一种高纯度金刚石复合片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高纯度金刚石复合片，其包括金刚石微粉和硬质合金基体，所述金刚石微粉经无球混料的方法进行混料预处理。本发明专利技术采用无球混料的方法将金刚石微粉混合均匀，由于没有应用硬质合金等其它材质的磨球，有效地改善了因球体相互之间及球体与罐体之间的碰撞摩擦而导致的微粉污染，从而降低了金刚石微粉在混料过程中的杂质的引入，极大地减少杂质对金刚石复合片性能的影响。此外，本发明专利技术还提供了一种纯度金刚石复合片的制备方法，其包括以下步骤：采用无球混料的方法将金刚石微粉混料均匀；对混料均匀后的金刚石微粉进行去杂净化；将去杂净化后的金刚石微粉与硬质合金基体进行复合得到高纯度金刚石复合片。进行复合得到高纯度金刚石复合片。进行复合得到高纯度金刚石复合片。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度金刚石复合片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金刚石复合片
，具体涉及一种高纯度金刚石复合片及其制备方法。

技术介绍

[0002]金刚石作为具有极高的硬度及耐磨性，其破碎后的微粉广泛用于各种磨削、抛光等领域。其中，微米级的金刚石微粉主要用来制造金刚石切削、磨削工具和元件，其中金刚石复合片作为石油钻头关键零部件，直接决定了钻头的钻井效率。
[0003]金刚石复合片由PCD(Polycrystalline diamond，聚晶金刚石)切削部分和硬质合金基体支撑部分组成，其中PCD层由金刚石微粉在高温高压条件下烧制形成。金刚石复合片的使用性能与金刚石微粉本身的品质息息相关，包括其强度、形貌、粒度组成、纯净度等。其中，金刚石微粉的强度和形貌由金刚石原材料及其破碎工艺决定，金刚石微粉的粒度组成可以通过调整微粉配比来影响金刚石复合片的耐磨性能和耐冲击性能，而金刚石微粉的纯净度往往因在金刚石复合片生产工序过程中混入杂质难以有效控制。
[0004]为了使配比好的金刚石混合微粉充分混匀，通常采用带有硬质合金或陶瓷磨球的混料方法，在球磨混料的过程中，磨球之间以及和罐体的摩擦碰撞不仅会导致粉体破碎，粒度细化，还会因自身的磨损而产生污染，这往往微粉杂质的主要来源。通常来说，原粉中杂质含量为100～200ppm，球磨后混合粉杂质含量超过1000ppm，且杂质含量随球磨的转速和时间增加而增加。此外，在称量配比、装配模具的过程种也会吸收空气中的杂质，微粉原材料本身会有微量的杂质，这些都会导致金刚石复合片烧制后的性能降低。
[0005]微粉杂质通常包含Fe、Al、Ni、Si等金属和非金属物质，微粉生产厂家通常采用酸煮法来对微粉进行除杂，例如相关技术中公开了采用强酸对金刚石微粉进行煮沸，从而溶解掉杂质的方法，但这种方法主要针对微粉在生产工艺中因烧制、破碎过程引入的含量较多的杂质，且酸煮法主要针对大量的微粉。而由于金刚石复合片用的金刚石微粉原料出厂前已经经历过净化工序，杂质含量通常较低，且金刚石复合片用的金刚石微粉用量较少，因此，金刚石复合片用的金刚石微粉的提纯并不适合采用酸煮法。此外，酸煮法还存在耗酸/耗碱量大，生产效率低，污染严重等问题，且酸液本身也会引入微量杂质。
[0006]现有技术对金刚石微粉进行除杂的方法除了酸煮法以外，还有电解除杂方法，这种电解法适于金属杂质成分含量高、生产批量大的规模化生产，但对于机械破碎的金刚石微粉来说，其中的杂质成分比例通常低于3％，不适于电解提纯工艺。
[0007]因此，为了降低金刚石微粉的纯净度对金刚石复合片性能的影响，亟需寻找一种新的金刚石复合片及其制备方法。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术解决的技术问题为：提供一种高纯度金刚石复合片及其制备方法，能够有效降低金刚石微粉中的杂质含量，极大地减少杂质对金刚石
复合片性能的影响。
[0009]为达到以上目的，第一方面，本专利技术提供了一种高纯度金刚石复合片，包括金刚石微粉和硬质合金基体，所述金刚石微粉经无球混料的方法进行混料预处理。
[0010]优选的，所述无球混料的方法具体包括以下步骤：将不同粒径的金刚石微粉装入混料罐中混合均匀，其中，不同粒径的金刚石微粉按质量百分比计算，包括：63％～67％粒径为30～40μm的金刚石微粉、18％～22％粒径为10～15μm的金刚石微粉、11％～15％粒径为4～8μm的金刚石微粉、1％～3％粒径为1～2μm的金刚石微粉。
[0011]优选的，所述无球混料选用普通无球混料技术或者声学共振无球混料技术。
[0012]优选的，所述金刚石微粉经无球混料的方法进行混料预处理之后，混合均匀后的金刚石微粉还经酸雾蒸馏的方法进行去杂净化处理。
[0013]优选的，所述酸雾蒸馏的方法具体包括以下步骤：将混合均匀后的金刚石微粉设置于净化瓶中的多孔隔板上，所述净化瓶与酸液蒸馏瓶连通，所述酸液蒸馏瓶用于产生酸雾对金刚石微粉进行去杂净化。
[0014]优选的，所述净化瓶还与高纯水蒸馏瓶连通，所述高纯水蒸馏瓶用于产生水蒸气洗脱金刚石微粉中的可溶性杂质和残留酸液。
[0015]优选的，每100g混合金刚石微粉所用酸雾和水蒸气的流量均为30～50mL/min。
