一种耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112746814A(43)申请公布日2021.05.04(21)申请号202011526764.6(22)申请日2020.12.22(71)申请人吉林大学地址130000吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人刘宝昌陈朝然(74)专利代理机构长春市吉利专利事务所(普通合伙)22206代理人王楠楠李晓莉(51)Int.Cl.E21B10/46(2006.01)B01J3/06(2006.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/35(2006.01)权利要求书2页说明书10页(54)发明名称一种耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片及其制备方法(57)摘要一种耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片及其制备方法，属于材料学领域，该聚晶金刚石复合片是由镀富勒烯金刚石微粉、掺硼金刚石微粉、碳化硼微粉及纳米金刚石微粉构成的混合粉末作为原料，利用六面顶压机，在压力6.2GPa～7.2GPa，温度1620℃～1780℃的条件下与硬质合金烧结制得的，其中，按照重量百分比计，镀富勒烯金刚石微粉75wt％～85wt％、掺硼金刚石微粉5wt％～10wt％、碳化硼微粉5wt％～10wt％及纳米金刚石微粉2wt％～5wt％。经本发明制得用于钻探领域的聚晶金刚石复合片，提升了聚晶金刚石复合片致密性、硬度、耐磨性以及热稳定性。CN112746814ACN112746814A权利要求书1/2页1.一种耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：该聚晶金刚石复合片是由镀富勒烯金刚石微粉、掺硼金刚石微粉、碳化硼微粉及纳米金刚石微粉构成的混合粉末作为原料，利用六面顶压机，在压力6.2GPa～7.2GPa，温度1620℃～1780℃的条件下与硬质合金烧结制得的，其中，按照重量百分比计，镀富勒烯金刚石微粉75wt％～85wt％、掺硼金刚石微粉5wt％～10wt％、碳化硼微粉5wt％～10wt％及纳米金刚石微粉2wt％～5wt％，并且上述各组分的重量百分数之和为100％。2.根据权利要求1所述的耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述镀富勒烯金刚石微粉是以金刚石微粉作为基材，利用反应磁控溅射在金刚石微粉上镀富勒烯层而得到的镀富勒烯金刚石微粉，金刚石微粉的粒径为20μm～25μm，富勒烯层厚度为0.1μm～5μm；反应磁控溅射的工艺参数：阴极靶材为纯度99％的石墨靶，溅射气体为纯度99.9％的氩气，反应气体为纯度99.9％的氮气，石墨靶的功率为1250W，基体偏压为‑100V，氩气流量为36mL/min，氮气流量分别为18mL/min。3.根据权利要求1所述的耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述掺硼金刚石微粉的粒径为4μm～8μm。4.根据权利要求1所述的耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述碳化硼微粉的粒径为2μm～10μm。5.根据权利要求1所述的耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述纳米金刚石微粉粒径为100nm～300nm。6.根据权利要求1所述的耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述硬质合金采用钨钴合金，硬质合金的含钴量为16％～18％，硬质合金的直径为10mm～20mm，厚度为4mm～18mm。7.一种制备权利要求1、2、3、4、5或6中所述耐高温耐磨型聚晶金刚石复合片的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、准备原料：①对金刚石微粉表面进行处理，去除金刚石微粉表面杂质；②将经步骤①处理后的金刚石微粉作为基材，利用反应磁控溅射方式，在金刚石微粉表面镀富勒烯层，得到镀富勒烯金刚石微粉；③将硬质合金置于无水乙醇环境中超声处理30min，去除硬质合金表面的杂质，备用；④按照重量百分比为镀富勒烯金刚石微粉75wt％～85wt％、掺硼金刚石微粉5wt％～10wt％、碳化硼微粉5wt％～10wt％及纳米金刚石微粉2wt％～5wt％，分别称量上述各组分，并且上述各组分的重量百分数之和为100％，加入球磨机内，无水乙醇作为润滑剂，球磨充分混合后，停止球磨，待无水乙醇蒸发干，将已混好的粉料装入石墨杯中，然后将装有粉料的石墨杯置于真空炉内进行真空热处理，加热期间，真空炉内最高温度为1200℃，真空度为2×10‑3Pa，得到混合粉末；步骤2、将真空热处理后得到混合粉末与净化处理后的硬质合金放入金属容器，进行压片处理，得到复合材料，其中，金属容器为金属钼容器或金属钽容器；步骤3、将复合材料随包裹在其外部的金属容器与叶腊石组装块组装，得到组装合成块，将组装合成块放在六面顶压机内进行预压，施加压力至2GPa～3GPa，保压5min～7min，得到预压组装块；将预压组装块置于真空烧结炉抽真空，抽真空至炉内气压在2×10‑3Pa以2CN112746814A权利要求书2/2页下，