一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，包括如下步骤：S1：获取金刚石原核；S2：将金刚石原核混入石墨粉中，并加入添加剂和高熔点强碳化物，得到混合配料，所述添加剂包括Cr、Mn、Ce和S中至少两种，所述高熔点强碳化物包括W、Ca和Si中的至少一种，金刚石原核、添加剂和高熔点强碳化物的质量与石墨粉的质量的比值为1:10000

【技术实现步骤摘要】
一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法


[0001]本专利技术涉及金刚石合成
，特别涉及一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法。

技术介绍

[0002]在实际使用金刚石工具中，经常出现金刚石颗粒过早整体剥落，未完全发挥其力学性能，究其原因：皆为金刚石表面洁净平整，与结合剂难以形成较强机械结合，更未形成化学结合，导致使用中金刚石受力脱落，大大降低了金刚石工具使用寿命和金刚石利用率。因此，寻找如何提高人造金刚石与结合剂之间结合力，一直是许多企业及科研院所的一项重要课题。镀敷金刚石在金刚石与结合剂之间添加了过渡层，一定程度上提高了结合剂的把持力，但镀层与金刚石之间只是简单的物理包裹，金刚石磨损一定量后镀层金属很难抓住表面光滑的人造金刚石颗粒，同样极易脱落。故而，通过提高结合剂与金刚石的接触面积来提高机械咬合强度成为一个重要途径。但现有的粗化工艺存在以下问题：1.选择单晶人造金刚石进行表面物理化学处理(高温催化氧化反应法)，虽增加了结合面积，提高了结合力，但热处理工艺条件——高温，导致金刚石内应力增大，降低了金刚石的热冲强度；2、增加的新工序提高了成品金刚石成本；3、受原材料本征特性波动的影响，处理工艺很难保证效果稳定一致。有鉴于此，本申请的专利技术人经过深入研究，得到一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其能够在保证金刚石强度的情况下实现金刚石的粗糙化处理。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，包括如下步骤：
[0006]S1：获取金刚石原核；
[0007]S2：将金刚石原核混入石墨粉中，并加入添加剂和高熔点强碳化物，得到混合配料，所述添加剂包括Cr、Mn、Ce和S中至少两种，所述高熔点强碳化物包括W、Ca和Si中的至少一种，金刚石原核、添加剂和高熔点强碳化物的质量与石墨粉的质量的比值为1:10000
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2:10000；
[0008]S3、将所述混合配料制成金刚石芯棒材；
[0009]S4、将金刚石芯棒材放入在900
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1000℃的条件下脱氧；
[0010]S5、将脱氧后的金刚石芯棒放入叶腊石模具中，在4.5
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5.5GPa,1100
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1400℃的条件下生长16
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20分钟，然后在3.5
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4.5GPa,1400
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1600℃的条件下粗糙化1
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3分钟，得到成品金刚石。
[0011]在一个优选实施例中，所述步骤S3中，将所述混合配料送入模具中，压制成所述金刚石芯棒材。
[0012]在一个优选实施例中，所述步骤S2中，将部分的所述金刚石原核和部分所述添加剂混入部分所述石墨粉中，得到第一混合物，将其余的所述金刚石原核、其余的所述添加剂、其余的所述高熔点强碳化物，得到第二混合物，所述第一混合物和所述第二混合物即为所述混合配料；所述步骤S3中，所述第二混合物包覆所述第一混合物，制得所述金刚石芯棒材。
[0013]在一个优选实施例中，所述步骤S3中，利用加料装置将所述第一混合物和所述第二混合物送入所述模具中，所述加料装置包括第一储料罐、第二储料罐、出料管和连接管，所述出料管包括内管和外管，所述内管由上至下插入所述外管中，所述内管的上端连接所述第一储料罐，所述内管上设有第一阀门，所述外管的上端封闭，所述连接管的一端连接所述外管的侧部，另一端连接所述第二储料罐，所述连接管上设有第二阀门，所述第一混合物装入所述第一储料罐中，所述第二混合物装入所述第二储料罐中；在向所述模具送料时，首先打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门，使得所述第二混合物经由内管和外管之间的空间进入模具中，平铺在模具的底面，接着同时打开第一阀门和第二阀门，使得第一混合物和第二混合物同时进入模具中，最后，关闭所述第一阀门，使得第二混合物经由内管和外管之间的空间进入模具中，加料完成后关闭所述第二阀门，经压制后制得所述第二混合物包覆所述第一混合物的所述金刚石芯棒材。
