一种硬质合金顶锤及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硬质合金顶锤及其制备方法，所述硬质合金顶锤的小斜面由第一区域与第二区域组成，所述第一区域包括阵列分布的图形单元；所述第一区域或第二区域设置有网状粘结相金属层，所述网状粘结相金属层的粘结相金属含量为90wt％以上。通过在第一区域或第二区域设置网状粘结相金属层，使第一区域与第二区域形成相互交错的网络结构，网状粘结相金属层可以增大与合成块材料的摩擦系数，提高对高温高压腔体的密封性，提高合成腔体的压力，降低“放炮”的危险；所述制备方法操作简单，在现有硬质合金顶锤基础上对小斜面进行加工即可，成本较低。低。低。

A hard alloy anvil and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金顶锤及其制备方法


[0001]本专利技术属于超硬材料合成设备
，涉及一种顶锤，尤其涉及一种硬质合金顶锤及其制备方法。

技术介绍

[0002]在采用顶压机通过超高压高温合成超硬材料过程中，合成块材料向各相邻顶锤小斜面之间的楔形缝隙弹塑性流动，形成楔形密封边，通过楔形密封边与小斜面的摩擦力达到对合成腔体的密封。因此，楔形密封边与小斜面表面的摩擦力决定了合成腔体的密封性和压力。常规顶锤小斜面对合成块材料的粘附能力差，且相邻顶锤小斜面之间的夹紧力较小，合成块材料流动形成的十二个密封边在加压过程中容易脱落，破坏密封作用，容易造成超高温高压腔体超压、保压放炮的现象。
[0003]CN110607427A公开了一种硬质合金六面顶锤及其制备方法，所述制备方法包括对小斜面进行喷丸处理的步骤，通过对小斜面进行喷丸处理，提高了小斜面的表面粗糙度，保证了硬质合金六面顶锤的小斜面与合成块材料等传压介质密封边有较大的摩擦力；另外，喷丸处理可在硬质合金六面顶锤的小斜面上形成压应力，从而提高硬质合金六面顶锤的使用性能。但喷丸处理的设备较为昂贵；虽然能够采用铝箔对其它区域进行遮蔽，但无法完全避免喷丸的影响。
[0004]CN201692799U公开了一种六面顶压机用顶锤，包括圆柱形底部和四棱台顶部，顶面为正方形平面，底部和顶部之间由四个大斜面构成的过渡区，所述四棱台形顶部的侧面上设有镀层。在四棱台体顶部的侧面上设置有镀层。其通过在四棱台顶部侧面(即小斜面)设置镀层，提高了小斜面对合成块材料的黏附能力，增加了相邻小斜面之间的夹紧力，相邻小斜面之间的密封边不易脱落，提高了密封边的稳定性。但镀层与小斜面的结合力难以保证，存在长时间使用镀层脱落的问题；另外，镀层的制备工艺较为复杂，成本较高。
[0005]CN 211725693U公开了一种超硬材料及制品合成用顶锤，包括顶锤体，所述顶锤体包括大斜面顶锤体和小斜面顶锤体，临近锤面的小斜面顶锤体的侧部绕周向布设有至少一条断续型凹槽或凸起。高压合成中，密封边的受力区域主要集中于小斜面，在硬质合金顶锤小斜面上设置多条断续型凹槽或者凸起，提高了表面粗糙度，减少了压力在密封边上的损失，其中凹槽或凸起底部宽度为0.1
‑
1mm，凹槽的深度或凸起的高度为0.1
‑
1mm。另外，CN 207709014U、CN 204051617U以及CN 204051618U同样公开了对四个小斜面做连续或不连续的凹槽或凸起处理，但形成凹槽或凸起的制备工艺复杂，也容易导致顶锤的结构强度降低。
[0006]因此，针对现有技术的不足，需要提供一种制备简单，且能够有效改善小斜面与合成块材料楔形密封边的摩擦力，提高合成腔体内压力的顶锤及其制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种硬质合金顶锤及其制备方法，所述顶锤能够在现有顶锤基础上进行制备，且具有较长的使用寿命，并能够保证合成腔体的压力，降低了“放炮”的
危险。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种硬质合金顶锤，所述硬质合金顶锤的小斜面由第一区域与第二区域组成；
[0010]所述第一区域包括阵列分布的图形单元；
[0011]所述第一区域或第二区域设置有网状粘结相金属层，所述网状粘结相金属层的粘结相金属含量为90wt％以上，例如可以是90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％或99wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0012]本专利技术所述网状粘结相金属层由腐蚀液腐蚀第二区域或第一区域中的主相形成，通过主相的腐蚀，使网状粘结相金属层中粘结相金属含量为90wt％以上。
[0013]本专利技术通过在硬质合金顶锤的第一区域或第二区域设置网状粘结相金属层，使第一区域与第二区域形成相互交错的网络结构，网状粘结相金属层可以增大与合成块材料的摩擦系数，提高对高温高压腔体的密封性，提高合成腔体内的压力，降低“放炮”的危险；而且，即使网状粘结相金属层在使用过程中被磨损，第一区域与第二区域之间也会形成高度差，增大了小斜面的粗糙度，仍然能够保持小斜面与合成块材料之间较高的摩擦系数，保证了硬质合金顶锤的使用寿命。
