[其他]焊接型合成金剛石聚晶復合體及其制法

無效

• 申請號: 87101453
• 申請日: 1987-11-28
• 公開（公告）號: CN87101453A
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發明（設計）人: 張紅武;王永杰;王宗烈;胡本權;張愛華;劉淑貞;潘文山
• 申請（專利權）人: 國家建筑材料工業局人工晶體研究所
• 主分類號: B23K1/04
• 分類號: B23K1/04;B23P5/00
• 代理公司: 中國法律事務中心
• 代理人: 魏永金

本發明屬于超硬復合材料的技術領域，尤其涉及金剛石復合材料的技術領域。

目前，大部分人造金剛石聚晶復合材料是采用直接復合的方法制備的，通常有兩種類型的產品，一種是生長型多晶金剛石復合體，其制法是將石墨原料（或加少量金剛石細粉）及觸媒混合后置于硬質合金基底上，在金剛石合成所需的壓力，溫度條件下制成多晶金剛石復合體;另一種是燒結型多晶金剛石復合體，其制法是將金剛石粉和粘結劑金屬粉混合后置于硬質合金基底上，在超高溫高壓下燒結復合而成。這兩種產品的共同缺點都是在進一步制作鉆具或刀具時，不能經受高溫焊接，而必須將焊接溫度限制在750℃以下。這是因為硬質合金和金剛石聚晶體在熱膨脹系數和導熱系數上差別很大，使得所形成的復合體的復合界面不耐高溫，若經受750℃以上的高溫，復合體將可能受到損害，甚至可能造成硬質合金與金剛石聚晶體之間解體。這兩種產品在制造時的缺點是硬質合金占了高壓腔的很多空間而影響生產量，同時，硬質合金在高壓下往往可能產生微裂紋而使復合體報廢，使成品率降低。

為了克服上述產品及其制法上存在的缺點，我們發明了一種真空焊接型的合成金剛石聚晶復合產品及其制造方法。

雖然中國發明專利公報公開了CNGK85100739“新型人造金剛石聚晶-硬質材料復合齒”，但其說明書沒有公開任何技術實質內容，美國專利USP????NO????4063909，也介紹了聚晶金剛石和硬質合金焊接的技術，但也是采用高溫高壓焊接料焊接，與直接復合的產品及方法存在類似的缺點，它介紹的另一種方法是制造帶有焊料層薄膜的金剛石聚晶體，并未形成完整的復合體，盡管這種產品容易與其它金屬基體焊接成工具，但在另外一些場合卻不適宜使用，同時真空鍍膜技術比直接焊接成復合體成本要高，技術也要復雜些。

本發明是：采取適合于焊接工藝要求的金剛石聚晶體，利用組合金屬焊料，在真空條件下直接形成產品。制備這種產品的方法，在同行業中未見先例，無論是聚晶體的組成、焊料的形式及其組合方法、還是焊接工藝都具有明顯的特點。

本發明的產品是由合成金剛石聚晶層，組合焊料層及硬質合金層組成，組合焊料的焊接溫度比較低，但焊接完成后，所形成的焊料層的重熔溫度卻大大提高，甚至在1200℃仍不被熔化，有利于高溫下的進一步焊接，制作成各種工具。同時，對這組合焊料層，其膨脹系數界于合成金剛石聚晶體與硬質合金之間，形成了兩層主材料之間膨脹系數的過渡層，相應提高了復合體成份之間膨脹系數的匹配程度，以致在進一步焊接中，可承受750℃以上，甚至1200℃的焊接溫度而幾乎不受損壞。所以，本發明的產品有廣泛的用途，也適應于多種再焊接的工藝，甚至采用接近1200℃的燒結焊接也可以。本品品的焊接強度高，焊接面之間的平均剪切強度超過15kg/mm，由于聚晶體的組成中綜合考慮了其硬度和韌性，所以產品用于制作地質鉆頭，尤其是膏系地質鉆頭的削具特別合適。

本發明產品的合成金剛石聚晶層是由85～88%的各種粒度的人造金剛石和大于12%的粘結劑組成。人造金剛石粒度配比和粘結劑的組成如表1所示：