專(zhuān)利名稱(chēng)：超硬復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超硬粉料及其少量結(jié)合劑以硬質(zhì)合金為襯底在超高壓高溫下制造的復(fù)合片，屬于工具材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
超硬材料包括金剛石和立方氮化硼。金剛石在所有已知物質(zhì)中硬度最高，立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但其耐熱性和對(duì)Fe族金屬的化學(xué)穩(wěn)定性更高，二者還有一系列優(yōu)異的其他特性。硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度與沖擊韌性又優(yōu)于超硬材料燒結(jié)體。因此，由超硬粉料及其結(jié)合劑以硬質(zhì)合金為襯底在超高壓高溫條件下制造的超硬復(fù)合片，有著優(yōu)異的綜合性能，在石油地質(zhì)鉆頭、機(jī)加工工具上被廣泛地用作刀片。法國(guó)專(zhuān)利FR2498962改進(jìn)了復(fù)合片的結(jié)合劑，提高了超硬層與硬質(zhì)合金襯底間的結(jié)合牢度，但其二層間結(jié)合面是平面，面積小，結(jié)合力不能保證其在惡劣工況下正常工作。例如制成鉆頭鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖層或夾層地層時(shí)，其金剛石層在較大切削力和沖擊力作用下會(huì)全部或部分地從硬質(zhì)合金襯底上剝落。制作其他機(jī)械加工工具時(shí)，也會(huì)發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題。因此，現(xiàn)有超硬復(fù)合片的抗沖擊性能和切削負(fù)荷能力尚不能滿足惡劣工況下的使用要求。
本實(shí)用新型目的是改進(jìn)超硬復(fù)合片的結(jié)構(gòu)，以加大超硬層與襯底層的結(jié)合面積和結(jié)合力，充分發(fā)揮各層的優(yōu)異特性，設(shè)計(jì)一種能在惡劣工況下承受沖擊與切削負(fù)荷的超硬復(fù)合片。
所設(shè)計(jì)超硬復(fù)合片(


圖1)具有硬質(zhì)合金襯底1和超硬材料層2，其特點(diǎn)是硬質(zhì)合金襯底1與超硬材料層2的接合面上開(kāi)有槽3，硬質(zhì)合金襯底1與超硬材料層2彼此深入、嚙合，相互補(bǔ)強(qiáng)；硬質(zhì)合金襯底接合面上所開(kāi)糟3呈環(huán)形或螺旋形或直槽形或者它們的組合形，均布于表面；這些槽3的斷面呈圓弧形或三角形或梯形，相鄰面均由過(guò)渡圓弧連接，以免應(yīng)力集中。這些槽3可以用機(jī)械加工法或模壓法形成。復(fù)合片是超硬粉料與少量結(jié)合劑以硬質(zhì)合金為襯底在5.5GPa以上超高壓1400℃以上高溫下制造的成形燒結(jié)體，其中的超硬材料仍保持有燒結(jié)前所具備的各種優(yōu)異特性，而且超硬粉料之間及其與結(jié)合劑和硬質(zhì)合金襯底1之間的結(jié)合均甚牢固。超硬材料層2中的超硬粉料可為金剛石或立方氮化硼或者金剛石與立方氮化硼的混合料。超硬粉料的種類(lèi)宜據(jù)復(fù)合片用途選定有色金屬、非金屬如石材等加工用的復(fù)合片，宜用金剛石；鐵族金屬及其合金加工用的復(fù)合片，宜選用立方氮化硼。超硬材料層2中的結(jié)合劑可為選自Fe、Co、Ni、Mn、Al、B、Si、WC、TiC、TiN、Al2O3、AlN的至少一種物質(zhì)。由于硬質(zhì)合金襯底1的接合面上開(kāi)有槽3，大幅度增加了硬質(zhì)合金襯底1與超硬材料層2之間的結(jié)合面積，因而其二層之間的結(jié)合力遠(yuǎn)大于接合面為平面時(shí)的情形。