專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超硬材料制品領(lǐng)域，特別涉及一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑及其制備方法，主要用于高品級(jí)金剛石復(fù)合片制作。
背景技術(shù)：
金剛石復(fù)合片是指在金剛石磨粒中添加少量金屬或非金屬粘結(jié)劑，經(jīng)高溫、高壓合成制得的復(fù)合材料，因其具有諸如硬度高、導(dǎo)熱性好、抗沖擊性能高等優(yōu)異性能，而被廣泛應(yīng)用于油田礦山開(kāi)采、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房屋維修、機(jī)械加工、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還成為微電子、通訊、航天等高科技領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料。目前，金剛石復(fù)合片普遍采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(zhì)合金組合，燒結(jié)而成。現(xiàn)有技缺點(diǎn)在于單質(zhì)金屬粉混合過(guò)程中由于密度不同造成不易混合均勻，制作 的復(fù)合片質(zhì)量不一致，造成金剛石復(fù)合片制造過(guò)程中工藝范圍太窄，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，廢品率聞。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)金剛石復(fù)合片生產(chǎn)過(guò)程中，質(zhì)量一致性差、燒結(jié)范圍窄，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，不宜大規(guī)模生產(chǎn)的不足之處，本發(fā)明提供了一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑及其制備方法，使用該方法制得的產(chǎn)品來(lái)生產(chǎn)金剛石復(fù)合片具有燒結(jié)溫度低、工藝范圍寬、生產(chǎn)穩(wěn)定性好、成品率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑，它是由下述重量配比的原料制成的，鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，硅0. 5-1. 5%余量為石墨烯。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(gè)碳層構(gòu)成稱(chēng)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(fā)明還公開(kāi)了一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑的制備方法，它主要由下述步驟制備獲得
Cl)配料按下述重量配比稱(chēng)量以下原料鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，硅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(shí)間1-2. 5小時(shí)，得到以上配料的熔融物；然后通過(guò)高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮?dú)鈱姵龅娜廴谝后w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，并置于三維混料機(jī)混合均勻，得到預(yù)混粉；
(5)燒結(jié)將步驟4得到的預(yù)混粉，置入真空爐中進(jìn)行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時(shí)間3-5小時(shí)，便可得到一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑；為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，其中的混料步驟是將物料倒入混料罐中，然后向混料罐中加入同等重量直徑為5-8mm的硬質(zhì)合金球作為混料介質(zhì)，裝在三維混料機(jī)上進(jìn)行混料，混料時(shí)間為4-6小時(shí)。而在粉末化過(guò)程中，制得粉末后需要進(jìn)行粒度分級(jí)，只選取粒度為l-2Mm粉末進(jìn)行使用，其他粒度需要重新熔煉制粉。另外，在燒結(jié)過(guò)程中的預(yù)混粉必須放置在鑰、鎢等耐高溫金屬制得的舟皿中進(jìn)行，以防污染。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明在常規(guī)粘結(jié)劑鈷中加熱碳化硼、銀、硅等多種物質(zhì)能，并制成預(yù)合金粉末，預(yù)合金粉的組織均勻，有效避免了單質(zhì)混合粉混料不均對(duì)復(fù)合片質(zhì)量造成嚴(yán)重影響的情況。本發(fā)明添加碳化硼的作用是由于硼原子的半徑(O. 85A)大于碳原子半徑(O. 66A)，容易被極化產(chǎn)生強(qiáng)大的范德瓦爾力，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(wǎng)和平行層增多，石墨晶體中的缺位得到彌補(bǔ)，是的石墨結(jié)晶更加完整，利于石墨碳源在原始金剛石微粉顆粒空隙之間快速轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎?石，形成將的結(jié)合體。本發(fā)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(diǎn)，使得其在較寬的范圍內(nèi)可以催化石墨碳源轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸瑥亩行Х乐钩Ｒ?guī)技術(shù)合成工藝溫度高造成的復(fù)合片分層廢品的產(chǎn)生。本發(fā)明添加硅的作用是加入硅以后，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(dá)到提高，金剛石聚晶層中金剛石微粉顆粒之間相互生長(zhǎng)連接的能力。本發(fā)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(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以作為碳源在觸媒作用下直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸瑢⒃冀饎偸w粒連接在一起；由于顆粒頂尖處壓力較大金剛石結(jié)晶劇烈，連接致密，空穴處壓力偏小，金剛石結(jié)晶速度慢，形成疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)能有效吸收切削過(guò)程的沖擊力，防止復(fù)合片損壞，提高制作復(fù)合片的性能。