[0016]优选的，所述酸液蒸馏瓶中装有酸液，所述酸液选自盐酸、硫酸、硝酸中至少一种。
[0017]优选的，所述金刚石微粉的上下均设置有聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜用于对酸雾进行过滤。
[0018]第二方面，本专利技术还提供了一种高纯度金刚石复合片的制备方法，包括以下步骤：
[0019]采用无球混料的方法将金刚石微粉混料均匀；
[0020]对混料均匀后的金刚石微粉进行去杂净化；
[0021]将去杂净化后的金刚石微粉与硬质合金基体进行复合得到高纯度金刚石复合片。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0023](1)本专利技术在制备金刚石复合片的过程中采用无球混料的方法将金刚石微粉混合均匀，由于没有应用硬质合金等其它材质的磨球，有效地改善了因球体相互之间及球体与罐体之间的碰撞摩擦而导致的微粉污染，从而降低了金刚石微粉在混料过程中的杂质的引入，极大地减少杂质对金刚石复合片性能的影响；与此同时，无球混料也可避免因磨球碰撞导致粗颗粒破碎，从而使得粒度配比发生改变，进而对金刚石复合片性能造成影响。
[0024](2)本专利技术在制备金刚石复合片的过程中采用酸雾蒸馏的方法对金刚石微粉进行去杂净化，酸雾蒸馏的方法能够较大程度地除去了微粉中的杂质，且利用酸雾蒸馏产生的酸蒸汽除杂能够避免酸溶液中杂质的引入，相对于酸煮法或电解法更适合金刚石复合片用少量金刚石微粉的进一步高纯度净化，极大地降低了金刚石微粉中的杂质对金刚石复合片性能的影响，而且，采用酸雾蒸馏的方法能够减少酸的损耗，生产效率高、污染少。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例中的酸雾蒸馏装置结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中的酸雾蒸馏装置中微粉过滤部分的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例中对混料后的金刚石微粉进行的粒度分析。
[0029]图中：1
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酸液蒸馏瓶，2
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高纯水蒸馏瓶，3
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酸液加热器，4
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酸雾流量阀，5
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导管，6
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净化瓶，7
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微粉过滤部分，8
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冷凝酸液，9
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酸液排出口，10
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水蒸气流量阀，11
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高纯水加热器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯度金刚石复合片，其特征在于，包括金刚石微粉和硬质合金基体，所述金刚石微粉经无球混料的方法进行混料预处理。2.如权利要求1所述的高纯度金刚石复合片，其特征在于，所述无球混料的方法具体包括以下步骤：将不同粒径的金刚石微粉装入混料罐中混合均匀，其中，不同粒径的金刚石微粉按质量百分比计算，包括：63％～67％粒径为30～40μm的金刚石微粉、18％～22％粒径为10～15μm的金刚石微粉、11％～15％粒径为4～8μm的金刚石微粉、1％～3％粒径为1～2μm的金刚石微粉。3.如权利要求1所述的高纯度金刚石复合片，其特征在于，所述无球混料选用普通无球混料技术或者声学共振无球混料技术。4.如权利要求1所述的高纯度金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石微粉经无球混料的方法进行混料预处理之后，混合均匀后的金刚石微粉还经酸雾蒸馏的方法进行去杂净化处理。5.如权利要求4所述的高纯度金刚石复合片，其特征在于，所述酸雾蒸馏的方法具体包括以下步骤：将混合均匀后的金刚石微粉设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，叶道辉，叶中郎，陈文婷，王晋春，许林，杨希，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：