一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料制造技术

本发明专利技术属于聚晶金刚石复合片的合成领域，具体涉及一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料。本发明专利技术的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料主要由粉料和水玻璃制成。粉料包括以下质量份数的组分：10

【技术实现步骤摘要】
一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料


[0001]本专利技术属于聚晶金刚石复合片的合成领域，具体涉及一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片是采用金刚石粉与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成的一种复合材料，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、铣削刀具及其他耐磨工具的理想材料。
[0003]目前，随着市场需求的逐步提高，增大聚晶金刚石复合片的产品直径成为了超硬材料行业的一个主要发展方向。但是，在增大聚晶金刚石复合片直径的同时，所需的合成腔体也需要增大，由此导致合成块腔体内部温度差、压力差增大，继而产生了聚晶金刚石复合片稳定性均一性较差的问题。例如，由于金刚石与硬质合金线膨胀系数不同，局部合成温度偏低或偏高，导致料层均匀性较差，甚至出现脱层等内部缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，以解决现有技术中保温传压材料内部温度差、压力差过大的问题。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术的一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料所采用的技术方案是：
[0006]一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，主要由粉料和水玻璃制成。粉料包括以下质量份数的组分：10
‑
15份的氯化钠、35
‑
85份的氧化锆骨料和3
‑
55份的氧化镁填隙材料；氧化镁填隙材料包括片状氧化镁和多孔氧化镁。/>[0007]本专利技术提出的聚晶金刚石复合片的保温传压材料以氯化钠、氧化锆、氧化镁为主要原料，其中，氯化钠在合成聚晶金刚石复合片的高温高压的环境中处于熔融状态，能够起到良好的传压效果，引入氧化锆和氧化镁能够与氯化钠配合，防止因氯化钠流动性太大导致的组件变形的情况，不仅如此，氧化锆的熔点在2700℃左右，氧化镁的熔点在2800℃左右，在高温高压的范围内具有良好的稳定性，不会出现明显的体积收缩，避免了压力在传递过程中出现损耗。氧化镁采用片状氧化镁和多孔氧化镁相配合的形式，熔融的氯化钠可以填充在多孔氧化镁的微孔中，形成团簇状的熔融氯化钠，使得整体的氯化钠熔液被多孔氧化镁钉扎，提高氯化钠的粘度；片状氧化镁则防止多孔氧化镁颗粒将氧化锆颗粒的间隙完全堵实，使得氯化钠的流动性过分降低，失去等静压传递的优势。通过控制三种粉料的配比，保证了保温传压材料在合成聚晶金刚石复合片过程中的形变特性，使得保温传压材料具有良好的强度和热稳定性，还可以起到优良的保温传压效果。
[0008]优选的，多孔氧化镁和片状氧化镁的质量比为2～2.5:1。
[0009]本专利技术以氧化锆为骨料，以氧化镁为填隙材料，高温高压下熔融状态的氯化钠在氧化锆骨料的间隙流动以实现保温传压。优选的，氧化锆骨料的粒径为0.3
‑
90μm。氧化镁填
隙材料的粒径为氧化锆骨料粒径的0.5倍及以下。
[0010]为了避免片状氧化镁的粒径过小，将氧化锆骨料的间隙完全堵实，优选的，上述片状氧化镁的粒径为氧化锆骨料粒径的0.2
‑
0.5倍。
[0011]优选的，上述多孔氧化镁的粒径为氧化锆骨料粒径的0.5倍及以下，保证多孔氧化镁能够充分填充氧化锆颗粒的间隙。
[0012]进一步的，上述多孔氧化镁的孔径为0.3
‑
4μm，熔融氯化钠可以完全填充多孔氧化镁，在孔径内自由流动。
