高硬度PCD复合片结合剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度PCD复合片结合剂及其制备方法，该制备方法包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到高硬度PCD复合片结合剂。该结合剂使得制得的PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。

【技术实现步骤摘要】
高硬度PCD复合片结合剂及其制备方法
本专利技术涉及PCD刀具，具体地，涉及一种高硬度PCD复合片结合剂及其制备方。
技术介绍
金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。刀具发展历程，从十九世纪末到二十世纪期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵问题，使金刚石刀具应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可高速切削获得很高加工精度加工效率。金刚石刀具上述特性由金刚石晶体状态决定。金刚石晶体，碳原子四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构结合力方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石PCD结构取向不一细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高硬度PCD复合片结合剂及其制备方法，该结合剂使得制得的PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高硬度PCD复合片结合剂的制备方法，包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到高硬度PCD复合片结合剂。本专利技术还提供了一种高硬度PCD复合片结合剂，该高硬度PCD复合片结合剂通过上述的制备方法制备而得。在上述技术方案，本专利技术首先通过溶胶-凝胶法制得干凝胶，接着通过热处理使得干凝胶分解成由多种氧化物组成的复合体，最后通过热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行组合形成高硬度PCD复合片结合剂；该结合剂能够使得制得的PCD复合片具有优异的硬度，同时该制备方法具有工序简单和操作简便的优点。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种高硬度PCD复合片结合剂的制备方法，包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到高硬度PCD复合片结合剂。在本专利技术的步骤1）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤1）中，纳米二氧化硅、钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯的摩尔比为1：0.4-0.6：0.7-0.9：0.2-0.4：0.05-0.15：0.08-0.12：0.1-0.3：0.25-0.35。在本专利技术的步骤1）中，盐酸、醇的水溶液、碱液的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤1）中，纳米二氧化硅、盐酸、醇的水溶液、碱液的用量比为1mmol：2-3mL：5-10mL：4-6mL，且醇的水溶液中醇的体积分数为30-40%，盐酸的pH为4-5，碱液的pH为11-13。在本专利技术的步骤1）中，各物料的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤1）中，醇的水溶液的醇选自乙醇、甲醇、丙醇和异丙醇中的至少一者；碱液选自氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液中的至少一者；钠盐选自氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中的至少一者；铝盐选自硝酸铝、氯化铝、醋酸铝中的至少一者；锆盐选自硝酸锆、柠檬酸锆盐中的至少一者；钇盐选自硝酸钇、三(硫酸乙基)钇盐、三氟甲烷磺酸钇中的至少一者；镍盐选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的至少一者。在本专利技术的步骤1）中，陈化的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤1）中，陈化满足以下条件：陈化温度为25-35℃，陈化时间为18-24h。在本专利技术的步骤1）中，干燥的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度优选地，在步骤1）中，干燥满足以下条件：干燥温度为100-110℃，干燥时间为2-4h。在本专利技术的步骤1）中，混合的时间可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤1）中，混合的时间为15-20min。在本专利技术的步骤2）中，热处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤2）中，热处理满足以下条件：处理温度为510-530℃，处理时间为6-10h。在本专利技术的步骤3）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤3）中，热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉的重量比为10：1-3：0.8-1.3：2.1-2.6：1.2-1.6。在本专利技术的步骤3）中，球磨的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PCD复合片的硬度，优选地，在步骤3）中，球磨满足以下条件：磨球与物料的质量比为20：0.8-1.2，转速为1600-1800rpm，球磨时间为40-60min。本专利技术还提供了一种高硬度PCD复合片结合剂，该高硬度PCD复合片结合剂通过上述的制备方法制备而得。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。实施例11）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇（乙醇）的水溶液中，接着加入钠盐（氯化钠）、铝盐（硝酸铝）、硼酸、锆盐（硝酸锆）、钇盐（硝酸钇）、镍盐（硝酸镍）、钛酸四丁酯混合18min，然后滴加碱液（氢氧化钾水溶液）并搅拌18min，最后陈化（陈化温度为30℃，陈化时间为20h）、干燥（干燥温度为105℃，干燥时间为3h）以得到干凝胶；其中，纳米二氧化硅、钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯的摩尔比为1：0.5：0.8：0.3：0.1：0.1：0.2：0.30；纳米二氧化硅、盐酸、醇的水溶液、碱液的用量比为1mmol：2.5mL：8mL：5mL，且所述醇的水溶液中醇的体积分数为35%，所述盐酸的pH为4.5，所述碱液的pH为12；2）将干凝胶进行热处理（处理温度为520℃，处理时间为8h）以得到热处理产物；3）将热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉按照10：2：1：2.3：1.4的重量比行球磨（磨球与物料的质量比为20：1，转速为1700rpm，球磨时间为50min）以得到结合剂A1。实施例21）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇（丙醇）的水溶液中，接着加入钠盐（硫酸钠）、铝盐（氯化铝）、硼酸、锆盐（柠檬酸锆盐）、钇盐（三(硫酸乙基)钇盐）、镍盐（硫酸镍）、钛酸四丁酯混合15min，然后滴加碱液（氢氧化钠水溶液）并搅拌15min，最后陈化（陈化温度为25℃，陈化时间为24h）、干燥（干燥温度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硬度PCD复合片结合剂的制备方法，其特征在于，包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将所述干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将所述热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到所述高硬度PCD复合片结合剂。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度PCD复合片结合剂的制备方法，其特征在于，包括：1）将纳米二氧化硅、盐酸分散于醇的水溶液中，接着加入钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯混合，然后滴加碱液并搅拌，最后陈化、干燥以得到干凝胶；2）将所述干凝胶进行热处理以得到热处理产物；3）将所述热处理产物、锌粉、钴粉、锡粉和钡粉进行球磨以得到所述高硬度PCD复合片结合剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述纳米二氧化硅、钠盐、铝盐、硼酸、锆盐、钇盐、镍盐、钛酸四丁酯的摩尔比为1：0.4-0.6：0.7-0.9：0.2-0.4：0.05-0.15：0.08-0.12：0.1-0.3：0.25-0.35。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1）中，所述纳米二氧化硅、盐酸、醇的水溶液、碱液的用量比为1mmol：2-3mL：5-10mL：4-6mL，且所述醇的水溶液中醇的体积分数为30-40%，所述盐酸的pH为4-5，所述碱液的pH为11-13；优选地，在步骤1）中，所述醇的水溶液的醇选自乙醇、甲醇、丙醇和异丙醇中的至少一者；所述碱液选自氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液中的至少一者；所述钠盐选自氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中的至少一者；所述铝盐选自硝酸铝、氯化铝、醋酸铝中的至少一者；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，陶峰，
申请(专利权)人：芜湖瑞德机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34