這種結(jié)構(gòu)使超硬材料層2與硬質(zhì)合金襯底1之間相互深入，彼此嚙合，強(qiáng)化了襯底對(duì)超硬層的補(bǔ)強(qiáng)作用，從而進(jìn)一步提高了超硬復(fù)合片的抗沖擊性能和切削負(fù)荷能力。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型超硬復(fù)合片具有下列優(yōu)點(diǎn)硬質(zhì)合金襯底1與超硬材料層2的結(jié)合面面積大，層間結(jié)合力更強(qiáng)，襯底層對(duì)超硬層的補(bǔ)強(qiáng)作用更好，抗沖擊性能提高了三倍以上，切削負(fù)荷能力也更強(qiáng)，能在惡劣工況下承受沖擊和切削負(fù)荷作用。

圖1是本實(shí)用新型超硬復(fù)合片結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例1在表面予制有斷面呈圓弧形的直槽的WC-Co硬質(zhì)合金襯底1(
圖1)上，按照通常的金剛石復(fù)合片制造工藝，放置一層由1克40μm金剛石微粉與20％重量含量1μm Co微粉的混合料，在超高壓高溫下合成尺寸Φ19.5×8mm的金剛石復(fù)合片。將此復(fù)合片在磨床上與砂輪作相對(duì)磨耗試驗(yàn)，結(jié)果表明它與TL80Z2-AP100×16×20砂輪的相對(duì)磨耗比大于105。將此復(fù)合片制成車(chē)刀，在車(chē)床上車(chē)削帶槽的花崗巖棒時(shí)，若工件轉(zhuǎn)速和走刀量相同，其切削深度可比現(xiàn)有復(fù)合片車(chē)刀提高四倍以上。
實(shí)旋例2利用實(shí)施例1所述襯底和結(jié)合劑，但以粒度10μm的0.5克立方氮化硼微粉為超硬材料，按通常的立方氮化硼復(fù)合片制造工藝在超高壓高溫下合成Φ13.3×3立方氮化硼復(fù)合片。將此復(fù)合片在磨床上與砂輪作相對(duì)磨耗試驗(yàn)表明，它與TL80Z2AP100×16×20砂輪的相對(duì)磨耗比大于104。制成車(chē)刀后在車(chē)床上車(chē)削帶槽的淬火鋼棒，在工件轉(zhuǎn)速和走刀量相同情況下，其切深可比原有復(fù)合片車(chē)刀提高三倍以上。
權(quán)利要求1．一種具有硬質(zhì)合金襯底(1)和超硬材料層(2)的超硬復(fù)合片，其特征在于硬質(zhì)合金襯底(1)在與超硬材料層(2)的接合面上開(kāi)有槽(3)，硬質(zhì)合金襯底(1)與超硬材料層(2)彼此深入、嚙合，相互補(bǔ)強(qiáng)。
2．按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合片，其特征在于硬質(zhì)合金襯底接合面上所開(kāi)槽(3)呈環(huán)形或螺旋形或直槽形或者它們的組合形，均布于表面。
3．按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合片，其特征在于硬質(zhì)合金襯底接合面上所開(kāi)槽(3)的斷面呈圓弧形或三角形或梯形，相鄰面間均由過(guò)渡圓弧連接。
專(zhuān)利摘要一種具有硬質(zhì)合金襯底1與超硬材料層2的超硬復(fù)合片,其特點(diǎn)是:硬質(zhì)合金襯底1在與超硬材料層2的接合面上開(kāi)有槽3,二者彼此深入、嚙合,相互補(bǔ)強(qiáng),槽3呈環(huán)形或螺旋形或直槽形或它們的組合形,均布于接合面,槽3的斷面呈圓弧形或三角形或梯形,鄰面間由圓弧過(guò)渡,與接合面為平面的情形相比,襯底1與超硬層2的結(jié)合面面積大,層間結(jié)合更牢固,抗沖擊性能高三倍以上,切削負(fù)荷能力強(qiáng),特別適于制作在惡劣條件下使用的各種工具。
文檔編號(hào)B32B15/01GK2310668SQ9420153
公開(kāi)日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月21日
發(fā)明者趙云良 申請(qǐng)人:鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司