趙云良,趙爽之,閆森

(鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司,河南鄭州 450001)

金剛石燒結(jié)體(PCD與PDC)的發(fā)展概況(三)①

趙云良,趙爽之,閆森

(鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司,河南鄭州 450001)

簡單介紹了金剛石燒結(jié)體的發(fā)明、合成機(jī)理、制造方法、品種規(guī)格、性能檢測、應(yīng)用效果及其發(fā)展前景,可供超硬材料科研與生產(chǎn)人員學(xué)習(xí)參考。

金剛石燒結(jié)體;聚晶;復(fù)合片;鉆頭;刀具;拉絲模

3.2 制造工藝流程

圖17為PCD與PDC制造工藝過程的簡單描述,每一工序各個企業(yè)都有自己的經(jīng)驗與訣竅,在此無法一一表述。

在燒結(jié)工藝諸因素中起決定作用的是壓力,燒結(jié)壓力一般為5.5～6Gpa,最好是6.5～10GPa,采用更高壓力的燒結(jié),可以提高燒結(jié)體的密度、硬度及耐磨性。但高壓腔壓力越高,硬質(zhì)合金頂錘越容易損壞,因此通常工業(yè)用的燒結(jié)壓力采用5.5～6GPa。

燒結(jié)溫度的選擇與下列因素有關(guān):a.燒結(jié)壓力越高,燒結(jié)溫度也可相應(yīng)提高;b.金剛石層中結(jié)合劑不同,結(jié)合劑與C(含金剛石)的共晶溫度也不同,如圖18所示,燒結(jié)溫度應(yīng)高于共晶溫度100℃～200℃;當(dāng)采用較短的燒結(jié)時間,則應(yīng)適當(dāng)提高燒結(jié)溫度,較高的燒結(jié)溫度有利于燒結(jié)體的致密化,改善燒結(jié)效果。

燒結(jié)時間長短應(yīng)以PCD與PDC結(jié)合劑能充分融溶浸潤金剛石顆?；蛘叱浞謷咴浇饎偸瘜訛樵瓌t。燒結(jié)時間長短與燒結(jié)壓力、溫度的高低有關(guān),燒結(jié)壓力、溫度越高,燒結(jié)時間越短;當(dāng)然也與PCD及PDC的尺寸大小有關(guān),尺寸越大,燒結(jié)時間越長。

圖17 PCD與PDC制造工藝流程簡圖Fig.17 Diagram of manufacturing flow of PCD and PDC

圖18 PCD與PDC燒結(jié)區(qū)AFig.18 Sintered area A of PCD and PDC

4 PCD與PDC的品種規(guī)格

4.1 TSP鉆探用聚晶金剛石(TSP Drilling Diamond Products)

以硅作結(jié)合劑的聚晶金剛石TSP具有很高的硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性及較高的機(jī)械強(qiáng)度,適用于制造地質(zhì)鉆探工具,見表1。

表1 TSP的代號及規(guī)格Table 1 Codes and specifications of TSP

4.2 聚晶金剛石拉絲模坯料(PCD Wire Drawing Die Blanks)

DW與TDW系列是以鈷為結(jié)合劑的聚晶金剛石拉絲模坯料,具有很高的硬度、耐磨性及導(dǎo)熱性,適合于拉制銅、鋁、鎳及不銹鋼等金屬線材,見表2。

表2 聚晶金剛石拉絲模坯料的代號及規(guī)格Table 2 Codes&specifications of polycrystalline diamond wire die blanks

4.3 石油與地質(zhì)鉆探用金剛石復(fù)合片(PDC for Drilling Bits)

金剛石復(fù)合片適用于制造軟—中硬地層的石油與地質(zhì)鉆頭、工程鉆頭等鉆探工具。

4.4 切削刀具用金剛石復(fù)合片(PDC for Cutting Tools)

金剛石復(fù)合片適合于制造切削有色金屬與非金屬的各種刀具,按其金剛石的平均粒度有25μm、10μm、2μm三個品種。25#適用于一般用途的刀具,

圖19 石油與地質(zhì)鉆探用金剛石復(fù)合片F(xiàn)ig.19 The PDC for drilling bits

表3 石油與地質(zhì)鉆探用金剛石復(fù)合片的型號與規(guī)格Table 3 Codes&specifications of PDC cutter for oil and gas drilling

10#適用于精加工刀具,而2#適用于超精加工刀具。另外,按其外形又可分為圓形、扇形、三角形與矩形四個系列。

圖20 切削刀具用金剛石復(fù)合片F(xiàn)ig.20 The PDC for cutting tools

表4 切削刀具用金剛石復(fù)合片的型號與規(guī)格Table 4 Codes&specifications of PDC for cutting tool

由于我國生產(chǎn)PCD與PDC的廠家越來越多,其品種與規(guī)格繁多,無法全部羅列,只能象征性的選擇上述一些品種規(guī)格作代表進(jìn)行介紹。

[1]趙云良,趙爽之.金剛石燒結(jié)機(jī)理的探討.

[2]趙云良,江曉樂,趙爽之.復(fù)合超硬材料發(fā)展概況.

江南化工擬控股聚晶金剛石產(chǎn)商

2014年1月24日晚間,江南化工(002226)公告稱,為了優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),延伸產(chǎn)業(yè)鏈,公司董事會同意公司與大連凱峰超硬材料有限公司及其股東(張凱、張路青、朱莉)、公司控股子公司安徽江南晶盛新材料有限公司簽訂《合作協(xié)議書》。

以2013年11月30日為評估基準(zhǔn)日,大連凱峰股東全部權(quán)益的評估值為1918.16萬元。經(jīng)協(xié)商,大連凱峰首次股權(quán)轉(zhuǎn)讓時其股東全部權(quán)益值確定為1908萬元。大連凱峰首次股權(quán)轉(zhuǎn)讓時,公司以自有資金150萬元受讓大連凱峰三位自然人股東合計持有的大連凱峰7.86%的股權(quán)。待大連凱峰在江南晶盛完成爆炸合成聚晶金剛石項目試產(chǎn)、試銷驗證工作后,將根據(jù)試生產(chǎn)階段聚晶金剛石產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率確定大連凱峰的全部權(quán)益價值及進(jìn)一步投資大連凱峰、增資江南晶盛的具體合作方式。

整體投資事項完成后,江南化工成為大連凱峰控股股東。后續(xù)公司將以大連凱峰作為爆炸新材料的研發(fā)平臺,同時將江南晶盛作為爆炸新材料生產(chǎn)基地。(證券時報網(wǎng))

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

趙云良,教授級高工,鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公共場所司總經(jīng)理,從事PDC、PCD、PcBN研究與工業(yè)化生產(chǎn)。