一种高把持力金刚石的合成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高把持力金刚石的合成工艺，包括以下步骤：准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉；将球形石墨粉和粉末触媒混合，静压，破碎成细颗粒，得到颗粒混合料；将颗粒混合料加入模具中，得到芯柱；将所得芯柱置于真空炉中高温除氧，冷却后装入合成块中，对其进行加热加压合成，得到具有高把持力金刚石；本发明专利技术的一种高把持力金刚石的制备工艺，能够保证合成前期的金刚石质量，又能合成出表面粗糙、具有划痕的金刚石，提高金刚石的把持力，增加金刚石模具的切割效率和寿命；采用本发明专利技术制备工艺得到的金刚石表面粗糙，加工的金刚石模具与胎体的结合力大，金刚石不会过早脱落，增加了金刚石模具的切割效率和寿命。

Synthesis of a high holding power diamond

The invention discloses a process for the synthesis of high pullout strength of diamond, which comprises the following steps: preparing 100 meshes and 300 mesh fine powder catalyst with spherical graphite powder; spherical graphite powder and mixed powder catalyst, static pressure, broken into fine particles, particles mixture; granular mixture into the mold get in, core; high temperature oxygen from column in vacuum furnace, cooling into the synthesis block, the heating with high pressure synthesis, the holding force of diamond; a high holding force of diamond preparation process, to ensure the quality of the diamond synthesis, and the synthesis of surface roughness with the diamond, scratches, improve the durability of diamond, diamond cutting efficiency and increase the mold life; diamond surface preparation obtained by the invention of the rough, and The bonding force between the diamond die and the carcass is great, and the diamond will not fall off prematurely, and the cutting efficiency and life of the diamond die are increased.

【技术实现步骤摘要】
一种高把持力金刚石的合成工艺
本专利技术涉及
，具体说是一种高把持力金刚石的合成工艺。
技术介绍
金刚石以其优异的力学、物理和化学性能，被广泛应用于钻探、石材加工、机械加工、电子工业和航天工业等领域，是现代工业不可缺少的工程材料，特别是作为超级磨料引入磨削工业使零件的加工效率和加工质量明显改善，同时还延长了砂轮寿命，提高了加工零件的尺寸稳定性。一般情况下，如果金刚石的晶形越规则、表面缺陷越少，其结晶质量就越高，但结晶质量高的金刚石虽然耐磨性较高，但其表面光滑，不够粗糙，与结合剂之间机械结合不牢。在磨削过程中，常常出现整个金刚石颗粒过早脱落的情况。据统计普通金刚石砂轮中有2/3的金刚石磨粒在尚未充分发挥磨削作用之前就过早脱落，大大缩短了使用寿命。传统磨料金刚石与胎体的结合强度往往较低，把持力差，易造成使用过程中金刚石过早脱落，严重影响了金刚石的使用效率。目前，针对以上存在的问题，仍没有发现很有效的解决方法。目前主要采用表面涂覆方法改变磨料表面状态，虽然能够部分解决把持力低的问题。但是，这种做法的成本较高，技术难度也较大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种高把持力金刚石的合成工艺。