CN109530177B

CN109530177B - 一种梯度功能化金刚石复合材料及其制备方法和应用

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Publication number: CN109530177B
Application number: CN201811413734.7A
Authority: CN
Inventors: 董书山; 孙双双; 李鹏旭; 徐航; 陶强; 朱品文
Original assignee: Jilin University
Current assignee: HENAN HOLD DIAMOND TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: CN109530177A

Abstract

本发明的一种梯度功能化金刚石复合材料及其制备方法和应用，属于超硬复合材料应用的技术领域。复合材料是在金刚石单晶颗粒(4)表面由里及外依次包覆有化学键合层(1)、键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)，构成梯度功能层；各层组分按顺序分别是金属、Fe‑Cu‑Ni‑Sn四组元合金体系和Fe‑Cu二元基础合金或Fe‑Cu‑Sn三元基础合金。采用物理方法或化学方法实现各层的包覆。用于与其它结合剂一起烧结制成节块，再焊接制得切、磨、钻等工具制品。本发明的金刚石复合材料能大幅度改善工具胎体对金刚石的有效把持能力，改善金刚石工具的锋利度及寿命，将金刚石的有效利用率提高至50％以上。

Description

一种梯度功能化金刚石复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于超硬复合材料应用的技术领域，尤其涉及一种在人造金刚石单晶表面包覆3层具有不同功效的金属梯度功能材料，在金刚石表面依次形成化学键合层、键合冶金结合层、结合剂连接过渡层，有效改善金刚石制品中结合剂对金刚石的固结把持能力。

背景技术

金刚石制品的性能关键是金刚石磨粒的有效利用率，其核心技术是结合剂固结胎体对金刚石的固结把持能力—机械卡固力，把持力的强弱主要与结合剂性质、对金刚石的润湿性、固结致密度、固结强度等因素有关。由于金刚石的表面既硬又滑，化学惰性极强，结合剂组分很难对其实施有效润湿与化合作用，因而也就难以有效固结把持金刚石，极大的阻碍了金刚石制品的性能发挥。如何有效提高结合剂对金刚石的固结把持力，一直是国内外金刚石制品行业所面临的共同技术难点。尽管金刚石表面金属化的镀覆技术已在行业内推广应用，如应用最为普遍的是金刚石的真空微蒸发镀技术，此外，还有在金刚石表面复合镀钛镍、镀钛镀镍镀铜复合结构(专利号CN100376720C)等技术，可以在金刚石表面形成厚度为几十埃至几百埃的镀覆层，镀覆元素可在金刚石表面形成一薄层物理附着层或化学键合层，但由于镀覆原材料(如钛粉)的质量稳定性波动及用户对镀覆技术及工艺的把握能力不足，常常会导致金刚石表面的金属镀覆层因未能形成稳定的化学键合层而不能有效发挥作用；或者虽然金刚石表面可形成化学键合层，但化学键合层较薄，其与胎体结合剂的冶金结合能力不足，胎体也无法有效把持金刚石，这些因素均影响结合剂对金刚石的有效固结把持，导致金刚石的利用率普遍低于30％。因此，金刚石制品行业仍亟需解决结合剂对金刚石形成稳定、持续、可靠的固结把持技术。

本发明技术是对金刚石实施3层梯度功能化包覆，在金刚石界面处依次形成1次化学键合层、2次键合冶金结合层及3次结合剂过渡连接层。第1层实现包覆元素对金刚石界面的有效润湿及化学键合，第2层完成金刚石界面化学键合层与外层金属结合剂间的高强度冶金化结合，第3层完成冶金化包覆的金刚石复合粒子与制品胎体组分的过渡连接，由此对金刚石复合颗粒形成良好的预置性把持，将传统金刚石制品中胎体对金刚石的直接接触把持转化为胎体对金属功能层的把持，从根本上改变胎体对金刚石的把持性质、形式与能力，大幅度提升胎体对金刚石的把持力，将金刚石的有效利用率提高至50％以上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的金刚石制品中普遍存在的胎体对金刚石把持力低下的不足，提供一种可在金刚石界面处由里及外依次形成化学键合层、键合冶金结合层及结合剂过渡连接层的具有3种功能层的金刚石功能化复合粒子，可有效实现结合剂对金刚石的化学键合与物理卡固的双重把持，大幅度提高金刚石的有效利用率，改善金刚石工具的锋利度及寿命。

