專利名稱：一種金剛石復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超硬材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廣泛用于石油、地質(zhì)、機(jī)械加工、石材加工、玻璃加工等領(lǐng)域的新型金剛石復(fù)合片。
背景技術(shù)：
一般情況下，金剛石復(fù)合片是由金剛石層與硬質(zhì)合金襯底在超高溫和高壓下燒結(jié)而成的一種性能非常優(yōu)異的復(fù)合材料。金剛石復(fù)合片即具有金剛石高硬度、高耐磨性，又具有硬質(zhì)合金的高抗沖擊性及良好的可焊性，廣泛用于石油、地質(zhì)、機(jī)械加工、石材加工、玻璃加工等領(lǐng)域。專利200920069585.7公開了一種用高溫高壓合成的含硼金剛石復(fù)合片及制備方法，該方法需要將含硼的金剛石微粉與硬質(zhì)合金底板組合成合成塊，然后將合成塊放在金剛石專用壓機(jī)中在5.8GPa、1673K條件下燒結(jié)而成；專利200910172388.2公開了一種利用真空釬焊技術(shù)制造金剛石復(fù)合片的方法，該方法采用六面頂金剛石壓機(jī)在1450°C -1500°C和5.0GPa-5.5GPa的壓力下合成。因此現(xiàn)有技術(shù)的大多金剛石復(fù)合片采用1400°C和5.0GPa以上高溫高壓燒結(jié)而成，該方法在金剛石刀片制備過程中，由于高溫和高壓力的作用下使部分金剛石發(fā)生石墨化，而且生產(chǎn)的且設(shè)備投資大，制備工藝復(fù)雜，使刀具制造焊接難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備條件相對(duì)溫和且易于硬質(zhì)合金焊合的金剛石復(fù)合片，避免高溫和高壓的苛刻制備條件。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備條件相對(duì)溫和、簡(jiǎn)便的金剛石復(fù)合片。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是:一種金剛石復(fù)合片依次由金剛石層、釬劑層和釬料層在750°C 1100°C、1X1(T3 5Pa真空及0.1-0.5MPa壓力條件下焊合而成，所述釬劑與釬料的重量比為1: 6-9。所述釬料層的厚度為0.05 2mm。本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是:一種金剛石復(fù)合片，是由金剛石層、釬劑和釬料的混合層在750°C 1100°C、lXl(r3 5Pa真空及0.1-0.5MPa壓力條件下焊合而成，所述釬劑與釬料的重量比為1: 6-9。所述釬劑和釬料的混合層厚度為0.05 2mm。所述釬料為市售的Cu基焊料、Ag基焊料、Ni基焊料。所述釬料為市售的Ag-Cu-Ti，Cu-Sn-Ti及N1-Cr系釬料。所述釬劑為市售的銀焊劑、鋁焊劑或銅釬劑中的一種。所述釬劑為市售的鋁釬焊劑QJ201，或銀釬焊劑FB102，F(xiàn)B103, FB104。本發(fā)明的金剛石復(fù)合片，以釬料替代現(xiàn)有技術(shù)中的硬質(zhì)合金作為基底，加入釬劑提高釬料與金剛石層的潤(rùn)濕性，在700 1100°C、0.1 0.5MPa壓力條件下進(jìn)行焊合，得到一種含有釬料的金剛石復(fù)合片，避免使用1450°C -1500°C和5.0GPa-5.5GPa的苛刻條件，其中釬料選用Cu基焊料、Ag基焊料、Ni基焊料中的一種，釬劑為釬料匹配的鋁釬劑、銀釬劑、或銅釬劑。由于本發(fā)明的金剛石復(fù)合片中具有釬料，可以直接在較低溫度和壓力條件下與刀柄進(jìn)行二次焊合，制成金剛石刀具，相比現(xiàn)有技術(shù)采用硬質(zhì)合金與金剛石直接一次焊合的技術(shù)方案，本發(fā)明中的金剛石刀具采用兩次焊合的技術(shù)方案，使釬料先于金剛石焊合再與刀柄焊合，避免了采用1450 1500°C和5.0 5.5GPa的苛刻條件和特殊設(shè)備，制備工藝簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明制備金剛石復(fù)合片的裝置主視圖(石墨側(cè)板未畫出)；圖2為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片，依次由金剛石層、釬劑層和釬料層組成，金剛石層為CVD金剛石片，在真空釬焊爐進(jìn)行釬焊，真空度為5Pa ;釬料和釬劑分別采用市售Ag-Cu-Ti及FB102，釬料和釬劑重量百分比為1: 