金刚石及金刚石复合片用途与制造
金刚石材料简介
金刚石材料基本概念：金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石的化学式 NC----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,N个C的聚合体.只能用它的结构式表示.代表材料：天然单晶金刚石，人造单晶金刚石，人造聚金刚石，CVD金刚石膜1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于金刚石手术刀切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。
人造单晶金刚石刀具随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
金刚石钻头
第二节 金刚石钻头和扩孔器
三、金刚石钻头碎岩机理
（一）、孕镶金刚石钻头
孕镶金刚石钻头的孔底碎岩过程不同于表镶钻头。因为它用的金刚 石颗粒小，且埋藏于胎体之中，孕镶钻头必须在钻进规程中保持自磨出 刃的性能（称为"自锐"），才能维持钻速恒定而不衰减。 总体来说，孕镶钻头的实际碎岩机理类似于砂轮磨削工件，即以唇 面上多而小的硬质点（金刚石）对加工件（孔底岩石）进行刻划、磨削， 并随着硬质点的逐渐磨损和消失及粘结胎体的不断磨耗，新的硬质点又 裸露出来参加工作。当然，如果唇面金刚石出露较好时，也不排除在磨 削的同时存在着孔底的微剪切和微压碎作用。实际上，砂轮在高速磨削 工作中，自身也被磨耗，由于它的"自锐"作用而常处于锐利状态。
第一节 钻探用金刚石
（一）、天然金刚石
2、非晶质金刚石。 主要有黑色金刚石，产于巴西，颜色为黑色或暗灰色，天然形 状为圆形，呈聚晶结构，硬度、强度、韧性和耐磨性超过所有天然 金刚石，最早用于钻探，后来因稀少而被包尔兹取代。 3、介于结晶与非结晶的金刚石 主要有巴拉斯，多产于巴西和非洲，属于金刚石的变种。颜色 有透明到暗褐色，多呈柱状或圆球状。表面硬度高，主要用于工业。
金刚石钻头
六中队:杜春生
金刚石是目前发现最硬的材 料，广泛应用于工业、国防、科学 研究等。金刚石钻进是目前钻探工 艺中一种比较先进的钻进方法，由 于这种方法的钻进效率比较高，钻 孔质量好，施工劳动强度比较轻， 钻探成本比较低，因此得到了越来 越广泛的应用。最初，金刚石钻进 主要应用于硬岩和坚硬岩石；近年 来由于金刚石烧结体和复合片的研 制成功，并广泛应用，金刚石钻进 的应用越来越广泛,地质钻探用金 刚石约占世界工业金刚石用量的五 分之一。
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浅谈聚晶金刚石复合片(3)
正常的失效形式。
由于唇边的出现，容易使单位面积的切削力增大，而形成自锐效应。
自锐效应有利于保持钻头的有效切削能力。
2、微断屑微断屑的具体表现为金刚石片近似地沿切削方向形成微尺度的片状断裂，微断屑常常在钻头工作一定时间之后发生，由于钻头工作时，承受的负荷的交替变化以及表面局部的高温与冷却的交替，同时承受机械疲劳与冷热疲劳的作用，到达一定程度之后就会导致裂纹的产生，继而会扩展导致微断屑断裂。
3、宏观破裂表现为大尺寸的金刚石层的破断，钻头在钻进过程中会有很多情况，在遇到硬质岩石或者岩层岩性变化很大的时候，钻头容易受到较大的冲击负荷，其中尤其是PDC切削齿与岩石接触面较小时，容易造成切削齿在短时间内承受超负荷而导致发生大尺度的宏观破裂，导致钻头的报废.通过研究和总结我们可以得出，不止以上原因，当井底刚性物比如破损的钻头等没有及时清理的情况下，也会造成工作中的钻头受到冲击，使钻头发生宏观断裂. 通过研究我们得出，在工作中保持稳定的钻压，钻速，尽力避免大的冲击，也是减少发生宏观破裂的措施.4、剥离由于钻头是由不同的材料构成，一旦金刚石层与碳化钨基托的粘接破坏就容易造成剥离. 剥离现象出现之后就会使刃口不复存在之后失去切削能力。