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高把持力金刚石的合成工艺，包括以下步骤：①准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉，其中粉末触媒的成分为铁基合金，球形石墨粉的杂质含量在30ppm以下；②将球形石墨粉和粉末触媒按照重量比7：3~6的比例加入三维混料机中混合3~5小时，静压后破碎成80目以内的细颗粒，得到颗粒混合料；③将步骤②所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱，芯柱的尺寸为Φ56mm×46.5mm，芯柱密度为2.80-3.00g/cm3；④将步骤③所得芯柱置于真空炉中，在1000~1050℃下真空处理8~10小时，用氢气还原的方法充分去除氧，在氮气保护下自然冷却至室温，出炉后真空包装，然后装入合成块中，对其进行加热，并采用六面顶压机对其进行加压合成，配合设计工艺在高温1200~1300℃和高压5.5~6.0GPa下，加热1440~1800秒，得到具有高把持力金刚石；其中六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以大于1MPa的速度从0加压到50MPa开始加热，停止加压，保持250~300秒后继续加压，并将压力在20秒内加压至78~80MPa，停止加压，保持320~350秒，再将压力在10秒内提高到87~92MPa，保持900~960秒，然后在180~600秒内匀速减压至卸压完成；六面顶压机的功率设定为：起始功率为7000~7900W，保持380~410秒，然后将功率在15秒内下调至6000~6500W，保持850~900秒，然后在120~540秒内匀速减至加热结束。优选的，步骤②中球形石墨粉和粉末触媒的重量比为7：5。优选的，步骤②中将均匀混合的球形石墨粉和粉末触媒静压后粉碎成40~50目以细颗粒。优选的，芯柱密度为2.80-2.85g/cm3。优选的，六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以2MPa的速度从0加压到50MPa开始加热，停止加压，保持280秒后继续加压，并将压力在20秒内加压至79MPa，停止加压，保持340秒，再将压力在10秒内提高到90MPa，保持950秒，然后在480秒内匀速减压至卸压完成。优选的，六面顶压机的功率设定为：起始功率为7500W，保持400秒，然后将功率在15秒内下调至6200W，保持880秒，然后在420秒内匀速减至加热结束。进一步优选的合成工艺，包括以下步骤：①准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉，其中粉末触媒的成分为铁基合金，球形石墨粉的杂质含量在30ppm以下；②将球形石墨粉和粉末触媒按照重量比7：5的比例加入三维混料机中混合3~5小时，静压后破碎成粉碎成50目以内的细颗粒，得到颗粒混合料；③将步骤②所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱，芯柱的尺寸为Φ56mm×46.5mm，芯柱密度为2.80g/cm3；④将步骤③所得芯柱置于真空炉中，在1040℃下真空处理9小时，用氢气还原的方法充分去除氧，在氮气保护下自然冷却至室温，出炉后真空包装，然后装入合成块中，对其进行加热，并采用六面顶压机对其进行加压合成，配合设计工艺在高温1250℃和高压5.8GPa下，加热1700秒，得到具有高把持力金刚石；其中六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以2MPa的速度从0加压到50MPa开始加热，停止加压，保持280秒后继续加压，并将压力在20秒内加压至79MPa，停止加压，保持340秒，再将压力在10秒内提高到90MPa，保持950秒，然后在480秒内匀速减压至卸压完成；六面顶压机的功率设定为：起始功率为7500W，保持400秒，然后将功率在15秒内下调至6200W，保持880秒，然后在420秒内匀速减至加热结束。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术的一种高把持力金刚石的制备工艺，工艺的前期为传统的工艺路线：一次功降功率曲线和二次超压压力曲线，能够使得金刚石的前期温度和压力稳定在金刚石稳定生长区，保证合成前期的金刚石质量，而合成步骤中最后的匀速卸压和匀速减功率的步骤既保证了金刚石合成后期的稳定生长区，保证金刚石的质量，又能合成出表面粗糙、具有划痕的金刚石，提高金刚石的把持力，增加金刚石模具的切割效率和寿命；采用本专利技术制备工艺得到的金刚石表面粗糙，加工的金刚石模具与胎体的结合力大，金刚石不会过早脱落，增加了金刚石模具的切割效率和寿命。本专利技术的制备工艺在传统工艺上进行了调整，工艺稳定，转化率高，晶型规则、冲击指数高并且表面粗糙，能满足市场上对金刚石高把持和耐磨的要求，大幅提高工具的使用效率。