6，釬焊溫度750°C，釬焊時(shí)間30min，具體采用如下方法制備:I)取面積相同，厚度為ImmCVD金剛石片和厚度為0.5mm的Ag-Cu-Ti焊料片，用酒精取出油污晾干，取適量的FB102銀釬焊劑，添加少量稀釋劑(水)，將釬劑調(diào)制成成粘稠狀，然后取釬料重量的1/6釬劑覆蓋在金剛石片表面，然后再將Ag-Cu-Ti焊料片覆蓋在釬劑層上，構(gòu)成具有三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合片；2)將復(fù)合片裝入如圖1、2所示的裝置中，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩石墨基板2，在兩石墨基板2之間設(shè)有石墨底板6和兩石墨側(cè)板7,石墨底板6和兩石墨側(cè)板7分別通過設(shè)在兩石墨基板2相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的卡槽8固定；將步驟I)的復(fù)合片放入由石墨基板2、石墨底板6和石墨側(cè)板7形成的型腔內(nèi)，復(fù)合片的金剛石面和釬料面分別朝向兩石墨基板2，然后調(diào)節(jié)石墨基板2上的鎖緊裝置，對(duì)復(fù)合片施加0.1MPa壓力，該壓力主要是為了使復(fù)合片中各層緊密貼合，且保證焊后釬料厚度為0.15mm ；3)將步驟2)中的裝置的石墨底板6朝下放置，即如圖1所示，放入真空爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度750°C，加熱時(shí)間30min，然后將裝置分解得到金剛石復(fù)合片，金剛石復(fù)合片的厚度為1.15mm。實(shí)施例2本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片，依次由金剛石層、釬劑層和釬料層組成，金剛石層為CVD金剛石片，在真空釬焊爐進(jìn)行釬焊，真空度為IPa ;釬料和釬劑分別采用市售Cu-Sn-Ti及FB104，釬料和釬劑重量百分比為1: 9，釬焊溫度1050°C，釬焊時(shí)間30min，具體采用如下方法制備:I)取面積相同，厚度為ImmCVD金剛石片和厚度為0.5mm的Cu-Sn-Ti焊料片，用酒精取出油污晾干，取適量的FB104銀釬焊劑，添加少量稀釋劑(酒精)，將釬劑調(diào)制成成粘稠狀，然后取釬料重量的1/9釬劑覆蓋在金剛石片表面，然后再將Cu-Sn-Ti焊料片覆蓋在釬劑層上，構(gòu)成具有三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合片；2)將復(fù)合片裝入如圖1、2所示的裝置中，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩石墨基板2，在兩石墨基板2之間設(shè)有石墨底板6和兩石墨側(cè)板7,石墨底板6和兩石墨側(cè)板7分別通過設(shè)在兩石墨基板2相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的卡槽8固定；將步驟I)的復(fù)合片放入由石墨基板2、石墨底板6和石墨側(cè)板7形成的型腔內(nèi)，復(fù)合片的金剛石面和釬料面分別朝向兩石墨基板2，然后調(diào)節(jié)石墨基板2上的鎖緊裝置，對(duì)復(fù)合片施加0.4MPa壓力，且保證焊后釬料厚度為1.0mm ；3)將步驟2)中的裝置的石墨底板6朝下放置，即如圖1所示，放入真空爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度1050°C，加熱時(shí)間30min，然后將裝置分解得到金剛石復(fù)合片，金剛石復(fù)合片的厚度為2.0mm。實(shí)施例3本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片，依次由金剛石層、釬劑層和釬料層組成，金剛石層為CVD金剛石片，在真空釬焊爐進(jìn)行釬焊，真空度為3 X IO-1Pa ;釬料和釬劑分別采用市售BNi2及QJ201，釬料和釬劑重量百分比為1: 8，釬焊溫度1100°C，釬焊時(shí)間30min，具體采用如下方法制備:I)取厚度為ImmCVD金剛石片，用酒精取出油污晾干，取適量的粉狀BNi2和FB102銀釬焊劑，焊料和焊劑的比例為1: 8，將釬料和釬劑混合均勻，添加少量稀釋劑(乙醇)調(diào)制成粘稠狀，然后覆蓋在金剛石片表面；2)將復(fù)合片裝入如圖1、2所示的裝置中，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩石墨基板2，在兩石墨基板2之間設(shè)有石墨底板6和兩石墨側(cè)板7,石墨底板6和兩石墨側(cè)板7分別通過設(shè)在兩石墨基板2相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的卡槽8固定；將步驟I)的復(fù)合片放入由石墨基板2、石墨底板6和石墨側(cè)板7形成的型腔內(nèi)，復(fù)合片的金剛石面和釬料面分別朝向兩石墨基板2，然后調(diào)節(jié)石墨基板2上的鎖緊裝置，對(duì)復(fù)合片施加0.5MPa壓力，使復(fù)合片中各層緊密貼合，且保證焊后釬料厚度為0.05mm ；3)將步驟2)中的裝置的石墨底板6朝下放置，即如圖1所示，放入真空爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度110(TC，加熱時(shí)間30min，然后將裝置分解得到金剛石復(fù)合片，金剛石復(fù)合片的厚度為1.05mm。