在切削过程中，切削齿因磨擦热而逐渐升温，当温度达到一定程度之后可能会由于钻头因振动等短时脱离又与岩层接触时，瞬间被泥浆冷却，在巨大的温差瞬变中，由于PDC各层间热膨胀系数的差异，造成极大的内应力，一旦其超过粘结层结合强度时就会导致剥离现象的出现.通过剥离的产生机理，我们可以从材料制造过程中就提高各层间的结合力来预防剥离，同时可以采用改善材料间的热胀系数的匹配，避免冲击载荷发生等.5、热龟裂热龟裂具体表现为PDC材料表面形成一定深度的网状龟裂纹，它是冷热应力的交变作用的结果，在WC 基托层及金刚石层均会发生热龟裂.，尤其是材料表面，由于材料表面冷热应力最高，由此可以推断得出，热龟裂的产生机理，首先要形成大面积的磨损平面而产生足够的热量，接着才会在多次冷热循环中，因热应力足够大导致材料表面热龟裂的发生。
国产金刚石和进口金刚石的比较
国产金刚石和进口金刚石的比较金刚石作为切削工具的主要生产原料，在国内的需求量越来越大。
主要用于制作金刚石钻头、金刚石复合片、金刚石砂轮、金刚石绳锯等切削具。
伴随我国全国范围内的大开发，各类切削具的使用量大幅提高。
在国内的生产厂家也是越来越多，但是产品的品质确实参差不齐，主要是生产技术、生产原料和生产工艺的差别。
最关键的还是生产原料金刚石的选择。
1，国产金刚石由于市场前景优越，国内在近十年间新增大量的金刚石生产厂家。
受到竞争环境的影响，价格也是一直在下滑。
在品质方面，国内的金刚石不同厂家之间相差巨大。
由于生产设备为高温高压炉，并带有温度和操作控制系统，造价极高，一般一台设备成本在60万以上。
国内早先常用的金刚石顶液压机为2缸小空腔，随着技术的普及，现在国内顶尖的厂家也开始采用国际领先的六面顶液压机。
2，进口金刚石进口金刚石对国内的冲击很大，虽然金刚石的价格要高出很多，大概每克拉在0.9元左右。
但是销售情况依然很好，原因就是国产金刚石在品质上还是和国外的先进产品存在差异，比如金钻金刚石钻头使用的就是进口金刚石，保证了金刚石钻头的优质性能。
承压方面，国内的好的品级金刚石也就在10公斤左右，而国外的已经能够达到15公斤了，并且晶型为最好的8面体结构，国产的大量未12面体。
其实不论是国内还是国外，每个生产厂家的生产流程都差不多：都是从原材料（碳粉或碳片、触媒粉或触媒片，叶蜡石）处理、叶腊石和混合原料的压块、组装、烘焙；高温高压合（六面顶或两面顶压机）；粉碎、除碳；酸洗；选型；质检；分类入库。
但是国内生产的关键部件六面顶液压机和国外的比还是有很多不足之处，很难稳定定量的生产。
这都提醒着我们，科学技术才是第一生产力，只有着力提高我们的制造业水平才能改善产品的质量，才能和国际领先水平竞争。
【精品文章】人造金刚石特性及其制造方法简介
人造金刚石特性及其制造方法简介
金刚石是自然界最坚硬的物质，摩氏硬度10，显微硬度
10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。
它的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。
虽然人类可以生产出人造金刚石，但质量大小还不及天然金刚石。
人造金刚石在工业中应用十分广泛，可用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。
人造金刚石制造方法有许多种，具有代表性的几种分类参考下图：
静压触媒法是国内外工业生产上应用最为广泛的方法，人造金刚石的绝大部分(约90%)都是用这种方法生产的。
爆炸法在某些国家被应用于金刚石微粉的生产，产量占很小。
CVD薄膜生长法近年来开始了工业应用。