本发明采用的技术方案是：首先采用物理方法(如真空蒸发镀覆、溅射镀覆或涂膜包覆)或化学方法(如熔盐反应包覆法)将碳化物形成元素Fe、Ti、Cr、W、V、Co中的一种或两种涂覆于金刚石单晶颗粒表面，形成一层以物理粘附或化学键合形式的1次金属界面化学键合层，此化学键合层可在涂覆过程中生成，亦可在涂覆后的加热烧结过程中形成，由此实现金刚石界面的键合功能化。在1次金属界面功能层外，均匀包覆一层Fe-Cu-Ni-Sn成分体系的400目以细的水雾化预合金粉末而形成2次功能层，以质量浓度0.5～1.0％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液为粘结剂，对已完成1次功能化包覆的金刚石颗粒进行2次涂覆，涂覆后自然干燥。此2次功能层对1次功能层形成有效保护，并能在与结合剂烧结制成节块过程中与1次功能层间形成高强度的冶金结合，从而架起了金刚石界面与基础胎体之间的高强度连接桥梁，有效实现了对金刚石的功能化固结把持。在2次功能层外，以聚乙烯吡咯烷酮K90为粘接剂，再包覆一层水雾化Fe-Cu或Fe-Cu-Sn二元/三元基础合金粉末而形成3次功能层，与工具胎体的其它任何组分的金属结合剂间均可形成良好的过渡结合，从而实现经2次功能化包覆的金刚石复合粒子与胎体基础组分间的有效结合。由此，经过3次功能化包覆的金刚石复合粒子，可有效实现与其它结合剂体系的功能化过渡结合，大幅度改善工具胎体对金刚石的有效把持能力，提高金刚石工具的综合效能。

本发明梯度功能化金刚石复合材料的具体技术方案如下。

一种梯度功能化金刚石复合材料，在金刚石单晶颗粒4表面包覆有化学键合层1；其特征在于，在化学键合层1表面由里及外依次有键合冶金结合层2和结合剂过渡连接层3，化学键合层1、键合冶金结合层2和结合剂过渡连接层3构成梯度功能层；所述的化学键合层1，组分是金属Fe、Ti、Cr、W、V、Co中的一种或两种；所述的键合冶金结合层2，组分是Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金体系，并混有粘接剂实现粘接；所述的结合剂过渡连接层3，组分是Fe-Cu二元基础合金或Fe-Cu-Sn三元基础合金，并混有粘接剂实现粘接；其中，梯度功能层的总质量为所包覆的金刚石单晶颗粒4质量的30％～50％，化学键合层1的质量份数占梯度功能层总质量的1％～10％，键合冶金结合层2的质量份数占梯度功能层总质量的60％～80％，结合剂过渡连接层3的质量份数占梯度功能层总质量的20％～30％；所述的粘接剂，是质量浓度为0.5％～1.0％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液。

所述的金刚石单晶颗粒4，为较大的颗粒，可选择粒度为170目以粗。

所述的Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金体系，组分按质量计为50％～90％Fe、5％～35％Cu、1％～10％Ni、0.5％～5％Sn。

所述的Fe-Cu二元基础合金，组分按质量计为70％～90％Fe、10％～30％Cu。所述的Fe-Cu-Sn三元基础合金组分重量份数为70％～90％Fe、10％～30％Cu、0.5％～3％Sn。

本发明梯度功能化金刚石复合材料制备方法的具体技术方案如下。

一种梯度功能化金刚石复合材料的制备方法，在金刚石单晶颗粒4表面包覆化学键合层1，所述的包覆化学键合层1，是以Fe、Ti、Cr、W、V、Co中的一种或两种金属粉末为包覆原料，采用物理方法或化学方法实现包覆；其特征在于，在化学键合层1表面依次包覆键合冶金结合层2和结合剂过渡连接层3，构成金刚石单晶表面的梯度功能层，制得梯度功能化金刚石复合颗粒；键合冶金结合层2和结合剂过渡连接层3的包覆过程均采用质量浓度为0.5％～1.0％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液为粘接剂；