實(shí)施例4本實(shí)施例的金剛石復(fù)合片，依次由金剛石層、釬劑層和釬料層組成，金剛石層為CVD金剛石片，在真空釬焊爐進(jìn)行釬焊，真空度為lX10_3Pa ;釬料和釬劑分別采用市售BNi7及FB103，釬料和釬劑重量百分比為1: 7，釬焊溫度950°C，釬焊時(shí)間30min，具體采用如下方法制備:I)取厚度為ImmCVD金剛石片，用酒精取出油污晾干，取適量的粉狀BNi2和FB102銀釬焊劑，焊料和焊劑的比例為1: 7，將釬料和釬劑混合均勻，添加少量稀釋劑調(diào)制成粘稠狀，然后覆蓋在金剛石片表面；2)將復(fù)合片裝入如圖1、2所示的裝置中，該裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩石墨基板2，在兩石墨基板2之間設(shè)有石墨底板6和兩石墨側(cè)板7,石墨底板6和兩石墨側(cè)板7分別通過設(shè)在兩石墨基板2相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的卡槽8固定；將步驟I)的復(fù)合片放入由石墨基板2、石墨底板6和石墨側(cè)板7形成的型腔內(nèi)，復(fù)合片的金剛石面和釬料面分別朝向兩石墨基板2，然后調(diào)節(jié)石墨基板2上的鎖緊裝置，對(duì)復(fù)合片施加0.3MPa壓力，使復(fù)合片中各層緊密貼合，且保證焊后針料厚度為2mm ；3)將步驟2)中的裝置的石墨底板6朝下放置，即如圖1所示，放入真空爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度950°C，加熱時(shí)間30min，然后將裝置分解得到金剛石復(fù)合片，金剛石復(fù)合片的厚度為3mm。將實(shí)施例1 4中制得的金剛石復(fù)合片與YG15硬質(zhì)合金刀柄在750°C 1200°C、
常壓 0.5MPa條件下焊合制成金剛石刀具，測(cè)定金剛石刀具的各項(xiàng)性能如下表。
權(quán)利要求
1.一種金剛石復(fù)合片，其特征在于:依次由金剛石層、釬劑層和釬料層在750°c IIOO0CUx 10_3 5Pa真空及0.1-0.5MPa壓力條件下焊合而成，所述釬劑與釬料的重量比為 1: 6-9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬料層的厚度為0.05 2mm ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬料為Cu基焊料、Ag基焊料、Ni基焊料中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬料為Ag-Cu-Ti，Cu-Sn-Ti及N1-Cr系釬料中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬劑為銀焊劑、鋁釬劑或銅焊劑中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬劑為鋁釬焊劑QJ201，或銀釬焊劑 FB102，F(xiàn)B103, FB104 中的一種。
7.一種金剛石復(fù)合片，其特征在于:是由金剛石層、釬劑和釬料的混合層在750°C IIOO0CUx 10_3 5Pa真空及0.1-0.5MPa壓力條件下焊合而成，所述釬劑與釬料的重量比為 1: 6-9。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述釬劑和釬料的混合層厚度為 0.05 2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金剛石復(fù)合片，依次由金剛石層、釬劑層和釬料層在750℃～1100℃、1×10-3～5Pa真空及0.1-0.5MPa壓力條件下焊合而成，所述釬劑與釬料的重量比為1∶6-9。本發(fā)明的金剛石復(fù)合片，以釬料替代現(xiàn)有技術(shù)中的硬質(zhì)合金作為基底，加入釬劑提高釬料與金剛石層的潤(rùn)濕性，在700～1100℃、0.1～0.5MPa壓力條件下進(jìn)行焊合，得到一種含有釬料的金剛石復(fù)合片，避免使用1450℃-1500℃和5.0GPa-5.5GPa的苛刻條件。
文檔編號(hào)B23B27/20GK103100732SQ20111042421
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者李紅波, 閆焉服, 惠新慶 申請(qǐng)人:洛陽美克金剛石有限公司