其它一些方法，目前都还处于试验研究阶段。
静压法，又称静态超高压高温合成法。
静压触媒法是指在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。
就是以石墨为原料，以过渡金属或合金作触媒，用液压机产生恒定高压，以直流或交流电通过石墨产生持续高温，使石墨转化成金刚石。
转化条件一般为5~7GPa，l300~1700℃。
这个方法就是传统的高压高温合成法，至今已有40多年的历史了。
现在它还在继续发展和完善中，国内外都在致力于高压设备和加热方法的改进以及碳素原料和合金触媒的研究。
静压触媒法合成金刚石的工艺程序大致分为以下三个阶段：。
金钢石的加工方法
金刚石（Diamond）的加工方法主要包括但不限于以下几种：
1. 直接制造法：
- 高温高压法（HPHT）: 通过模拟地球深处的极端条件，将石墨等碳质原料在高压（5-10GPa）和高温（1100-3000°C）下直接转化为金刚石。
此方法形成的金刚石通常为微米级别的多晶粉末，也可通过优化工艺制得单晶金刚石。
2. 外延生长法：
- 化学气相沉积法（CVD）: CVD技术是在较低的压力下，利用含有碳源（如甲烷、乙醇等）的气体在特定的温度和气氛中分解，并在固体基底（如金属或现有金刚石晶种）上一层层生长出金刚石薄膜或单晶金刚石。
这种技术可以生产出高品质的大面积单晶金刚石薄片，以及用于半导体工业的电子级金刚石。
3. 加工成型法：
- 切割和打磨：对于已经形成的金刚石原石，通过专业的金刚石切割工具进行形状切割，然后通过一系列精细打磨工序，最终制成宝石级的璀璨钻石或工业
级的刀具、磨料等产品。
这一过程中，需要用到专门的金刚石砂轮进行粗磨、细磨和抛光。
4. 聚晶金刚石加工：
- 聚晶金刚石（PCD）是由许多细小的金刚石颗粒在高温高压下烧结并与硬质金属基体复合而成的材料。
加工PCD通常涉及金刚石砂轮的磨削、放电加工（EDM）或电解磨削等特殊工艺。
综上所述，金刚石的加工方法涵盖了从原材料转化、晶体生长到成型和精加工等一系列精密的技术流程。
不同用途的金刚石产品会采用适合其特性的加工方法。
第三章金刚石钻进
第三章金刚石钻进金刚石又称“钻石”，是大自然中最坚硬的宝石。
英文中钻石一词，源自希腊文“adnmas”，是“无法征服”的意思。
长期以来，人类就利用金刚石特有的坚硬性来钻凿岩石或切割瓷器等。
但金刚石以切削具的形式用于钻探工作，则是近百年来的事情。
世界上第一台金刚石手摇钻机，出现于1862年，当时用于隧道工程掘进中的爆破孔。
此后，金刚石钻进逐渐在一些发达国家中获得应用；由于当时所用金刚石都是大颗粒的高级品，价值十分昂贵，所以它的发展受到了限制，后来随着粉末冶金技术的发展，廉价的细粒金刚石被应用于钻孔技术；从此，金刚石钻进才得到较大的发展。
近年来随着人造金刚石和金刚石复合超硬材料的应用，更展示了金刚石钻进技术具有广阔的发展前景，目前，金刚石钻进是矿山勘探中的主要钻进、探矿方法。
我国金刚石钻进技术的研究工作，开始于1957年，1963年制成了表镶天然金刚石钻头。
与此同时，人造金刚石在我国也已开始制造；1972年制成了人造金刚石钻头并试用于生产实践中；此后，金刚石钻进技术在我国迅速发展起来，人造金刚石厂和钻头制造车间大量兴起，产品成倍增加，质量不断提高，品种亦不断增多，制造钻头的新方法也相继研究成功。
在钻探设备方面还研制出多种适用于小口径金刚石钻进的新型钻机；小口径管材和工具亦形成系列；此外，还研制出各种适用的冲洗液及孔内、地表用的各种仪表。
现今。
金刚石钻进技术已推广到全国各行业的矿山勘探中。
金刚石钻进的常用钻具由钻头1、扩孔器2、岩心管3、异径接头4和钻杆5等所组成，如图3-1所示。
钻头1镶有作为切削具的金刚石以破碎岩石；扩孔器2上也镶有金刚石以修整孔壁；岩心管3以容纳所钻岩心，有单层与双层之分。