所述的包覆键合冶金结合层2，是以Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末为包覆原料，与粘接剂混合搅拌后采用旋转式包衣设备包覆在表面已包覆了化学键合层1的金刚石单晶颗粒上，经分散自然干燥；

所述的包覆结合剂过渡连接层3，是以Fe-Cu二元基础合金粉末或Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末为包覆原料，与粘接剂混合搅拌后采用旋转式包衣设备包覆在表面已包覆了键合冶金结合层2的金刚石单晶颗粒上，经分散自然干燥。

所述的Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末，最好是由水雾化工艺制备的400目的预合金粉末；所述的Fe-Cu二元基础合金粉末或Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末，最好是由水雾化工艺制备的200目的预合金粉末。

比较好的Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末，组分按质量计为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，比较好的Fe-Cu二元基础合金粉末，组分按质量计为70％Fe-30％Cu，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa；比较好的Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末，组分按质量计为70％Fe-27％Cu-3％Sn，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa。

本发明梯度功能化金刚石复合材料用途的具体技术方案如下。

一种梯度功能化金刚石复合材料的应用，是在各功能层包覆之后的金刚石复合粒子与其它结合剂烧结制成节块，再经焊接制得切、磨、钻的工具。

金刚石复合粒子是按体积浓度9％～50％的加入量制备金刚石工具节块。

所述的烧结，烧结温度为850～890℃。

有益效果：可有效实现结合剂对金刚石的化学键合与物理卡固的双重把持，从而大幅度改善工具胎体对金刚石的有效把持能力，金刚石颗粒不易脱落，使工具保持平稳、持续的加工能力，提高金刚石工具的综合效能，改善金刚石工具的锋利度及寿命，将金刚石的有效利用率提高至50％以上。

附图说明

图1是本发明的梯度功能化金刚石复合材料结构示意图。图1中，1为化学键合层，2为键合冶金结合层，3为结合剂过渡连接层，4为金刚石单晶。

具体实施方式

实施例1：

称取2000g粒度为40/45目，强度为D60的人造金刚石，洁净化处理后，采用表面涂膜包覆技术，即采用质量份数为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液100g为液态粘合剂，与平均粒径为1～3μm的羰基铁粉混合搅拌，在旋转式包衣机中对金刚石进行涂膜包覆处理，包覆Fe重量为20g，在金刚石表面形成1次功能层(即化学键合层1)，包覆后的金刚石粒子真空干燥存放。自行设计重量比例为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn的四组元合金体系，并采用水雾化工艺生产制备200kg的粒度为-400目成品预合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa。称取500g粉末，将此合金粉末与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液50g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经1次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成2次功能化包覆层(即键合冶金结合层2)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥。称取150g的-200目的重量份数为70％Fe-30％Cu的水雾化二元基础合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa，与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液20g相混合，在旋转式涂覆包衣设备中均匀包覆于经2次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成3次功能化包覆层(即结合剂过渡连接层3)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥，由此制备出经3次功能化包覆的金刚石复合粒子。

采用上述功能化的金刚石复合粒子，按体积浓度9％的加入量制备Φ114mm的分齿式花岗岩小锯片，锯片配方重量组分为60％Fe-28％Cu-6％Ni-6％Sn，在具有还原气氛下的钟罩炉中860℃烧结制备。锯片连续干切600mm(长度)×17mm(厚度)的硬质花岗岩板材—中国黑，切割速度可达1.22～1.35m/min，较通常锯片的速度0.8～1.0m/min提高了20％以上，特别是自制锯片可连续干切，整个切割过程中切割速度可保持连续、稳定，不发生切割衰减或失效，金刚石在有效出刃高度范围内几乎不脱落，克服了传统锯片中金刚石利用率不足30％的缺陷，使金刚石的有效利用率提高至50％以上，锯片切割寿命可达120m，较常规锯片提高20％以上。