用专利技术的制备工艺得到的金刚石是国内外市场上紧缺的产品，能够给企业获得良好的经济效益，并且与传统工艺相比，用该工艺可控制高把持力金刚石合成，是对人造金刚石合成工艺的一项革新。附图说明图1为具有高把持力金刚石图；图2为单颗具有高把持力金刚石的放大图。具体实施方式四柱压机也叫四柱油压机。以下结合具体实施例来对本专利技术作进一步的描述。实施例1一种高把持力金刚石的合成工艺，包括以下步骤：①准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉，其中粉末触媒的成分为铁基合金，球形石墨粉的杂质含量在30ppm以下；②将球形石墨粉和粉末触媒按照重量比7：3的比例加入三维混料机中混合3小时，静压后破碎成80目以内的细颗粒，得到颗粒混合料；③将步骤②所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱，芯柱的尺寸为Φ56mm×46.5mm，芯柱密度为2.80g/cm3；④将步骤③所得芯柱置于真空炉中，在1000℃下真空处理8小时，用氢气还原的方法充分去除氧，在氮气保护下自然冷却至室温，出炉后真空包装，然后装入合成块中，对其进行加热，并采用六面顶压机对其进行加压合成，配合设计工艺在高温1200℃和高压5.5GPa下，加热1440秒，得到具有高把持力金刚石；其中六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以大于1MPa的速度从0加压到50MPa开始加热，停止加压，保持250秒后继续加压，并将压力在20秒内加压至78MPa，停止加压，保持320秒，再将压力在10秒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高把持力金刚石的合成工艺，其特征在于：包括以下步骤：①准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉，其中粉末触媒的成分为铁基合金，球形石墨粉的杂质含量在30ppm以下；②将球形石墨粉和粉末触媒按照重量比7：3~6的比例加入三维混料机中混合3~5小时，静压后破碎成80目以内的细颗粒，得到颗粒混合料；③将步骤②所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱，芯柱的尺寸为Φ56mm×46.5mm，芯柱密度为2.80‑3.00g/cm

【技术特征摘要】
1.一种高把持力金刚石的合成工艺，其特征在于：包括以下步骤：①准备100目以细的粉末触媒和300目以细的球形石墨粉，其中粉末触媒的成分为铁基合金，球形石墨粉的杂质含量在30ppm以下；②将球形石墨粉和粉末触媒按照重量比7：3~6的比例加入三维混料机中混合3~5小时，静压后破碎成80目以内的细颗粒，得到颗粒混合料；③将步骤②所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱，芯柱的尺寸为Φ56mm×46.5mm，芯柱密度为2.80-3.00g/cm3；④将步骤③所得芯柱置于真空炉中，在1000~1050℃下真空处理8~10小时，用氢气还原的方法充分去除氧，在氮气保护下自然冷却至室温，出炉后真空包装，然后装入合成块中，对其进行加热，并采用六面顶压机对其进行加压合成，配合设计工艺在高温1200~1300℃和高压5.5~6.0GPa下，加热1440~1800秒，得到具有高把持力金刚石；其中六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以大于1MPa的速度从0加压到50MPa开始加热，停止加压，保持250~300秒后继续加压，并将压力在20秒内加压至78~80MPa，停止加压，保持320~350秒，再将压力在10秒内提高到87~92MPa，保持900~960秒，然后在180~600秒内匀速减压至卸压完成；六面顶压机的功率设定为：起始功率为7000~7900W，保持380~410秒，然后将功率在15秒内下调至6000~6500W，保持850~900秒，然后在120~540秒内匀速减至加热结束。2.根据权利要求1所述的一种高把持力金刚石的合成工艺，其特征在于：步骤②中球形石墨粉和粉末触媒的重量比为7：5。3.根据权利要求1所述的一种高把持力金刚石的合成工艺，其特征在于：步骤②中将均匀混合的球形石墨粉和粉末触媒静压后粉碎成40~50目以细颗粒。4.根据权利要求1所述的一种高把持力金刚石的合成工艺，其特征在于：芯柱密度为2.80-2.85g/cm3。5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：林树忠，崔行宇，何文嵩，
申请(专利权)人：山东昌润钻石股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37