括：硬质合金层1，设置在硬质合金层1上的聚晶金刚石抗冲击层2，及设置在聚晶金刚石抗冲击层2上的聚晶金刚石耐磨层3。本专利技术的聚晶金刚石抗冲击层2为包含一定质量分数金刚石的过渡层，且聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石抗冲击层2和聚晶金刚石耐磨层3之间的结合界面为非平面界面，在界面处可以形成一定数量的高低分布的一定形状的支撑结构。简单的说，也就是聚晶金刚石抗冲击层2与聚晶金刚石耐磨层3之间设置有多个支撑结构。进一步的，所述聚晶金刚石抗冲击层，按质量比，包括以下组分：5～25μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的结合剂5%～30%；而所述聚晶金刚石耐磨层，按质量比，包括以下组分：15～45μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的所述结合剂5%～30%；其中，所述结合剂为金属结合剂，由Co、Ni或Fe金属颗粒组成。从组成成分上来看，本专利技术所述聚晶金刚石抗冲击层2也就是下层粗粒度聚晶金刚石层，而所述聚晶金刚石耐磨层3也即是上层细粒度聚晶金刚石层。优选的，如图1所示，所述支撑结构为设置在聚晶金刚石抗冲击层2上表面的柱状凸起21；所述聚晶金刚石耐磨层3下端上设置有与所述柱状凸起结合的凹陷（未标出）。本专利技术较佳实施例中，所述柱状凸起21嵌入到上层细粒度聚晶金刚石层内，增大两层聚晶金刚石的结合面积，当上层细粒度聚晶金刚石层受到外力的正面或侧面冲击时，柱状凸起21可以起到分散冲击力及支撑的作用，提升聚晶金刚石复合片整体的抗冲击性能，同时一定数量的柱状凸起可以将上层细粒度聚晶金刚石层分隔为若干个细小区域，当上层聚晶金刚石层受到外力冲击发生破损时，可以有效的切断破损的区域，减小冲击带来的破损面积。在本专利技术实施例中，上层细粒度聚晶金刚石层与下层粗粒度聚晶金刚石层之间的结合界面为非平面，下层粗粒度聚晶金刚石层形成一定数量的凸起型光滑的柱状凸起，柱状凸起成分与下层粗粒度聚晶金刚石相同，通过模压法或预成型法在上下两层金刚石层界面处成型，再通过高温高压烧结后形成，以一定数量、大小、间距和规律排布。具体的，所述聚晶金刚石耐磨层3的厚度为0.2～2.5mm；而聚晶金刚石抗冲击层2的厚度也为0.2～2.5mm，当两者组合在一起时，优选聚晶金刚石耐磨层3与聚晶金刚石抗冲击层3的厚度之比为0.2～2。进一步的，所述柱状凸起高度为0.2～2mm。所述柱状凸起的数量为2～30个。进一步的，所述柱状凸起的上端优选为球形，所述柱状凸起的球形上端的半径（球半径）为0.4～2mm，所述柱状凸起的球形上端的弧度为30～90°。进一步的，所述柱状凸起中心点位于不同半径的圆周上，同一圆周上柱状凸起数量为3～15个，形状一致且均匀分布；不同圆周上的柱状凸起大小可以一致或不一致，不同圆周上柱状凸起位置可以为沿径向对齐或错开分布。本专利技术实施例还提供了一种聚晶金刚石复合片的制备方法，包括步骤：S1、按比例将5～25μm粒度的金刚石颗粒和5～10μm粒度的结合剂混合均匀后加入模具中，再加入成型剂，通过模具预压制得第一粉层；其中，5～25μm粒度的金刚石颗粒和5～10μm粒度的结合剂的比例参照上述组分的质量比范围。加入成型剂有助于固化成型，所述成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括：硬质合金层，设置在所述硬质合金层上的聚晶金刚石抗冲击层，及设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上的聚晶金刚石耐磨层；所述聚晶金刚石抗冲击层与所述聚晶金刚石耐磨层之间设置有多个支撑结构。

【技术特征摘要】
1.一种聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括：硬质合金层，设置在所述硬质合金层上的聚晶金刚石抗冲击层，及设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上的聚晶金刚石耐磨层；所述聚晶金刚石抗冲击层与所述聚晶金刚石耐磨层之间设置有多个支撑结构。2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述支撑结构为设置在所述聚晶金刚石抗冲击层上表面的柱状凸起；所述聚晶金刚石耐磨层下端上设置有与所述柱状凸起结合的凹陷。3.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石抗冲击层，按质量比，包括以下组分：5～25μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的结合剂5%～30%所述结合剂为金属结合剂，由Co、Ni或Fe金属颗粒组成。4.根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石耐磨层，按质量比，包括以下组分：15～45μm粒度的金刚石颗粒70%～95%5～10μm粒度的所述结合剂5%～30%。5.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石耐磨层的厚度为0.2～2.5mm。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家剑，陈惠，李尚劼，
申请(专利权)人：深圳市海明润超硬材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44