具體實(shí)施例以下實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，將有助于對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品制備方法及其優(yōu)點(diǎn)做進(jìn)一步的理解。但它們不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例I
本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑，由下述重量配比的原料制成的鈷70份，碳化硼3份，銀5份，硅I. 5份，余量為石墨烯。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(gè)碳層構(gòu)成稱(chēng)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。上述金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑是平均粒度為l-2Mm的預(yù)合金粉末。本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑由下述步驟制備獲得
(I)配料按下述重量配比稱(chēng)量以下原料鈷70份，碳化硼3份，銀5份，硅I. 5份。(2)混料將步驟I所得的物料倒入混料罐中，然后向混料罐中加入同等重量且直徑為5mm的硬質(zhì)合金球作為混料介質(zhì),裝在三維混料機(jī)上進(jìn)行混料,混料時(shí)間為4小時(shí)。
(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(shí)間1小時(shí)，得到以上配料的熔融物；然后通過(guò)高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮?dú)鈱姵龅娜廴谝后w吹散至的合金粉末。制得粉末后需要進(jìn)行粒度分級(jí)，只選取粒度為2Mm粉末進(jìn)行使用，其他粒度需要重新熔煉制粉。(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，并置于三維混料機(jī)混合均勻，得到預(yù)混粉。(5)燒結(jié)將步驟4得到的預(yù)混粉放置在鑰金屬制得的舟皿中，然后置入真空爐中進(jìn)行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時(shí)間3小時(shí)，便可得到一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑。利用該方法得到的粉末制作金剛石復(fù)合片，共生產(chǎn)1200片，情況如下
權(quán)利要求
1.一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的，鈷:70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，硅0. 5-1. 5%，余量為石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑，其特征在于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(gè)碳層構(gòu)成稱(chēng)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(jù)權(quán)利要求I所述的一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑，其特征在于所述金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑是平均粒度為的預(yù)合金粉末。
4.一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑的制備方法，由下述步驟制備獲得 Cl)配料按下述重量配比稱(chēng)量以下原料鈷70-75%，碳化硼2-5%，銀3-5%，硅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(shí)間1-2. 5小時(shí)，得到以上配料的熔融物；然后通過(guò)高壓噴嘴將熔融噴出，在用高純氮?dú)鈱姵龅娜廴谝后w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，并置于三維混料機(jī)混合均勻，得到預(yù)混粉； (5)燒結(jié)將步驟4得到的預(yù)混粉，置入真空爐中進(jìn)行處理，工藝為溫度950°C，真空度為10_2Pa，時(shí)間3-5小時(shí)，便可得到一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的混料步驟是將物料倒入混料罐中，然后向混料罐中加入同等重量且直徑為5-8mm的硬質(zhì)合金球作為混料介質(zhì)，裝在三維混料機(jī)上進(jìn)行混料，混料時(shí)間為4-6小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的粉末化過(guò)程中，制得粉末后需要進(jìn)行粒度分級(jí)，只選取粒度為粉末進(jìn)行使用，其他粒度需要重新熔煉制粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述燒結(jié)過(guò)程中的預(yù)混粉必須放置在鑰或鎢耐高溫金屬制得的舟皿中進(jìn)行，以防污染。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合金剛石復(fù)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%，硅0.5-1.5%，余量為石墨烯。該粉末觸媒的制備方法是先將上述原料中鈷、碳化硼、銀、硅組分按照比例置入球磨機(jī)中研磨4-6小時(shí)，然后高溫爐熔煉并用高純氮?dú)饫鋮s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，然后在三維混料機(jī)中混4-6小時(shí)，最后在真空爐中進(jìn)行表面凈化處理。得到一種金剛石復(fù)合片用粉末狀粘接劑。用本發(fā)明所述的粘接劑作為填料合成的金剛石復(fù)合片，具有燒結(jié)溫度低、工藝范圍寬、生產(chǎn)穩(wěn)定性好、成品率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22F3/10GK102896311SQ20121034839
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者陳強(qiáng), 王恒, 花波波 申請(qǐng)人:河南省亞龍金剛石制品有限公司