实施例2：

称取2000g粒度为40/45目，强度为D60的人造金刚石，洁净化处理后，采用真空微蒸发镀覆技术在其表面包覆一层单质Ti，包覆Ti重量为10g，在金刚石表面形成1次功能层(即化学键合层1)，包覆后的金刚石粒子真空干燥存放。称取重量比例为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn的水雾化四组元合金粉末500g，粉末粒度为-400目，氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，将此合金粉末与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液50g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经1次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成2次功能化包覆层(即键合冶金结合层2)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥。称取150g的-200目的重量份数为70％Fe-30％Cu的水雾化二元基础合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa，与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液20g相混合，在涂覆设备中均匀包覆于经2次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成3次功能化包覆层(即结合剂过渡连接层3)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥，由此制备出经3次功能化包覆的金刚石复合粒子。

采用上述功能化的金刚石复合粒子，按体积浓度26％的加入量制备Φ350mm的焊接式花岗岩锯片，锯片配方重量组分为68％Fe-25％Cu-2％Sn-5％Zn，锯片刀头规格为22mm(长)×15mm(高)×3.2mm(厚)，在热压烧结机上850℃烧结制备刀头。锯片在自动桥式切割机上湿切600mm(长)×600mm(宽)×20mm(厚)的中硬花岗岩板材—吉林白麻，切割速度可达6.5～6.8m/min，较通常锯片的速度4.5～5.5m/min提高了18％以上，锯片在整个切割过程中切割速度可保持连续、稳定，不发生切割衰减或失效，金刚石在有效出刃高度范围内几乎不脱落，克服了传统锯片中金刚石利用率不足30％的缺陷，使金刚石的有效利用率提高至50％以上，锯片切割寿命可达220～230m²，较常规锯片提高30％以上。

实施例3：

称取2000g粒度为40/45目，强度为D60的人造金刚石，洁净化处理后，采用化学包覆技术(如，熔盐反应包覆法)在其表面包覆一层单质Cr，包覆Cr重量为20g，在金刚石表面形成1次功能层(即化学键合层1)，包覆后的金刚石粒子真空干燥存放。称取重量比例为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn的水雾化四组元合金粉末500g，粉末粒度为-400目，氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，将此合金粉末与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液50g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经1次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成2次功能化包覆层(即键合冶金结合层2)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥。称取150g的-200目的重量份数为70％Fe-30％Cu的水雾化二元基础合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa，与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液20g相混合，在涂覆设备中均匀包覆于经2次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成3次功能化包覆层(即结合剂过渡连接层3)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥，由此制备出经3次功能化包覆的金刚石复合粒子。

采用上述功能化包覆的金刚石复合粒子，按体积浓度38％的加入量制备Φ350mm的焊接式水泥锯片，锯片配方重量组分为72％Fe-20％Cu-2％Sn-6％Ni，锯片刀头规格为40mm(长)×15mm(高)×3.4mm(厚)，在热压烧结机上870℃烧结制备刀头，然后将刀头采用铜基焊料钎焊于钢质基体上，制备焊接锯片。锯片装配于手动水泥切机上，切割7～10cm厚的C25陈旧混凝土水泥路面，切割阻力小，锯片在整个切割过程中切割速度可保持连续、稳定，不发生切割衰减或失效，金刚石在有效出刃高度范围内几乎不脱落，锯片切割寿命可达1260延长米，较常规锯片提高20％以上。

实施例4：

称取2000g粒度为40/45目，强度为D60的人造金刚石，洁净化处理后，采用表面涂膜包覆技术在其表面包覆一层超细单质W粉，即采用质量份数为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液100g为液态粘合剂，包覆W重量为50g，在金刚石表面形成1次功能层(即化学键合层1)，包覆后的金刚石粒子真空干燥存放。称取重量比例为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn的水雾化四组元合金粉末500g，粉末粒度为-400目，氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，将此合金粉末与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液50g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经1次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成2次功能化包覆层(即键合冶金结合层2)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥。称取150g的-200目的重量份数为70％Fe-30％Cu的水雾化二元基础合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa，与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液20g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经2次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成3次功能化包覆层(即结合剂过渡连接层3)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥，由此制备出经3次功能化包覆的金刚石复合粒子。

