本發(fā)明屬于復(fù)合超硬材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合超硬材料的合成工藝。

背景技術(shù)：

在我國(guó)的復(fù)合超硬材料制造行業(yè)中，通常用硬質(zhì)合金與超硬材料(金剛石或立方氮化硼等)在六面頂液壓機(jī)上，通過(guò)高溫高壓合成一種全新的復(fù)合超硬材料產(chǎn)品。目前所有制造復(fù)合超硬材料產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都是基本一致的，即：將組裝好的復(fù)合超硬材料葉臘石合成立方體，放置于六面頂液壓機(jī)的六個(gè)頂錘之中，將壓機(jī)系統(tǒng)壓力升至50～90MPa后，便接通電源，直接對(duì)復(fù)合超硬材料葉臘石立方體加熱升溫；當(dāng)合成壓力達(dá)到額定壓力時(shí)(90～100MPa)加熱升溫仍然持續(xù)一段時(shí)間，當(dāng)加熱升溫完畢，卸壓后取出復(fù)合片超硬材料立方體，砸開(kāi)葉臘石，取出已合成完畢的復(fù)合超硬材料制品，一個(gè)回次的合成工藝結(jié)束。這種目前沿用的合成工藝有些許缺陷，最重要的一個(gè)是硬質(zhì)合金中金屬原子在高溫高壓的作用下，大量向超硬材料中滲析；而且每個(gè)回次工藝中產(chǎn)品型號(hào)盡管完全一致，但向超硬材料滲析的量是不一致的，這也導(dǎo)致超硬材料中的金屬含量為9～20％不等，而超硬材料中的金屬含量不一致會(huì)造成整批次產(chǎn)品中的單個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、不穩(wěn)定。

此外，通過(guò)檢驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)有工藝制備得到的復(fù)合超硬材料制品的熱穩(wěn)定性低，磨耗比下降。不僅如此，其所得產(chǎn)品的成品率低，一般低于85％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種減少合成復(fù)合超硬材料過(guò)程中硬質(zhì)合金元素滲析，降低超硬材料中金屬含量，提高復(fù)合超硬材料的成品率和熱穩(wěn)定性，并提高磨耗比的復(fù)合超硬材料的合成工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于提供一種復(fù)合超硬材料的合成工藝，所述合成工藝包括以下步驟：

1)將組裝的硬質(zhì)合金與超硬材料置于葉臘石體中，加入六面頂液壓機(jī)中，加壓至8-10MPa，并升溫至700℃～800℃；

2)進(jìn)一步加壓至90～100MPa，升溫至1400℃～1700℃。

本發(fā)明的發(fā)明人在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合超硬材料制品的超硬材料中所含的金屬是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。復(fù)合超硬材料制品中超硬材料中所含金屬的多少，直接決定了產(chǎn)品最關(guān)鍵的兩個(gè)物理性能，一個(gè)熱穩(wěn)定性，二個(gè)是磨耗比。熱穩(wěn)定性是指產(chǎn)品經(jīng)高溫焊接后的各項(xiàng)物理性能參數(shù)與高溫焊接前相比較的情況，降低幅度越小證明熱穩(wěn)定性好，(傳統(tǒng)工藝降低幅度達(dá)10％～40％)。而金屬含量與磨耗比下降成正比，即金屬含量越高，所產(chǎn)生的磨耗比下降值越大。復(fù)合超硬材料制品的超硬材料即使在配比時(shí)不加入金屬，但在高溫高壓合成時(shí)，硬質(zhì)合金中的金屬向超硬材料滲析，超硬材料中金屬增加，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性變差，磨耗比降低。

對(duì)此，發(fā)明人進(jìn)行了大量的嘗試與試驗(yàn)，希望能夠?qū)ι鲜銮闆r進(jìn)行改善。進(jìn)而提出了本發(fā)明的技術(shù)方案。

具體的，在合成過(guò)程中，先加壓至5-10MPa，然后使加熱錘錘面與葉臘石體中的導(dǎo)電鋼圈緊密接觸，送電加熱升溫，升溫至700℃～800℃時(shí)，金剛石或氮化硼在700℃～800℃(無(wú)保護(hù)氣體)的溫度中，金剛石或氮化硼的復(fù)合工作層接近并達(dá)到理論密度，其表面會(huì)輕微氮化而金屬原子在這種溫度下無(wú)法擺脫約束力。進(jìn)一步加壓至90～100MPa，升溫至1400℃-1700℃時(shí)，完成鍵與鍵之間的結(jié)合，使有無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)微顆粒組成的粉料體變成一個(gè)堅(jiān)固的整體。降低超硬材料中的金屬滲析的速度，達(dá)到減少超硬材料中金屬含量的目的。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選的技術(shù)方案：

優(yōu)選的方案，在步驟1)、步驟2)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括步驟3)：將六面頂液壓機(jī)兩個(gè)加熱錘錘面的壓力增加10％～40％，其余四面壓力不變。

