一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法。所述聚晶金刚石复合片由下至上，由硬质合金衬底、多层结构的涟漪波状梯度层、聚晶金刚石层组成，所述涟漪波状梯度层中，聚晶金刚石的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减；所述涟漪波状梯度层中，涟漪波状结构的振幅为0.2～0.6mm，波长为1～2mm，顶层中上下波纹间距由波峰至波谷设置(t/2～t)mm～tmm的渐变，其余各层上下波纹间距均为tmm，其中t为0.05～0.4。本发明专利技术由传统聚晶金刚石复合片的上下两层结构变为具有涟漪波状梯度层的多层结构，解决了聚晶金刚石复合片界面结合强度低和内部残余应力大的问题。应力大的问题。应力大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚晶金刚石复合片制备
，具体涉及一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片是由金刚石层与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成，兼具有金刚石的高硬度、高耐磨等特性以及硬质合金的高强度、抗冲击韧性等特性，在石油钻井、地质钻探、工程钻探、机械加工等领域得到广泛应用。由于金刚石与硬质合金的热膨胀系数相差过大，在聚晶金刚石层(PCD层)与硬质合金衬底结合的界面处存在严重的残余应力，因此造成了聚晶金刚石层与硬质合金衬底之间的脱层等聚晶金刚石复合片失效现象。
[0003]目前增强PCD层与硬质合金衬底界面结合力的方法有两种途径。第一种是非平面连接技术，通过设计不规则的界面结构来提高界面结合力和结构抗剪切能力，常见有沟槽状，锯齿状等。第二种是增加梯度过渡层，利用梯度过渡的方式缓和两种材料的热膨胀系数差，以降低巨大的残余应力。
[0004]上述两种方法都有各自的缺陷与不足。改变界面结构虽然可以提高抗冲击性能和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述聚晶金刚石复合片由下至上，由硬质合金衬底、多层结构的涟漪波状梯度层、聚晶金刚石层组成，所述涟漪波状梯度层中，聚晶金刚石的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减；所述涟漪波状梯度层中，涟漪波状结构的振幅为0.2～0.6mm，波长为1～2mm，顶层中上下波纹间距由波峰至波谷设置(t/2～t)mm～tmm的渐变，其余各层上下波纹间距均为tmm，其中t为0.05～0.4。2.根据权利要求1所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述硬质合金衬底以及涟漪波状梯度层中硬质合金为Co
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WC，其中Co的质量分数为5～25％，WC的质量分数为75～95％。3.根据权利要求1所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述涟漪波状梯度层分为n层，所述n为3～16层。4.根据权利要求1所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述涟漪波状梯度层中，聚晶金刚石在底层中的体积分数为5～15％，然后由次底层至顶层，每层增加5～30％的体积分数；聚晶金刚石在顶层中的体积分数为85～95％，硬质合金在底层中的体积分数为85～95％，然后由次底层至顶层，每层减少5～30％的体积分数。5.根据权利要求1所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述硬质合金衬底的顶面和聚晶金刚石层的底面均呈涟漪波状。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：将金刚石粉末与粘结剂混练、造粒获得聚晶金刚石层粒料，按涟漪波状梯度层中各层的设计成份分别配取金刚石粉末、WC
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Co合金粉与粘结剂混练、造粒获得N组涟漪波状梯度层粒料，然后将聚晶金刚石层粒料经3D打印获得聚晶金刚石层生坯，以PVA作为支撑层材料，将PVA与N组涟漪波状梯度层粒料交替逐层打印获得带有支撑结构的涟漪波状梯度层生坯A，将带有支撑结构的涟漪波状梯度层生坯去除支撑结构获得涟漪波状梯度层生坯B，将涟漪波状梯度层生坯B、聚晶金刚石层生坯组装一体获得复合生坯，复合生坯经脱脂获得脱脂复合生坯、脱脂复合生坯与硬质合金衬底组装后经高温高压合成获得聚晶金刚石复合片。7.根据权利要求6所述的一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：所述金刚石粉末的粒径为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍和，荣令龙，孔祥旺，赵东鹏，李锦程，高华，吴晶晶，方海江，张昊旸，
申请(专利权)人：河南四方达超硬材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：