[0014]优选地，所述图形单元的长度为0.5mm
‑
2mm，宽度为0.5mm
‑
1mm。
[0015]本专利技术所述图形单元的长度和宽度分别指所述图形单元的最大外接矩形的长度和宽度。
[0016]本专利技术所述图形单元的长度方向与其所在小斜面的顶边以及底边平行；所述图形单元的长度为0.5mm
‑
2mm，例如可以是0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm或2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术所述图形单元的宽度方向与小斜面的顶边以及底边垂直，所述图形单元的宽度为0.5
‑
1mm，例如可以是0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述图形单元的长度≥宽度。
[0019]优选地，所述第一区域中图形单元的形状包括圆形、椭圆形、方形、三角形或梯形中的至少一种，典型但非限制性的组合包括圆形与椭圆形的组合，椭圆形与方形的组合，三角形与梯形的组合，方形与梯形的组合，圆形、椭圆形与方形的组合，椭圆形、方形、三角形与梯形的组合，或圆形、椭圆形、方形、三角形或梯形的组合。
[0020]本专利技术第一区域中的各图形单元形状可以相同或不同，只要满足尺寸要求即可。
[0021]当图形单元的形状为椭圆形时，所述图形单元的长度为椭圆形的长轴尺寸，所述图形单元的宽度为椭圆形的短轴尺寸。
[0022]当图形单元的形状为三角形时，所述图形单元的长度为三角形的底边尺寸，所述图形单元的宽度为三角形的高。
[0023]当图形单元的形状为梯形时，所述图形单元的长度为梯形的底边尺寸，所述图形单元的宽度为梯形的高。
[0024]本专利技术的所述图形单元的边界由圆弧和/或直线组成，且任两条相邻直线相交处
以圆弧过渡，圆弧两端分别与两条直线相切，即消除所述图形单元的边界尖角。
[0025]优选地，所述图形单元为各角圆弧化的方形。
[0026]优选地，所述图形单元为各角圆弧化的三角形。
[0027]优选地，所述图形单元为各角圆弧化的梯形。
[0028]本专利技术通过对方形、三角形或梯形的角进行圆弧化，避免了应力集中，抑制了裂纹在所述图形单元的边界尖角处萌生与扩展。
[0029]优选地，所述第一区域中，所述图形单元的列间距为0mm
‑
1mm，例如可以是0、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金顶锤，其特征在于，所述硬质合金顶锤的小斜面由第一区域与第二区域组成；所述第一区域包括阵列分布的图形单元；所述第一区域或第二区域设置有网状粘结相金属层，所述网状粘结相金属层的粘结相金属含量为90wt％以上。2.根据权利要求1所述的硬质合金顶锤，其特征在于，所述图形单元的长度为0.5mm
‑
2mm，宽度为0.5mm
‑
1mm；优选地，所述图形单元的长度≥宽度。3.根据权利要求1或2所述的硬质合金顶锤，其特征在于，所述图形单元的形状选自圆形、椭圆形、方形、三角形或梯形中的至少一种；优选地，所述图形单元为各角圆弧化的方形；优选地，所述图形单元为各角圆弧化的三角形；优选地，所述图形单元为各角圆弧化的梯形。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的硬质合金顶锤，其特征在于，所述第一区域中，所述图形单元的列间距为0mm
‑
1mm；所述图形单元的行间距为0.5mm
‑
1mm；优选地，所述图形单元的列间距≤所述图形单元的长度；优选地，相邻两行的所述图形单元错列分布；优选地，相邻两行的相邻列的错列间距大于0且小于等于所述图形单元的长度；优选地，相邻两行的相邻列的错列间距为所述图形单元的长度与所述列间距之和的1/3至2/3。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的硬质合金顶锤，其特征在于，所述网状粘结相金属层的平均深度H＝0.6μm
‑
2.4μm；优选地，所述网状粘结相金属层的平均深度H＝k
×
d
m
，其中k＝1
‑
1.5，d
m
为所述硬质合金顶锤中主相的平均晶粒尺寸；优选地，所述硬质合金顶锤的组成成分包括碳化钨、粘结相金属与添加剂；优选地，所述粘结相金属包括Ni、Co或Fe中的至少一种；优选地，所述添加剂包括Cr3C2、VC、ZrC、TiC、Mo2C、TaC、NbC、SiC、B4C、ZrB、ZrB2、TiB、TiB2、WB、W2B、W2B5、CrB、AlN、ZrN、TiN、TiCN、Si3N4、BN或稀土金属中的至少一种。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述硬质合金顶锤的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：顶锤的小斜面由第一区域与第二区域组成，在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张太全，张宝林，贺晓来，石玉斌，刘超，曹纪军，樵龙涛，杨跃，
申请(专利权)人：洛阳金鹭硬质合金工具有限公司，
类型：发明
国别省市：