人造金刚石合成块制造技术

本实用新型专利技术提出一种人造金刚石合成块。人造金刚石合成块包括外壳、碳模、至少一层金刚石粉末层和至少一层结合剂层以及两个导电圈。外壳呈筒状结构并具有筒腔。碳模设于外壳的筒腔内，且碳模具有容置空间。金刚石粉末层和结合剂层分别设于碳模的容置空间内，且金刚石粉末层和结合剂层交替层叠布置。导电圈设于外壳的筒腔内，两个导电圈分别位于碳模的上方和下方。人造金刚石合成块被配置为经由高温高压烧结而形成人造金刚石聚晶。据此，相比于现有合成块的将金刚石粉末与多种结合剂混合后填充入碳模的设计，本实用新型专利技术能够显著降低人造金刚石合成块的碳模内填充的结合剂的占比，从而提升人造金刚石聚晶产品的耐磨性，进而延长产品寿命。

【技术实现步骤摘要】
人造金刚石合成块
本技术涉及超硬材料
，尤其涉及一种人造金刚石合成块。
技术介绍
人造金刚石聚晶广泛应用于地质钻探、石油开采、宝石加工、机械加工、拉丝模具、修整工具等领域。现有的人造金刚石聚晶产品通常采用几种热膨胀系数接近金刚石的结合剂和金刚石粉末在高温高压下烧结而成。这种传统人造金刚石聚晶的耐热性较好，但是由于添加的结合剂较多，结合剂的重量比通常达到15％～20％，导致人造金刚石聚晶产品的耐磨性较低，磨耗比通常只有30000～100000，产品寿命短限制了其应用。再者，由于添加的结合剂较多，烧结后的产品内部组织金刚石颗粒堆积的致密程度较差，产品经抛光后的光洁度较差，难以满足部分特殊领域对于产品光洁度的要求。
技术实现思路
本技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种结合剂占比较少而使耐磨性较高的人造金刚石合成块。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：根据本技术的一个方面，提供一种人造金刚石合成块。其中，所述人造金刚石合成块包括外壳、碳模、至少一层金刚石粉末层和至少一层结合剂层以及两个导电圈。所述外壳呈筒状结构并具有筒腔。所述碳模设于所述外壳的筒腔内，且所述碳模具有容置空间。所述金刚石粉末层和所述结合剂层分别设于所述碳模的容置空间内，且所述金刚石粉末层和所述结合剂层交替层叠布置。所述导电圈设于所述外壳的筒腔内，所述两个导电圈分别位于所述碳模的上方和下方。其中，所述人造金刚石合成块被配置为经由高温高压烧结而形成人造金刚石聚晶。根据本技术的其中一个实施方式，所述金刚石粉末层与所述结合剂层的重量比为90:10～97:3。根据本技术的其中一个实施方式，所述金刚石粉末层的金刚石颗粒的粒度为30μm～40μm。根据本技术的其中一个实施方式，所述结合剂层包含500目以下的金属硅粉。根据本技术的其中一个实施方式，所述人造金刚石合成块包括一层所述金刚石粉末层和一层所述结合剂层，所述结合剂层设于所述碳模的容置空间的底部，所述金刚石粉末层设于所述结合剂层顶部与所述碳模的容置空间的顶部之间。根据本技术的其中一个实施方式，所述金刚石粉末层和所述结合剂层的层状结构的铺设方向垂直于所述外壳的筒状结构的轴线方向。或者，所述金刚石粉末层和所述结合剂层的层状结构的铺设方向平行于所述外壳的筒状结构的轴线方向。或者，所述金刚石粉末层和所述结合剂层的层状结构的铺设方向与所述外壳的筒状结构的轴线方向相对倾斜布置。根据本技术的其中一个实施方式，所述金刚石粉末层的金刚石颗粒的表面设有镀层。根据本技术的其中一个实施方式，所述镀层的厚度为0.1μm～1.5μm。根据本技术的其中一个实施方式，所述镀层的材质包含钛、钨或者钛钨合金。根据本技术的其中一个实施方式，所述镀层被配置为采用真空环境中的镀覆工艺设于所述金刚石粉末层的金刚石颗粒的表面。由上述技术方案可知，本技术提出的人造金刚石合成块的优点和积极效果在于：本技术提出的人造金刚石合成块包括外壳、碳模、金刚石粉末层、结合剂层和导电圈。碳模设于外壳的筒腔内。金刚石粉末层和结合剂层分别设于碳模的容置空间内且交替层叠布置。据此，通过将金刚石粉末与结合剂以交替布置的层状结构设置在碳模的容置空间内的设计，相比于现有合成块的将金刚石粉末与多种结合剂混合后填充入碳模的设计，本技术能够显著降低人造金刚石合成块的碳模内填充的结合剂的占比，从而提升人造金刚石聚晶产品的耐磨性，进而延长产品寿命。附图说明通过结合附图考虑以下对本技术的优选实施方式的详细说明，本技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：图1是根据一示例性实施方式示出的一种人造金刚石合成块的剖视图。附图标记说明如下：100.人造金刚石合成块；110.金刚石粉末层；120.结合剂层；130.碳模；140.外壳；150.导电圈。