双层岩心管应用较为广泛。
单层岩心管如图3-2(a)所示；卡簧2装在钻头1上方的扩孔器3内，提钻时，卡簧可把岩心卡住并随钻具提出孔外。
单管钻具只用于钻进完整地层。
双层岩心管如图3-2(b)所示；内管7是静止不转的，可容纳岩心使之不受扰动。
金刚石复合片钻头生产工艺流程
金刚石复合片钻头生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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二,人造金刚石的合成(续一)
两面顶压机是国际上进行高温高压合成的主体设备. 采用两个硬质合金顶锤,和压缸配合形成体积较大的 高压区.当前世界上使用的最大压机的压力为1.8万吨. 高压区.当前世界上使用的最大压机的压力为1.8万吨. 单次可生产金刚石上千克拉. 压缸通常用硬质合金制造,但压缸本身的强度不足以 承受几万大气压的拉力,因此需要在外围另加几层高 强度的过盈配合的钢环,使压缸受压到接近其抗压强 度.工作时,顶锤上下加压,压缸胀回到接近其抗拉 强度.此时压缸内组装块的压力可达到5 强度.此时压缸内组装块的压力可达到5万大气压以上.
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五,复合片在钻井上的应用
聚晶金刚石复合片(PDC)主 聚晶金刚石复合片(PDC)主 要作为PDC钻头的切削齿,通 要作为PDC钻头的切削齿,通 过高温钎焊的方式焊接在钻头 体上. 复合片在PDC钻头钻进中主要 复合片在PDC钻头钻进中主要 起剪切和刮削作用 PDC钻头主要适于软到中硬地 PDC钻头主要适于软到中硬地 层特别是均质地层的钻进.
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二,人造金刚石的合成
主要设备是大吨位油压机,在装置中心产生几万个 大气压的高压.压机通常为两面顶和六面顶结构.
六面顶压机采用六个对向 压的硬质合金顶锤,向位 于中心的立方体合成块施 压.该压机制造成本不高, 易于投资,目前在中国大 约有4000台,但金刚石单 约有4000台,但金刚石单 产只有10-20克拉,品级 产只有10-20克拉,品级 也不高.
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用途
三,耐磨材料之冠(一)
Knoop硬度 Knoop 硬度
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 7000 4700 2450
2100
金刚石的硬度和耐磨 性远远高于其它硬质 材料,是目前加工高 耐磨工件不可或缺的 材料.见图:磨料的物
理性质
PDC
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附:金刚石的姊妹产品——CBN 附:金刚石的姊妹产品——CBN
立方氮化硼刀具的硬度HV8000-9000,仅次于金 立方氮化硼刀具的硬度HV8000-9000,仅次于金 刚石,是目前发现的第二种超硬材料,立方氮化 硼有很的耐磨性,热稳定性和优良的化学稳定性, 有良好的导热性,韧性和较低的磨擦系数. 主要用于加工硬度HRC60—70的各种碎硬钢( 主要用于加工硬度HRC60—70的各种碎硬钢(包括 碳素工具钢,合金刚,轴承钢,模具钢,高速 钢),各种耐磨铸铁(包括钒钛铸铁,冷硬铸铁, ,各种耐磨铸铁( 高磷铸铁,Ni-Hard铸铁),热喷涂( 高磷铸铁,Ni-Hard铸铁),热喷涂(焊)件和高温 合金. 立方氮化硼刀具的高耐用度使它非常适合于数控 机床加工,CNC+CBN=现代化机床. 机床加工,CNC+CBN=现代化机床.
