一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法技术

本发明专利技术提供了一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，本发明专利技术的加工方法采用大尺度多晶金刚石块材为原材料，经切割、刃磨、焊接修整获得大尺度多晶金刚石制品，在切割、焊接修整后进行内应力消除，该方法可用于制备超高精密车刀、修整笔、拉丝模等制品。本发明专利技术加工方法简单，获得制品质量高，原料利用率高，减少成本。

A processing method for large scale polycrystalline diamond products

The invention provides a processing method for large scale polycrystalline diamond products. The processing method of the invention adopts large scale polycrystalline diamond block as raw material, and the large scale polycrystalline diamond products are obtained by cutting, grinding and welding repair. The internal stress is eliminated after cutting and welding repair. High precision turning tools, repair pen, drawing die and other products. The invention has the advantages of simple processing method, high quality of products, high utilization rate of raw materials, and reduced cost.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法
本专利技术属于超硬材料制品加工
，特别涉及一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法。
技术介绍
多晶金刚石是由非金刚石型碳物质在14~18GPa和2300~2600K的超高压高温的条件下直接转化而形成的，其具有极高的硬度和耐磨性，物相单一，结构均匀，晶粒尺寸为10~100nm，努氏硬度高达120~140GPa，高于金刚石单晶（100）和（001）面的硬度（约115GPa）。特别是其各向同性，无解理面，从而避免了单晶金刚石容易沿解理面脆性断裂的弱点，在切削或磨削过程中，彼此以不饱和键相连的纳米晶粒能够适时自动剥落，不断出现新的锋利的微观刃口，这种自锐性保证了高磨削率和低切削力，不易造成产品表面微观损伤。目前，对于单晶金刚石或者聚晶金刚石（PCD）制品的加工主要采用激光加工、电火花线切割、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法进行切割，其刃磨工艺主要采用陶瓷结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于多晶金刚石整体性能优于单晶金刚石或PCD，以目前的上述加工手段来加工多晶金刚石制品较为困难，加工周期较长。
技术实现思路
为解决现有加工手段加工多晶金刚石制品难度高，加工周期长的技术问题，本专利技术提供一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法。本专利技术的加工方法采用大尺度多晶金刚石块材为原材料，经切割、刃磨、焊接修整获得大尺度多晶金刚石制品，在切割、焊接修整后进行内应力消除，该方法可用于制备超高精密车刀、修整笔、拉丝模等制品。本专利技术加工方法简单，获得制品质量高，原料利用率高，减少成本。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，包括以下步骤：1）获得大尺度多晶金刚石块材；2）切割：对步骤1）中获得的大尺度多晶金刚石块材进行激光切割，获得坯料；3）消除内应力：对获得的坯料进行正火或退火处理，消除切割过程中产生的内应力；4）刃磨：采用钴结合剂金刚石砂轮对坯料进行刃磨；5）焊接、修整：经焊接、修整获得制品；6）消除内应力：与所述步骤3）中的消除内应力操作步骤相同，减小焊接和修整过程中产生的内应力。优选的，所述步骤1）中大尺度多晶金刚石块材是在14~18GPa、2300~2600K下以非金刚石碳为原料直接合成。优选的，所述步骤2）中的激光切割可以采用皮秒激光切割机或飞秒激光切割机。优选的，所述步骤3）中正火处理的具体过程为：将坯料以10℃/min加热到200~400℃，保温2~8h，取出后在空气中自然冷却。优选的，所述步骤3）中退火处理的具体过程为：将坯料以10℃/min加热到200~400℃，保温2~8h，在炉子里随炉冷却。优选的，所述步骤4）中钴结合剂金刚石砂轮中钴的含量为8~30%。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术加工方法中采用皮秒激光切割机或飞秒激光切割机对大尺度多晶金刚石块材进行切割，提高切割精度，减少切割过程的损耗，提高产品的利用率。