具体实施方式体现本技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本技术。在对本技术的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本技术的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本技术的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本技术范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本技术的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本技术的范围内。参阅图1，其代表性地示出了采用本技术提出的人造金刚石合成块100的剖视图。在该示例性实施方式中，本技术提出的人造金刚石合成块100是以应用于地质钻探、石油开采、宝石加工、机械加工、拉丝模具、修整工具等领域的人造金刚石合成块为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本技术的人造金刚石合成块100应用于其他类型的装置或其他工艺中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本技术提出的人造金刚石合成块100的原理的范围内。如图1所示，在本实施方式中，本技术提出的人造金刚石合成块100主要包括外壳140、碳模130、一层金刚石粉末层110、一层结合剂层120以及两个导电圈150。具体而言，外壳140大致呈筒状结构(例如圆筒状结构)并具有筒腔。碳模130设置在外壳140的筒腔内，且碳模130具有容置空间。金刚石粉末层110和结合剂层120分别设置在碳模130的容置空间内，且金刚石粉末层110和结合剂层120交替层叠布置。其中，金刚石粉末层110是由金刚石粉末呈层状结构地铺设在碳模130的容置空间内而成，结合剂层120是由结合剂呈层状结构地铺设在碳模130的容置空间内而成。导电圈150设置在外壳140的筒腔内，两个导电圈150分别位于碳模130的上方和下方。据此，通过将金刚石粉末与结合剂以交替布置的层状结构设置在碳模130的容置空间内的设计，相比于现有合成块的将金刚石粉末与多种结合剂混合后填充入碳模的设计，本技术能够显著降低人造金刚石合成块的碳模内填充的结合剂的占比，从而提升人造金刚石聚晶产品的耐磨性，进而延长产品寿命。较佳地，在本实施方式中，金刚石粉末层110与结合剂层120的重量比，即设置在碳模130的容置空间内的金刚石粉末与结合剂的重量比，可以优选为90:10～97:3。较佳地，在本实施方式中，金刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人造金刚石合成块，其特征在于，所述人造金刚石合成块包括：/n外壳，呈筒状结构并具有筒腔；/n碳模，设于所述外壳的筒腔内，且所述碳模具有容置空间；/n至少一层金刚石粉末层和至少一层结合剂层，分别设于所述碳模的容置空间内，且所述金刚石粉末层和所述结合剂层交替层叠布置；以及/n两个导电圈，设于所述外壳的筒腔内，所述两个导电圈分别位于所述碳模的上方和下方；/n其中，所述人造金刚石合成块被配置为经由高温高压烧结而形成人造金刚石聚晶。/n

【技术特征摘要】
1.一种人造金刚石合成块，其特征在于，所述人造金刚石合成块包括：
外壳，呈筒状结构并具有筒腔；
碳模，设于所述外壳的筒腔内，且所述碳模具有容置空间；
至少一层金刚石粉末层和至少一层结合剂层，分别设于所述碳模的容置空间内，且所述金刚石粉末层和所述结合剂层交替层叠布置；以及
两个导电圈，设于所述外壳的筒腔内，所述两个导电圈分别位于所述碳模的上方和下方；
其中，所述人造金刚石合成块被配置为经由高温高压烧结而形成人造金刚石聚晶。


2.根据权利要求1所述的人造金刚石合成块，其特征在于，所述金刚石粉末层的金刚石颗粒的粒度为30μm～40μm。


3.根据权利要求1所述的人造金刚石合成块，其特征在于，所述人造金刚石合成块包括一层所述金刚石粉末层和一层所述结合剂层，所述结合剂层设于所述碳模的容置空间的底部，所述金刚石粉末层设于所述结合剂层顶部与所述碳模的容置空间的顶部之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：邢英，王平，
申请(专利权)人：三河市晶日金刚石复合材料有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13