[0014]在一个优选实施例中，所述加料装置还包括分散组件，所述分散组件包括升降架和多个分散瓣，所述升降架安装于所述外管上，所述升降架的下端设有环绕所述外管的支撑环，所述分散瓣的顶部设有固定管，所述支撑环穿过所述固定管，使得所述多个分散瓣圆周分布，所述固定管内设有连接所述支撑环的扭簧，使得所述多个分散瓣具有合拢的趋势，所述分散瓣上设有多个通孔；当处于所述第一阀门关闭，且所述第二阀门打开的状态时，将多个所述分散瓣调节至最低位置，当处于其他状态时，使得分散瓣的底部位置高于所述外管的下端位置。
[0015]在一个优选实施例中，所述升降架包括架体和升降气缸，所述升降气缸安装于所述外管上，所述架体连接所述升降气缸的下端和所述支撑环。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其充分利用金刚石生长的不同阶段生长特性，配合添加剂使金刚石在保证强度的基础上，生长原位对表面进行粗糙化处理，具体来说，其通过加入高熔点强碳化物元素，在生长的后期阶段，利用高温形成粗糙化表层，由于粗糙化表层是生长形成，不会发生结合不牢固的情形，同时，其通过配合添加剂的使用，使金刚石在保证强度的基础上，在生长原位对表面进行粗糙化处理。
附图说明
[0017]图1是本专利技术涉及一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法的工艺流程图。
[0018]图2是本专利技术涉及一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法中所应用的加料装置的结构示意图。
[0019]图3是本专利技术涉及一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法中所应用的加料装置切除一部分后的结构示意图。
[0020]图4是图3中A部分的放大结构示意图。
[0021]图中
[0022]第一储料罐1；第二储料罐2；内管3；第一阀门4；外管5；连接管6；第二阀门7；分散瓣8；通孔9；固定管10；支撑环11；架体12；升降气缸13。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0024]本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0025]如图1所示，一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，包括如下步骤：
[0026]S1：获取金刚石原核；
[0027]S2：将金刚石原核混入石墨粉中，并加入添加剂和高熔点强碳化物，得到混合配料，所述添加剂包括Cr、Mn、Ce和S中至少两种，所述高熔点强碳化物包括W、Ca和Si中的至少一种，金刚石原核、添加剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取金刚石原核；S2：将金刚石原核混入石墨粉中，并加入添加剂和高熔点强碳化物，得到混合配料，所述添加剂包括Cr、Mn、Ce和S中至少两种，所述高熔点强碳化物包括W、Ca和Si中的至少一种，金刚石原核、添加剂和高熔点强碳化物的质量与石墨粉的质量的比值为1:10000
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2:10000；S3、将所述混合配料制成金刚石芯棒材；S4、将金刚石芯棒材放入在900
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1000℃的条件下脱氧；S5、将脱氧后的金刚石芯棒放入叶腊石模具中，在4.5
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5.5GPa,1100
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1400℃的条件下生长16
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20分钟，然后在3.5
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4.5GPa,1400
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1600℃的条件下粗糙化1
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3分钟，得到成品金刚石。2.根据权利要求1所述一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，将所述混合配料送入模具中，压制成所述金刚石芯棒材。3.根据权利要求2所述一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，将部分的所述金刚石原核和部分所述添加剂混入部分所述石墨粉中，得到第一混合物，将其余的所述金刚石原核、其余的所述添加剂、其余的所述高熔点强碳化物，得到第二混合物，所述第一混合物和所述第二混合物即为所述混合配料；所述步骤S3中，所述第二混合物包覆所述第一混合物，制得所述金刚石芯棒材。4.根据权利要求3所述一种原位生长表面粗糙化细颗粒人造金刚石的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，利用加料装...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏海霖，彭胜，周建山，余文伟，左义，
申请(专利权)人：长沙石立超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：