一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑及其製備方法
2023-07-18 02:59:46 3
專利名稱：一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及超硬材料製品領域，特別涉及一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑及其製備方法，主要用於高品級金剛石複合片製作。
背景技術：
金剛石複合片是指在金剛石磨粒中添加少量金屬或非金屬粘結劑，經高溫、高壓合成製得的複合材料，因其具有諸如硬度高、導熱性好、抗衝擊性能高等優異性能，而被廣泛應用於油田礦山開採、基礎設施建設、房屋維修、機械加工、地質勘探等領域，隨著科學技術的發展，還成為微電子、通訊、航天等高科技領域不可缺少的關鍵材料。目前，金剛石複合片普遍採用金剛石微粉作為主要原料，添加少量觸媒催化劑Co、Ni等，與硬質合金組合，燒結而成。現有技缺點在於單質金屬粉混合過程中由於密度不同造成不易混合均勻，製作 的複合片質量不一致，造成金剛石複合片製造過程中工藝範圍太窄，生產穩定性差，廢品率聞。
發明內容
為了克服現有技術金剛石複合片生產過程中，質量一致性差、燒結範圍窄，生產穩定性差，不宜大規模生產的不足之處，本發明提供了一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑及其製備方法，使用該方法製得的產品來生產金剛石複合片具有燒結溫度低、工藝範圍寬、生產穩定性好、成品率高等顯著優點。本發明提供了一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑，它是由下述重量配比的原料製成的，鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，矽0. 5-1. 5%餘量為石墨烯。其中，鈷為平均粒度為lMffl、純度為99. 9%以上的羰基鈷粉；所述石墨烯為2-10個碳層構成稱為多層石墨烯；所述碳化硼和銀均為純度為99. 7%以上的粉末。本發明還公開了一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑的製備方法，它主要由下述步驟製備獲得
Cl)配料按下述重量配比稱量以下原料鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，矽O. 5-1. 5% ；
(2)混料將步驟I所得的物料混合均勻；
(3)粉末化先將步驟2得到的物料，置入高溫爐中熔煉，溫度1300-1350°C，時間1-2. 5小時，得到以上配料的熔融物；然後通過高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮氣將噴出的熔融液體吹散至的合金粉末；
(4)配料在步驟3得到的合金粉末中加入重量比為18.5-20. 5%的石墨烯粉末，並置於三維混料機混合均勻，得到預混粉；
(5)燒結將步驟4得到的預混粉，置入真空爐中進行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時間3-5小時，便可得到一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑；為更好地實現本發明，其中的混料步驟是將物料倒入混料罐中，然後向混料罐中加入同等重量直徑為5-8mm的硬質合金球作為混料介質，裝在三維混料機上進行混料，混料時間為4-6小時。而在粉末化過程中，製得粉末後需要進行粒度分級，只選取粒度為l-2Mm粉末進行使用，其他粒度需要重新熔煉製粉。另外，在燒結過程中的預混粉必須放置在鑰、鎢等耐高溫金屬製得的舟皿中進行，以防汙染。採用上述技術方案的本發明在常規粘結劑鈷中加熱碳化硼、銀、矽等多種物質能，並製成預合金粉末，預合金粉的組織均勻，有效避免了單質混合粉混料不均對複合片質量造成嚴重影響的情況。本發明添加碳化硼的作用是由於硼原子的半徑(O. 85A)大於碳原子半徑(O. 66A)，容易被極化產生強大的範德瓦爾力，從而縮短石墨的層間距，增大其石墨化程度，隨著石墨化程度的提高，碳的完整六角網和平行層增多，石墨晶體中的缺位得到彌補，是的石墨結晶更加完整，利於石墨碳源在原始金剛石微粉顆粒空隙之間快速轉變為金剛 石，形成將的結合體。本發明添加銀的作用是加入銀可以與鈷金屬形成銀鈷合金，銀-鈷合金與碳形成新的體系，其共晶溫度要比鈷和碳的共晶文帝低，可以有效降低粉末的熔點，使得其在較寬的範圍內可以催化石墨碳源轉變為金剛石，從而有效防止常規技術合成工藝溫度高造成的複合片分層廢品的產生。本發明添加矽的作用是加入矽以後，金剛石聚晶中Si元素主要以Si-C、Si-H等鍵合形式存在在的C=C鍵，從而可以達到提高，金剛石聚晶層中金剛石微粉顆粒之間相互生長連接的能力。本發明添加石墨烯填料的作用是石墨烯因其片層比較薄、具有較為完整的六角網結構，可以作為碳源在觸媒作用下直接轉變為金剛石，將原始金剛石顆粒連接在一起；由於顆粒頂尖處壓力較大金剛石結晶劇烈，連接緻密，空穴處壓力偏小，金剛石結晶速度慢，形成疏鬆的網狀結構，這一結構能有效吸收切削過程的衝擊力，防止複合片損壞，提高製作複合片的性能。
具體實施例以下實例對本發明做進一步的說明，將有助於對本發明產品製備方法及其優點做進一步的理解。但它們不是對本發明的限定。實施例I