采用上述功能化包覆的金刚石复合粒子，按体积浓度22％的加入量制备粗粒度号46#的陶瓷磨边轮，刀头尺寸为24mm(长)×14(宽)mm×10mm(高)，刀头配方重量组分为71％Fe-20％Cu-3％Sn-6％Ni，在热压烧结机上860℃烧结制备，然后将刀头钎焊于圆盘钢质基体上，制备陶瓷磨边轮，磨削加工尺寸为830mm×830mm×10mm的抛釉砖坯，加工线速为28块砖/min，每个磨边轮的使用寿命可达140～160小时，而通常的磨边轮寿命为80～100小时。而且，采用本发明技术磨边轮的胎体对金刚石的把持力强，金刚石几乎不脱落，在使用过程中可始终保持平稳、持续的磨削加工能力，加工质量好，崩边小，能够适应多种砖质的变化，在提高寿命超过40％的同时，还可减少金刚石用量10～20％，大幅度降低生产成本。

实施例5：

称取20000g粒度为40/45目，强度为D60的人造金刚石,洁净化处理后，采用真空微蒸发镀覆技术在其表面包覆一层单质Ti，包覆Ti重量为100g，在金刚石表面形成1次功能层(即化学键合层1)，包覆后的金刚石粒子真空干燥存放。称取重量比例为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn的水雾化四组元合金粉末5000g，粉末粒度为-400目，氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，将此合金粉末与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液500g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经1次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成2次功能化包覆层(即键合冶金结合层2)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥。自行设计并生产重量份数为70％Fe-27％Cu-3％Sn的-200目水雾化三元基础合金粉末，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa。称取1500g三元系粉末，与质量浓度为1％的聚乙烯吡咯烷酮K90的酒精溶液200g相混合，在旋转式包衣设备中均匀包覆于经2次功能化包覆的金刚石颗粒表面，形成3次功能化包覆层(即结合剂过渡连接层3)，包覆后的金刚石复合粒子经分散后自然干燥，由此制备出经3次功能化包覆的金刚石复合粒子。

采用上述功能化包覆的金刚石复合粒子，按体积浓度40％的加入量制备10副以上三明治式花岗岩圆盘锯刀头，每副锯由基体厚度为4.5mm、直径分别为1600mm、1370mm、1160mm、950mm、740mm、530mm的6片锯片组成，刀头尺寸为22.5mm(长)×5.8(宽)mm×13.0mm(高)，刀头配方重量组分为71％Fe-20％Cu-3％Sn-6％Ni，在热压烧结机上860℃烧结制备，然后将刀头钎焊于圆盘钢质基体上，制备花岗岩组锯，切割硬质花岗岩—印度红，在保持良好锋利度的前提下，每个刀头的切割平方数由原来的1.7m²/粒提升至2.1m²/粒，寿命提高了20％以上。采用本发明技术的圆盘锯刀头胎体对金刚石的把持力强，金刚石几乎不脱落，金刚石出刃高度较高，锋利度好，在使用过程中可始终保持平稳、持续的切割能力，加工板材的平整度及光洁度可很好的满足加工质量要求。

实施例6

与实施例1～5的过程和工艺条件相同，只是Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末的组分按质量计在50％～90％Fe、5％～35％Cu、1％～10％Ni、0.5％～5％Sn范围内选取，Fe-Cu二元基础合金粉末的组分按质量计在70％～90％Fe、10％～30％Cu范围内选取，Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末组分按质量计在70％～90％Fe、10％～30％Cu、0.5％～3％Sn范围内选取，均可以实现梯度功能化金刚石复合颗粒的3次包覆，制得的梯度功能化金刚石复合材料，从而实现改善工具胎体对金刚石的有效把持能力、提高金刚石工具的综合效能的目的。