通過(guò)第三次加壓，將兩個(gè)加熱錘錘面所承受的壓力繼續(xù)升高，高于非加熱錘錘面壓力3％～40％，且通過(guò)控制組裝的硬質(zhì)合金與超硬材料與兩個(gè)加熱錘呈垂直狀態(tài)，可以有效的阻滯金屬原子運(yùn)動(dòng)速度，從而達(dá)到進(jìn)一步降低超硬材料中的金屬含量的目的，為提高超硬復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和磨耗比提供有效保障。

優(yōu)選的方案，在步驟2)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將六面頂液壓機(jī)兩個(gè)加熱錘錘面的壓力增加3％～40％，其余四面壓力不變。

優(yōu)選的方案，步驟3)中，將六面頂液壓機(jī)兩個(gè)加熱錘錘面的壓力增加10％～20％。

優(yōu)選的方案，步驟1)中，升溫至700℃～800℃后保持30s-50s。

優(yōu)選的方案，步驟2)中，升溫至1400℃～1700℃后保持100s-1000s。

優(yōu)選的方案，步驟3)中，加壓后保持1-5min。

優(yōu)選的方案，步驟1)中，先加壓至5-10MPa后，再升溫。

優(yōu)選的方案，步驟2)中，先加壓至90～100MPa后，再升溫。

優(yōu)選的方案，步驟3)中，兩個(gè)加熱錘與組裝的硬質(zhì)合金與超硬材料垂直。

優(yōu)選的方案，所述超硬材料為金剛石和/或立方氮化硼。

本發(fā)明的有益效果：

1)超硬復(fù)合片產(chǎn)品中，硬質(zhì)合金的金屬滲析量相比傳統(tǒng)沿用合成工藝大大減少。

2)本發(fā)明的成品率達(dá)到95％左右。

3)本發(fā)明的技術(shù)方案所得產(chǎn)品在焊接前后的熱穩(wěn)定參數(shù)相差不大，熱穩(wěn)定性好。

4)本發(fā)明的技術(shù)方案所得產(chǎn)品的磨耗比有較大幅度提高。

附圖說(shuō)明

圖1是沿用傳統(tǒng)工藝制備得到的超硬材料的相圖，白色部分為金屬。金屬含量為11.3％。

圖2是本發(fā)明工藝制備得到的超硬材料的相圖，白色部分為金屬。金屬含量為2.01％。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將組裝的硬質(zhì)合金與金剛石置于葉臘石體中，置于六面頂液壓機(jī)的六個(gè)頂錘之中，先加壓至10MPa，對(duì)加熱錘送電加熱升溫至700℃～800℃，加熱時(shí)間為30秒，加壓至90MPa，升溫至1400℃～1700℃，達(dá)到合成工藝所制定額定時(shí)間后(5～15分鐘)，停止加熱，并將壓力降至零，取出合成完畢的產(chǎn)品。

傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品中的超硬材料中金屬含量為9％～20％；

上述工藝得到的產(chǎn)品中，超硬材料中的金屬含量為1.05％～5.06％。

且所得產(chǎn)品熱穩(wěn)定性有所提高，產(chǎn)品焊接前后的熱穩(wěn)定參數(shù)之差為6％。

實(shí)施例2

將組裝的硬質(zhì)合金與金剛石置于葉臘石體中，置于六面頂液壓機(jī)的六個(gè)頂錘之中，先加壓至10MPa時(shí)，對(duì)加熱錘送電加熱升溫至700℃～800℃，加熱時(shí)間為30秒，加壓至90MPa，升溫至1400℃～1700℃，達(dá)到合成工藝所制定額定時(shí)間后(5～15分鐘)，在兩個(gè)加熱錘錘面進(jìn)一步施壓，使其比四個(gè)非加熱錘錘面所承受的壓力高11％，達(dá)到合成工藝所制定的額定時(shí)間后(3～5分鐘)，停止加熱，并將壓力降至零，取出合成完畢的產(chǎn)品。

傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品中的超硬材料金屬含量為9％～20％；

上述工藝所得產(chǎn)品中超硬材料的金屬含量?jī)H為3.14％。

產(chǎn)品焊接前后的熱穩(wěn)定參數(shù)之差為4.31％。

實(shí)施例3

將組裝的硬質(zhì)合金與金剛石置于葉臘石體中，置于六面頂液壓機(jī)的六個(gè)頂錘之中，先加壓至10MPa時(shí)，升溫至700℃～800℃，加熱時(shí)間為30秒，加壓至90MPa，升溫至1400℃～1700℃，達(dá)到合成工藝所制定額定時(shí)間后，在兩個(gè)加熱錘錘面進(jìn)一步施壓，使其比四個(gè)非加熱錘錘面所承受的壓力高19％，達(dá)到合成工藝所制定的額定時(shí)間后，停止加熱，并將壓力降至零，取出合成完畢的產(chǎn)品。

傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品中的復(fù)合工作層金屬含量為9％～20％；

上述工藝所得產(chǎn)品中超硬材料中的金屬含量?jī)H為2.01％。

產(chǎn)品焊接前后的熱穩(wěn)定參數(shù)之差為2.33％。