聚晶金刚石复合片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种聚晶金刚石复合片。本实用新型专利技术聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体层和聚晶金刚石层，其特征在于：还包括应力传输层，且所述硬质合金基体层、所述应力传输层和所述聚晶金刚石层依次层叠结合。上述聚晶金刚石复合片通过在聚晶金刚石层与硬质合金基体层增设了应力传输层，从而能够有效将聚晶金刚石层与硬质合金基体层界面处的残余应力分散至硬质合金基体层，极大地减少了界面残余应力对聚晶金刚石层的影响；同时应力传输层增强了聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合强度。

pDC

The utility model discloses a polycrystalline diamond composite sheet. The utility model is characterized in that the stress transmission layer is also included, and the cemented carbide matrix layer, the stress transmission layer and the polycrystalline diamond layer are sequentially combined. The polycrystalline diamond composite sheet added the stress transfer layer on the polycrystalline diamond layer and the cemented carbide substrate, thus effectively dispersing the residual stress at the interface between the polycrystalline diamond layer and the cemented carbide substrate to the cemented carbide substrate, which greatly reduces the influence of the interfacial residual stress on the polycrystalline diamond layer. At the same time, the stress transport layer enhanced the bonding strength between the polycrystalline diamond layer and the cemented carbide substrate.

【技术实现步骤摘要】
聚晶金刚石复合片
本技术属于超硬复合材料
，具体的是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(PolycrystallineDiamondCompacts，简称PDC复合片)是由硬质合金层与聚晶金刚石层组成的超硬复合材料，其具备了金刚石的高耐磨性和硬质合金的韧性、可焊接性特点。而且，金刚石具有高导热性的优点，在刀具材料的切削使用过程中及时将热量导出，减少热量在聚晶金刚石复合片局部的富集，延长复合片的使用寿命。因此，聚晶金刚石复合片被作为优良的切削刀具材料而被广泛应用，尤其在石油、地质钻探和机械加工行业。在复合片的使用过程中，聚晶金刚石层因具有接近金刚石的硬度、高耐磨性特性而被用来直接与物件接触，对物件进行施力破坏。然而，复合片的失效形式主要表现为聚晶金刚石层边缘破裂或沿界面处大面积脱落。复合片失效的原因主要是由于聚晶金刚石层与硬质合金基体之间物理特性的差异，例如热膨胀系数，在成品复合片中，尤其在聚晶金刚石层与硬质合金基体之间界面处，保留了大量的热残余应力。热残余应力的存在对复合片是有害的，在使用复合片的过程中，在外来冲击力不断的作用下，容易引起裂纹在边缘部分产生，导致边缘区域蹦刃，严重者甚至造成聚晶金刚石层部分脱落。因此，如何尽量降低界面处的残余应力的大小，优化其在界面处的分布，是提高复合片中聚晶金刚石层与硬质合金基体之间结合强度的有效措施。目前，针对结合强度这一问题普遍采用的方法为添加应力传输层以实现残余应力在硬质合金基体与聚晶金刚石层之间的有效过渡。如在公开的一专利技术专利中，其在聚晶金刚石层与硬质合金基体之间增设了一层含有碳化钨的应力传输层，以实现缓解聚晶金刚石层与硬质合金基体界面之间残余应力的危害，提高硬质合金基体与聚晶金刚石层之间的结合力。但是经研究发现，虽然该应力传输层能够在一定程度的缓解界面之间的残余应力危害，但是应力传输层中是通过采用碳化钨对金刚石的掺杂，使得残余应力在应力传输层与聚晶金刚石层之间的跨度范围仍然较大，对界面之间的残余应力危害消除效果依然不理想。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚晶金刚石复合片及其制备方法，以解决现有聚晶金刚石复合片在硬质合金基体与聚晶金刚石层界面之间残余应力危害消除效果依然不理想的技术问题。为了实现上述技术目的，本技术的一方面，提供了一种聚晶金刚石复合片。所述聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体层和聚晶金刚石层，还包括应力传输层，且所述硬质合金基体层、所述应力传输层和所述聚晶金刚石层依次层叠结合。本技术的另一方面，提供了一种聚晶金刚石复合片的制备方法，包括如下步骤：将金刚石粉体层、应力传输层和硬质合金基体层依次顺序层叠，形成聚晶金刚石复合片的前驱体；将所述前驱体所处的环境进行抽真空处理，后按照聚晶金刚石生成条件进行烧结处理。