本實施例的金剛石複合片用粉末狀粘接劑，由下述重量配比的原料製成的鈷70份，碳化硼3份，銀5份，矽I. 5份，餘量為石墨烯。上述鈷為平均粒度為IMflK純度為99. 9%以上的羰基鈷粉；石墨烯為2_10個碳層構成稱為多層石墨烯；所述碳化硼和銀均為純度為99. 7%以上的粉末。上述金剛石複合片用粉末狀粘接劑是平均粒度為l-2Mm的預合金粉末。本實施例的金剛石複合片用粉末狀粘接劑由下述步驟製備獲得
(I)配料按下述重量配比稱量以下原料鈷70份，碳化硼3份，銀5份，矽I. 5份。(2)混料將步驟I所得的物料倒入混料罐中，然後向混料罐中加入同等重量且直徑為5mm的硬質合金球作為混料介質,裝在三維混料機上進行混料,混料時間為4小時。
(3)粉末化先將步驟2得到的物料，置入高溫爐中熔煉，溫度1350°C，時間1小時，得到以上配料的熔融物；然後通過高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮氣將噴出的熔融液體吹散至的合金粉末。製得粉末後需要進行粒度分級，只選取粒度為2Mm粉末進行使用，其他粒度需要重新熔煉製粉。(4)配料在步驟3得到的合金粉末中加入重量比為20. 5%的石墨烯粉末，並置於三維混料機混合均勻，得到預混粉。(5)燒結將步驟4得到的預混粉放置在鑰金屬製得的舟皿中，然後置入真空爐中進行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時間3小時，便可得到一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑。利用該方法得到的粉末製作金剛石複合片，共生產1200片，情況如下
權利要求
1.一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑，其特徵在於它是由下述重量配比的原料製成的，鈷:70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，矽0. 5-1. 5%，餘量為石墨烯。
2.根據權利要求I所述的一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑，其特徵在於所述鈷為平均粒度為iMm、純度為99. 9%以上的羰基鈷粉；所述石墨烯為2-10個碳層構成稱為多層石墨烯；所述碳化硼和銀均為純度為99. 7%以上的粉末。
3.根據權利要求I所述的一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑，其特徵在於所述金剛石複合片用粉末狀粘接劑是平均粒度為的預合金粉末。
4.一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑的製備方法，由下述步驟製備獲得 Cl)配料按下述重量配比稱量以下原料鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，矽O. 5-1. 5% ； (2)混料將步驟I所得的物料混合均勻； (3)粉末化先將步驟2得到的物料，置入高溫爐中熔煉，溫度1300-1350°C，時間1-2. 5小時，得到以上配料的熔融物；然後通過高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮氣將噴出的熔融液體吹散至的合金粉末； (4)配料在步驟3得到的合金粉末中加入重量比為18.5-20. 5%的石墨烯粉末，並置於三維混料機混合均勻，得到預混粉； (5)燒結將步驟4得到的預混粉，置入真空爐中進行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時間3-5小時，便可得到一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的混料步驟是將物料倒入混料罐中，然後向混料罐中加入同等重量且直徑為5-8mm的硬質合金球作為混料介質，裝在三維混料機上進行混料，混料時間為4-6小時。
6.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述的粉末化過程中，製得粉末後需要進行粒度分級，只選取粒度為粉末進行使用，其他粒度需要重新熔煉製粉。
7.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述燒結過程中的預混粉必須放置在鑰或鎢耐高溫金屬製得的舟皿中進行，以防汙染。
全文摘要
本發明涉及一種合金剛石複合片用粉末粘接劑，它由下述重量百分比的原料組成鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，矽0.5-1.5%，餘量為石墨烯。該粉末觸媒的製備方法是先將上述原料中鈷、碳化硼、銀、矽組分按照比例置入球磨機中研磨4-6小時，然後高溫爐熔煉並用高純氮氣冷卻破碎成粒度為1-2μm金屬粉末；再將所得粉末與石墨烯粉按比例配料，然後在三維混料機中混4-6小時，最後在真空爐中進行表面淨化處理。得到一種金剛石複合片用粉末狀粘接劑。用本發明所述的粘接劑作為填料合成的金剛石複合片，具有燒結溫度低、工藝範圍寬、生產穩定性好、成品率高等顯著優點。
文檔編號B22F3/10GK102896311SQ20121034839
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者陳強, 王恆, 花波波 申請人:河南省亞龍金剛石製品有限公司