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三,聚晶金刚石的成型加工
PDC经过高温高压后,形状较不规则,需要加工 PDC经过高温高压后,形状较不规则,需要加工 成较为规整的形状.较为典型的加工工序如下:
研磨 外圆磨 钎焊 倒角 线切割
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平面磨 抛光
四,聚晶金刚石的应用
PCD的主要应用如下 PCD的主要应用如下
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二,人造金刚石的合成(续二)
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第三章 聚晶金刚石
一,聚晶金刚石的制造
大型的金刚石单晶合成时间往往达到几十个小 时,并且金刚石的机械性能具有极强的方向性, 随着方向的不同,硬度和耐磨性有极大的差异, 这往往导致金刚石寿命降低或工件精度变差. 通过高温高压方式,将小颗粒的金刚石烧结成 块(PCD),时间大约半小时,制造成本大大 块(PCD),时间大约半小时,制造成本大大 降低. 聚晶金刚石(PCD)通过结合剂或自身粘结, 聚晶金刚石(PCD)通过结合剂或自身粘结, 晶粒之间的结晶面方向是随机的,在使用时各 方向的磨损是均匀的,与磨损方向差异极大的 金刚石单晶不同.
金刚石手术刀 (刀刃放大图) 聚晶金刚石轴承
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第二章 金刚石的制造
一,金刚石的制造历史
由于天然金刚石产于地底深处,1953年起,从 由于天然金刚石产于地底深处,1953年起,从 高压技术着手,以铁等金属为催化剂,在高温 高压下将石墨转化为金刚石颗粒,大小40 高压下将石墨转化为金刚石颗粒,大小40 m -1mm.目前全球市值约为15亿美元. 1mm.目前全球市值约为15亿美元. 1960年起,美国杜邦公司利用爆炸所产生的高 1960年起,美国杜邦公司利用爆炸所产生的高 温高压,把石墨在瞬间转化为金刚石微粒( 温高压,把石墨在瞬间转化为金刚石微粒(< 10 m) 10 1971年起,在高温常压下,由氢分子分解的原 1971年起,在高温常压下,由氢分子分解的原 子将甲烷分解的碳催化成为金刚石,形成了低 压气相沉积的金刚石薄膜(厚度<1mm),揭 压气相沉积的金刚石薄膜(厚度<1mm),揭 开了金刚石发展暂新的一页.
相对耐磨性
50 40 莫氏硬度 43 37
Kg/mm2
金刚石
CBN
SiC
Al2O3
抗压强度
1200 1000 Kg/mm2 800 600 400 200 0 金刚石 CBN SiC Al2O3 300 58 720 1065
30 20 10 0 金刚石 CBN SiC Al2O3 14 9
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二,聚晶金刚石的机性能
在PDC内,原始的金刚石晶粒的边界已经消失, PDC内,原始的金刚石晶粒的边界已经消失, 所有的颗粒基本上连为一体,形成以D 所有的颗粒基本上连为一体,形成以D-D键结 合的多晶体 由于PDC内的金刚石颗粒是本体相连,并且排 由于PDC内的金刚石颗粒是本体相连,并且排 列没有方向,PDC耐磨性接近于单晶金刚石, 列没有方向,PDC耐磨性接近于单晶金刚石, 但抗冲击性却远远超出. PDC内的粘结金属钴源于硬质合金基体,并促 PDC内的粘结金属钴源于硬质合金基体,并促 使与基体紧密相连,更提高了PDC的韧性. 使与基体紧密相连,更提高了PDC的韧性. 改进粘结剂含量和金刚石粒度配比,PDC的耐 改进粘结剂含量和金刚石粒度配比,PDC的耐 磨性和抗冲击性都会有一定程度的改变.