[0013]进一步的，多孔氧化镁的管孔长度为多孔氧化镁粒径的2倍以下，多孔氧化镁的管孔长度不易过长，避免管径的过分曲折，降低熔融氯化钠的流动性。上述管孔长度为多孔氧化镁内的管径的顶端到底端的距离，当管径为直线时，管孔长度为管径顶端到底端的直线距离，当管径为曲线时，管孔长度为管径顶端到底端的曲线距离。具体的，可以利用扫描电子显微镜(SEM)扫描多孔氧化镁得到电镜图，然后测量电镜图中管孔的尺寸从而确定管孔长度。
[0014]优选的，氯化钠的粒径为0.3
‑
10μm，保证氯化钠可以充分分散在氧化锆颗粒的间隙，以便在熔融之后进行流动传压。
[0015]优选的，上述粉料中可以包括以下质量份数的组分：8
‑
12份的氯化钠、35
‑
45份的氧化锆骨料和40
‑
55份的氧化镁填隙材料。
[0016]优选的，上述粉料中还可以包括玻璃纤维，实现对保温传压材料的增强作用。进一步的，粉料可以包括以下质量份数的组分：10
‑
15份的氯化钠、70
‑
85份的氧化锆骨料、3
‑
5份的氧化镁填隙材料和3
‑
5份的玻璃纤维。
[0017]水玻璃可以作为粘结剂，实现对粉料的粘结加工，优选的，上述水玻璃的加入量为上述粉料总质量的5
‑
10％。水玻璃由40
‑
50份的水和50
‑
60份的硅酸钠制备而成，水玻璃的模数n为2.0
‑
2.5。
[0018]优选的，将原料混合后进行压制成型、煅烧即可；保温传压材料的成型压力为45
‑
55MPa，煅烧温度为1000
‑
1150℃。
[0019]进一步的，片状氧化镁和多孔氧化镁的制备为现有技术，可参考(《熔盐法制备片状及多孔棒状形貌氧化镁》陈浩，孙德四，王玺堂，冶矿工程，2011年12月)。具体的，片状氧化镁和多孔氧化镁通过以下步骤得到：以MgCl2、CaCO3、NaCl和KCl为原料，按比例混合后在700
‑
730℃的条件下进行煅烧，然后用乙二胺四乙酸
‑
聚乙二醇溶液或聚乙二醇溶液进行浸泡，最后进行在580
‑
620℃的条件下保温2.5
‑
3.5小时即可。其中，经乙二胺四乙酸
‑
聚乙二醇溶液浸泡所得产物为片状氧化镁，经聚乙二醇溶液浸泡所得产物为多孔氧化镁。
[0020]进一步的，MgCl2、CaCO3、NaCl和KCl之间的摩尔比为1～1.5:1～1.5:1.5～2.5:1.5～2.5，所用乙二胺四乙酸
‑
聚乙二醇溶液的质量分数为8
‑
30％，其中乙二胺四乙酸和聚乙二醇的质量比为2:1；所用聚乙二醇溶液的质量分数为10
‑
20％，聚乙二醇的分子量为400
‑
600Da。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料制备出的聚晶金刚石复合片内部结合强度图；
[0022]图2为本专利技术的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料制备出的聚晶金刚石复合片的料层图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。
[0024]一、本专利技术的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料的具体实施例：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，其特征在于：主要由粉料和水玻璃制成；所述粉料包括以下质量份数的组分：10
‑
15份的氯化钠、35
‑
85份的氧化锆骨料和3
‑
55份的氧化镁填隙材料；所述氧化镁填隙材料包括片状氧化镁和多孔氧化镁。2.根据权利要求1所述的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，其特征在于：所述氧化锆骨料的粒径为0.3
‑
90μm；所述氧化镁填隙材料的粒径为所述氧化锆骨料粒径的0.5倍以下。3.根据权利要求2所述的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，其特征在于：所述片状氧化镁的粒径为所述氧化锆骨料粒径的0.2
‑
0.5倍。4.根据权利要求2所述的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，其特征在于：所述多孔氧化镁的粒径为所述氧化锆骨料粒径的0.5倍以下。5.根据权利要求4所述的合成聚晶金刚石复合片的保温传压材料，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，董永芬，刘明明，王彬彬，
申请(专利权)人：富耐克超硬材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：