2、本专利技术的加工方法中进行两次正火或退火处理，可以提高制品的韧性，消除加工过程中形成的内应力。3、本专利技术选用钴含量高的金属结合剂金刚石砂轮进行刃磨，其硬度、耐磨性虽然不及陶瓷结合剂金刚石砂轮，但依靠在磨削过程中产生的温度，砂轮中的金属结合剂特别是钴能使金刚石反转化，从而实现高速刃磨，且能使刃口光滑。具体实施方式本专利技术的一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，适用于制备超高精密车刀、修整笔、拉丝模等，其具体的加工方法包括以下步骤：1）获得大尺度多晶金刚石块材；2）切割：对步骤1）中获得的大尺度多晶金刚石块材进行激光切割，获得坯料；3）消除内应力：对获得的坯料进行正火或退火处理，消除切割过程中产生的内应力；4）刃磨：采用钴结合剂金刚石砂轮对坯料进行刃磨；5）焊接、修整：经焊接、修整获得制品；6）消除内应力：与所述步骤3）中的消除内应力操作步骤相同，减小焊接和修整过程中产生的内应力。其中，在14~18GPa、2300~2600K下以非金刚石碳为原料直接合成制备大尺度多晶金刚石块材。步骤2）中的激光切割可以采用皮秒激光切割机或飞秒激光切割机。步骤3）中正火处理的具体过程为：将坯料以10℃/min加热到200~400℃，保温2~8h，取出后在空气中自然冷却；退火处理的具体过程为：将坯料以10℃/min加热到200~400℃，保温2~8h，在炉子里随炉冷却。所述钴结合剂金刚石砂轮中钴的含量为8~30%，保证钴的含量为8~30%可以在保证金刚石砂轮强度的情况下，其含有的钴能够在加工过程中与多晶金刚石在摩擦力的高温下发生反应。本专利技术采用高钴含量的金刚石砂轮来加工多晶金刚石，其原理为依靠砂轮和多晶金刚石在加工过程中的摩擦力产生一定的高温，在此温度条件下钴会与多晶金刚石发生反应，从而使加工面粗糙度大大降低。本专利技术在切割或者刃磨后进行正火或者退火处理，可以消除产品的内应力，由于多晶金刚石硬度高于人造或天然单晶金刚石，通过消除内应力的操作，可以减少制品在加工或使用过程中开裂或崩刃的情况发生。下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1本实施例中，在14GPa、2600K条件下合成出大尺度多晶金刚石块材；采用皮秒激光切割机对大尺度多晶金刚石块材进行切割，得到合适尺寸的坯料；将坯料以10℃每分钟的速率加热到200℃，保温4小时，取出后在空气中自然冷却；将处理好的坯料进行刃磨，加工工具选用钴含量8%的金属结合剂金刚石砂轮，将加工好的多晶金刚石制品进行焊接，修整；将多晶金刚石制品以10℃每分钟的速率加热到200℃，保温6小时，取出后在空气中自然冷却，消除加工过程中产生的内应力。实施例2本实施例中，在16GPa、2500K条件下合成出大尺度多晶金刚石块材；采用飞秒激光切割机对大尺度多晶金刚石块材进行切割，得到合适尺寸的坯料；将坯料以10℃每分钟的速率加热到300℃，保温4小时，取出后在空气中自然冷却；将处理好的坯料进行刃磨，加工工具选用钴含量20%的金属结合剂金刚石砂轮；将加工好的多晶金刚石制品进行焊接，修整；将多晶金刚石制品以10℃每分钟的速率加热到300℃，保温8小时，取出后在空气中自然冷却，消除加工过程中产生的内应力。实施例3本实施例中，在18GPa、2300K条件下合成出大尺度多晶金刚石块材；采用飞秒激光切割机对大尺度多晶金刚石块材进行切割，得到合适尺寸的坯料；将坯料以10℃每分钟的速率加热到400℃，保温8小时，在炉子里随炉冷却；将处理好的坯料进行刃磨，加工工具选用钴含量30%的金属结合剂金刚石砂轮；将加工好的多晶金刚石制品进行焊接，修整；将多晶金刚石制品以10℃每分钟的速率加热到400℃，保温8小时，在炉子里随炉冷却，消除加工过程中产生的内应力。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：1）获得大尺度多晶金刚石块材；2）切割：对步骤1）中获得的大尺度多晶金刚石块材进行激光切割，获得坯料；3）消除内应力：对获得的坯料进行正火或退火处理，消除切割过程中产生的内应力；4）刃磨：采用钴结合剂金刚石砂轮对坯料进行刃磨；5）焊接、修整：经焊接、修整获得制品；6）消除内应力：与所述步骤3）中的消除内应力操作步骤相同，减小焊接和修整过程中产生的内应力。

【技术特征摘要】
1.一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：1）获得大尺度多晶金刚石块材；2）切割：对步骤1）中获得的大尺度多晶金刚石块材进行激光切割，获得坯料；3）消除内应力：对获得的坯料进行正火或退火处理，消除切割过程中产生的内应力；4）刃磨：采用钴结合剂金刚石砂轮对坯料进行刃磨；5）焊接、修整：经焊接、修整获得制品；6）消除内应力：与所述步骤3）中的消除内应力操作步骤相同，减小焊接和修整过程中产生的内应力。2.根据权利要求1所述的一种大尺度多晶金刚石制品的加工方法，其特征在于，所述步骤1）中大尺度多晶金刚石块材是在14~18GPa、2300~2600K下以非金刚石碳为原料直接合成。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张相法，王永凯，位星，薛磊，刘红伟，
申请(专利权)人：郑州中南杰特超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41