切削工具 有色金属:铝,铜,镁,锌等及其合金 有色金属:铝,铜,镁,锌等及其合金 硬质合金:半烧结件,烧结件 硬质合金:半烧结件,烧结件 陶瓷:半烧结件,烧结件 陶瓷:半烧结件,烧结件 非金属:塑料,硬质橡胶,碳棒,木材等 非金属:塑料,硬质橡胶,碳棒,木材等 耐磨工具 拉丝模:拉制有色金属,不锈钢丝,钨丝等 拉丝模:拉制有色金属,不锈钢丝,钨丝等 修整工具:修整刚玉砂轮,碳化硅砂轮 修整工具:修整刚玉砂轮,碳化硅砂轮 钻探:石油/ 钻探:石油/天然气钻头,地质钻头,工程钻头
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宝石之王——钻石(天然金刚石)(续) 宝石之王——钻石(天然金刚石)(续)
天然金刚石多产自从地球深 处冒出地表的金伯利岩矿脉. 金伯利岩原埋在地下130公 金伯利岩原埋在地下130公 里以下,其中所含的碳在5 里以下,其中所含的碳在5 万大气压以上的压力下逐渐 转化为金刚石. 金伯利岩在接近地表时因压 力降低而形成喇叭口状的矿 脉,每10吨矿石才产出钻石 脉,每10吨矿石才产出钻石 1克左右,其中宝石级更只 占1/10. 1/10.
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一,聚晶金刚石的制造(续一)
从1970年代起,PCD开始大量生产.大部分PCD 1970年代起,PCD开始大量生产.大部分PCD 烧结时以钴作为烧结助熔剂.有的PCD以硬质合 烧结时以钴作为烧结助熔剂.有的PCD以硬质合 金为基体,形成金刚石-硬质合金复合片(PDC). 金为基体,形成金刚石-硬质合金复合片(PDC). 这种产品兼有PCD的硬度和硬质合金的韧性,堪 这种产品兼有PCD的硬度和硬质合金的韧性,堪 称两种材料的完美组合.
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二,材料极品——金刚石的特性 二,材料极品——金刚石的特性
性能 硬度最大 弹性模量最大 抗压强度最大 摩擦系数最小 声速最高 折射率最大 透光性最好 热膨胀系数最小 热传导率最强 化学惰性最好 能隙最大 耐磨工具 高弹性弹簧 高压压头 高速轴承 喇叭振动膜 钻石饰品 X光观察窗 硅晶垫片 散热薄片 表面防护,化学品器具 下一代半导体材料
三,耐磨材料之冠(二)
工业天然金刚石
人造金刚石单晶
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三,耐磨材料之冠(三)
金刚石砂轮
石材切割锯片
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三,耐磨材料之冠(四)
聚晶金刚石复合片 聚晶金刚石拉丝模
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三,耐磨材料之冠(五)
聚晶金刚石刀具
油井钻进PDC钻头 油井钻进PDC钻头
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三,耐磨材料之冠(六)
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二,聚晶金刚石的热性能
PDC在制成工具时常承受高温条件,而且在使 PDC在制成工具时常承受高温条件,而且在使 用时,切削点也会摩擦生热.PDC在700℃ 以 用时,切削点也会摩擦生热.PDC在700℃ 上的高温时,由于金属钴,铁等的催化作用, 金刚石转化为石墨,其硬度和耐磨性会急剧降 低. 由于PCD和WC的热膨胀系数相差较大,在较 由于PCD和WC的热膨胀系数相差较大,在较 高的温度下,会形成较大的热应力,严重时还 会导致产品断裂.
金刚石层
硬质合金基体
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一,聚晶金刚石的制造(续二)
制造PCD及WC的复合体(PDC)时,先将细粒的金刚石 制造PCD及WC的复合体(PDC)时,先将细粒的金刚石 或微粉与已成型的WC基体(含钴13-16%)组装在金属杯 或微粉与已成型的WC基体(含钴13-16%)组装在金属杯 中.为使压力均匀,金属杯外需套较软的传压介质如叶蜡 石,食盐等.由于传压介质不导电,不能直接通电加热, 因此组装块需要另加导电管进行加热. 组装块放入高压装置,加压到5 组装块放入高压装置,加压到5万大气压后通电加热,温 度超过1300℃ 度超过1300℃ 时钴开始熔化并渗入到金刚石颗粒之间.碳 熔融再结晶形成结合力极强的金刚石-金刚石(D 熔融再结晶形成结合力极强的金刚石-金刚石(D-D)键.