Claims

1.一种梯度功能化金刚石复合材料，在金刚石单晶颗粒(4)表面包覆有化学键合层(1)；其特征在于，在化学键合层(1)表面由里及外依次有键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)，化学键合层(1)、键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)构成梯度功能层；所述的化学键合层(1)，组分是金属Fe、Ti、Cr、W、V、Co中的一种或两种；所述的键合冶金结合层(2)，组分是Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金体系，Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金体系粉末组分按质量计为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn，氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa，并混有粘接剂实现粘接；所述的结合剂过渡连接层(3)，组分是Fe-Cu二元基础合金或Fe-Cu-Sn三元基础合金，并混有粘接剂实现粘接；其中，梯度功能层的总质量为所包覆的金刚石单晶颗粒(4)质量的30％～50％，化学键合层(1)的质量份数占梯度功能层总质量的1％～10％，键合冶金结合层(2)的质量份数占梯度功能层总质量的60％～80％，结合剂过渡连接层(3)的质量份数占梯度功能层总质量的20％～30％，化学键合层(1)、键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)占梯度功能层总质量质量份数之和为100％；所述的粘接剂，是质量浓度为0.5％～1.0％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液。

2.根据权利要求1所述的梯度功能化金刚石复合材料，其特征在于，所述的金刚石单晶颗粒(4)，粒度为170目以粗。

3.根据权利要求1或2所述的梯度功能化金刚石复合材料，其特征在于，所述的Fe-Cu二元基础合金，组分按质量计为70％～90％Fe、10％～30％Cu；所述的Fe-Cu-Sn三元基础合金组分重量份数为70％～90％Fe、10％～30％Cu、0.5％～3％Sn，三组分重量份数的百分数之和为100％。

4.一种权利要求1所述的梯度功能化金刚石复合材料的制备方法，在金刚石单晶颗粒(4)表面包覆化学键合层(1)，所述的包覆化学键合层(1)，是以Fe、Ti、Cr、W、V、Co中的一种或两种金属粉末为包覆原料，采用物理方法或化学方法实现包覆；其特征在于，在化学键合层(1)表面依次包覆键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)，构成金刚石单晶表面的梯度功能层，制得梯度功能化金刚石复合颗粒；键合冶金结合层(2)和结合剂过渡连接层(3)的包覆过程均采用质量浓度为0.5％～1.0％的聚乙烯吡咯烷酮K90酒精溶液为粘接剂；

所述的包覆键合冶金结合层(2)，是以Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末为包覆原料，与粘接剂混合搅拌后采用旋转式包衣设备包覆在表面已包覆了化学键合层(1)的金刚石单晶颗粒上，经分散自然干燥；

所述的包覆结合剂过渡连接层(3)，是以Fe-Cu二元基础合金粉末或Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末为包覆原料，与粘接剂混合搅拌后采用旋转式包衣设备包覆在表面已包覆了键合冶金结合层(2)的金刚石单晶颗粒上，经分散自然干燥。

5.根据权利要求4所述的梯度功能化金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述的Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末，是由水雾化工艺制备的400目的预合金粉末；所述的Fe-Cu二元基础合金粉末或Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末，是由水雾化工艺制备的200目的预合金粉末。

6.根据权利要求4所述的梯度功能化金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述的Fe-Cu-Ni-Sn四组元合金粉末，组分按质量计为65％Fe-25％Cu-5％Ni-5％Sn，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为13～17μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa；所述的Fe-Cu二元基础合金粉末，组分按质量计为70％Fe-30％Cu，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径粒度D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1300MPa；所述的Fe-Cu-Sn三元基础合金粉末，组分按质量计为70％Fe-27％Cu-3％Sn，粉末氧含量＜3000ppm，粉末的激光中位径D50值为15～18μm，粉末烧结体抗弯强度＞1100MPa。

7.一种权利要求1所述的梯度功能化金刚石复合材料的应用，是在各功能层包覆之后的金刚石复合粒子与结合剂一起烧结制成节块，再经焊接制得切、磨、钻的工具；所述的烧结，烧结温度为850～890℃。

8.根据权利要求7所述的梯度功能化金刚石复合材料的应用，其特征在于，金刚石复合粒子是按体积浓度9％～50％的加入量制备金刚石工具节块。