金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(三)①

赵云良,赵爽之,闫森

(郑州新亚复合超硬材料有限公司,河南郑州 450001)

金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(三)①

赵云良,赵爽之,闫森

(郑州新亚复合超硬材料有限公司,河南郑州 450001)

简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。

金刚石烧结体;聚晶;复合片;钻头;刀具;拉丝模

3.2 制造工艺流程

图17为PCD与PDC制造工艺过程的简单描述,每一工序各个企业都有自己的经验与诀窍,在此无法一一表述。

在烧结工艺诸因素中起决定作用的是压力,烧结压力一般为5.5～6Gpa,最好是6.5～10GPa,采用更高压力的烧结,可以提高烧结体的密度、硬度及耐磨性。但高压腔压力越高,硬质合金顶锤越容易损坏,因此通常工业用的烧结压力采用5.5～6GPa。

烧结温度的选择与下列因素有关:a.烧结压力越高,烧结温度也可相应提高;b.金刚石层中结合剂不同,结合剂与C(含金刚石)的共晶温度也不同,如图18所示,烧结温度应高于共晶温度100℃～200℃;当采用较短的烧结时间,则应适当提高烧结温度,较高的烧结温度有利于烧结体的致密化,改善烧结效果。

烧结时间长短应以PCD与PDC结合剂能充分融溶浸润金刚石颗粒或者充分扫越金刚石层为原则。烧结时间长短与烧结压力、温度的高低有关,烧结压力、温度越高,烧结时间越短;当然也与PCD及PDC的尺寸大小有关,尺寸越大,烧结时间越长。

图17 PCD与PDC制造工艺流程简图Fig.17 Diagram of manufacturing flow of PCD and PDC

图18 PCD与PDC烧结区AFig.18 Sintered area A of PCD and PDC

4 PCD与PDC的品种规格

4.1 TSP钻探用聚晶金刚石(TSP Drilling Diamond Products)

以硅作结合剂的聚晶金刚石TSP具有很高的硬度、耐磨性、热稳定性及较高的机械强度,适用于制造地质钻探工具,见表1。

表1 TSP的代号及规格Table 1 Codes and specifications of TSP

4.2 聚晶金刚石拉丝模坯料(PCD Wire Drawing Die Blanks)

DW与TDW系列是以钴为结合剂的聚晶金刚石拉丝模坯料,具有很高的硬度、耐磨性及导热性,适合于拉制铜、铝、镍及不锈钢等金属线材,见表2。

表2 聚晶金刚石拉丝模坯料的代号及规格Table 2 Codes&specifications of polycrystalline diamond wire die blanks

4.3 石油与地质钻探用金刚石复合片(PDC for Drilling Bits)

金刚石复合片适用于制造软—中硬地层的石油与地质钻头、工程钻头等钻探工具。

4.4 切削刀具用金刚石复合片(PDC for Cutting Tools)

金刚石复合片适合于制造切削有色金属与非金属的各种刀具,按其金刚石的平均粒度有25μm、10μm、2μm三个品种。25#适用于一般用途的刀具,

图19 石油与地质钻探用金刚石复合片Fig.19 The PDC for drilling bits

表3 石油与地质钻探用金刚石复合片的型号与规格Table 3 Codes&specifications of PDC cutter for oil and gas drilling

10#适用于精加工刀具,而2#适用于超精加工刀具。另外,按其外形又可分为圆形、扇形、三角形与矩形四个系列。

图20 切削刀具用金刚石复合片Fig.20 The PDC for cutting tools

表4 切削刀具用金刚石复合片的型号与规格Table 4 Codes&specifications of PDC for cutting tool

由于我国生产PCD与PDC的厂家越来越多,其品种与规格繁多,无法全部罗列,只能象征性的选择上述一些品种规格作代表进行介绍。

[1]赵云良,赵爽之.金刚石烧结机理的探讨.

[2]赵云良,江晓乐,赵爽之.复合超硬材料发展概况.

江南化工拟控股聚晶金刚石产商

2014年1月24日晚间,江南化工(002226)公告称,为了优化产业结构,延伸产业链,公司董事会同意公司与大连凯峰超硬材料有限公司及其股东(张凯、张路青、朱莉)、公司控股子公司安徽江南晶盛新材料有限公司签订《合作协议书》。

以2013年11月30日为评估基准日,大连凯峰股东全部权益的评估值为1918.16万元。经协商,大连凯峰首次股权转让时其股东全部权益值确定为1908万元。大连凯峰首次股权转让时,公司以自有资金150万元受让大连凯峰三位自然人股东合计持有的大连凯峰7.86%的股权。待大连凯峰在江南晶盛完成爆炸合成聚晶金刚石项目试产、试销验证工作后,将根据试生产阶段聚晶金刚石产品转化率确定大连凯峰的全部权益价值及进一步投资大连凯峰、增资江南晶盛的具体合作方式。

整体投资事项完成后,江南化工成为大连凯峰控股股东。后续公司将以大连凯峰作为爆炸新材料的研发平台,同时将江南晶盛作为爆炸新材料生产基地。(证券时报网)

The Development of sintered polycrystalline diamond compact(PCD&PDC)

ZHAO Yun-liang,ZHAO Shuang-zhi,YAN Sen
(Zhengzhou New Asia Superhard Material Composite Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,Henan)

This article briefly describes the invention,the theory of sintering,manufacturing methods,specifications,methods of performance evaluation,application and development prospects of sintered polycrystalline diamond compact.It could be the reference information for scientific research and production of superhard abrasives.

sintered diamond compact;TSP;polycrystalline diamond compact;drill bit; cutting tool;polycrystalline diamond wire die

TQ164

A

1673-1433(2013)06-0053-04

2013-10-10

赵云良,教授级高工,郑州新亚复合超硬材料有限公共场所司总经理,从事PDC、PCD、PcBN研究与工业化生产。