与现有技术相比，上述聚晶金刚石复合片通过在聚晶金刚石层与硬质合金基体层增设了应力传输层，从而能够有效将聚晶金刚石层与硬质合金基体层界面处的残余应力分散至硬质合金基体层，极大地减少了界面残余应力对聚晶金刚石层的影响；另一方面，应力传输层增强了聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合强度。上述聚晶金刚石复合片制备方法将是将金刚石粉体层、应力传输层和硬质合金基体层一体烧结形成，因此，使得应力传输层能够有效连接结合聚晶金刚石层与硬质合金基体层，从而能充分发挥应力传输层的作用，能够将聚晶金刚石层与硬质合金基体层界面处的残余应力分散至硬质合金基体层，极大地减少了界面残余应力对聚晶金刚石层的影响；同时增强了聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合强度。另外，其制备方法工艺条件易控，制备的聚晶金刚石复合片性能稳定。附图说明图1是本技术实施例聚晶金刚石复合片的一种结构示意图；图2是本技术实施例聚晶金刚石复合片的另一种结构示意图。具体实施方式为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。一方面，本技术实施例提供了一种聚晶金刚石复合片。所述聚晶金刚石复合片的结构如图1所示，其包括硬质合金基体层1，应力传输层2和聚晶金刚石层3。沿硬质合金基体层1中心向表面延伸的方向，在硬质合金基体层1的一表面上依次顺序层叠结合应力传输层2和硬质合金基体层1。其中，上述聚晶金刚石复合片所含的硬质合金基体层1可以是选用常规的聚晶金刚石复合片所含的硬质合金基体。一实施例中，该硬质合金基体层1的材料为碳化钨颗粒与钴粉的混合物，具体实施例中，钴粉在硬质合金基体层1中的质量百分数为15％-30％。上述聚晶金刚石复合片所含的应力传输层2层叠结合在硬质合金基体层1和聚晶金刚石层3之间，起到应力传输分散作用，能够有效将硬质合金基体层1和聚晶金刚石层3界面处残余应力传递至硬质合金基体层1内，避免残余应力伤害，提高上述聚晶金刚石复合片的结构稳定性。同时，应力传输层2起到增强连接的作用，增强了聚晶金刚石层3与硬质合金基体层1的结合强度。一实施例中，上述应力传输层2为钨层，在具体实施例中，该钨层为多孔钨金属层。在另一实施例中，该应力传输层2如钨层的厚度为5-15μm。通过对应力过度层2的材料和厚度控制和优化，能够提高该应力传输层2分散残余应力的作用，降低残余应力伤害。另外，将应力传输层2设置成多孔钨层，除了能够有效分散界面处的残余应力，还能为钴金属从硬质合金基体层1向应力过度层2内迁移提供迁移通道，从而提高应力传输层2中钴金属的含量，以提高应力过度层2连接硬质合金基体层1与聚晶金刚石层3之间的结合强度。上述聚晶金刚石复合片所含的聚晶金刚石层3可以是常规的聚晶金刚石层结构。在一实施例中，上述聚晶金刚石层3包括层叠结合的第一聚晶金刚石层31和第二聚晶金刚石层32，如图2所示。其中，第二聚晶金刚石层32具有相对的两个表面，其中一表面与第一聚晶金刚石层31，另一表面为凸面320，此时，该第二聚晶金刚石层32就是一凸体，且所述应力传输层2层叠结合在所述第二聚晶金刚石层32的凸面320上，也即是该应力传输层2依着凸面320的形状而贴合，因此，此时应力传输层2外表面也出现出凸面320的形状。那么硬质合金基体层1与所应力传输层2层叠结合的表面为凹面10，且所述凹面10与所述凸面320相配，凹面10与凸面320两者无缝层叠结合为一体。该第二聚晶金刚石层32含有凸面320凸起延伸至硬质合金基体层1内，这样，聚晶金刚石层3与硬质合金基体层1界面之间的残余应力能够更有效通过凸起和应力传输层2协同作用，能够提供分散残余应力的作用，将硬质合金基体层1和聚晶金刚石层3界面处的残余应力更有效的分散至硬质合金基体层1内，而且，该具有该凸面320的凸起增大了与硬质合金基体层1之间的接触面积，从而提高上述聚晶金刚石层3与硬质合金基体层1之间结合强度，提高上述聚晶金刚石复合片的结构稳定性。一实施例中，上述第二聚晶金刚石层32含有凸面320为圆锥形凸面，那么此时，上述具有该凸面320的凸起为圆锥体，也即是该应力传输层2依着圆锥形凸面320的形状而贴合，因此，此时应力传输层2外表面也出现出圆锥形凸面32本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体层和聚晶金刚石层，其特征在于：还包括应力传输层，且所述硬质合金基体层、所述应力传输层和所述聚晶金刚石层依次层叠结合；所述聚晶金刚石层包括层叠结合的第一聚晶金刚石层和第二聚晶金刚石层，且所述第二聚晶金刚石层的与所述第一聚晶金刚石层结合面相对的表面为凸面，所述应力传输层层叠结合在所述凸面上，所述硬质合金基体层与所述应力传输层层叠结合的表面为凹面，且所述凹面与所述凸面相配。

【技术特征摘要】
1.一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体层和聚晶金刚石层，其特征在于：还包括应力传输层，且所述硬质合金基体层、所述应力传输层和所述聚晶金刚石层依次层叠结合；所述聚晶金刚石层包括层叠结合的第一聚晶金刚石层和第二聚晶金刚石层，且所述第二聚晶金刚石层的与所述第一聚晶金刚石层结合面相对的表面为凸面，所述应力传输层层叠结合在所述凸面上，所述硬质合金基体层与所述应力传输层层叠结合的表面为凹面，且所述凹面与所述凸面相配。2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述应力传输层为钨...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，谷继腾，杨扬，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44