CN110152558A - 一种超硬材料的烧结装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超硬材料领域，尤其涉及一种超硬材料的烧结装置及其使用方法。所述装置包括开设有合成腔的叶蜡石、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石合成腔内部上方，所述导热传压机构包括位于叶蜡石合成腔内的合成管，合成管顶、底部被导热片封堵。本发明结构简单，巧妙地采用在高温高压环境下能够合成为单晶超硬材料的原料作为导热和传压构件，大幅度降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于超硬材料领域，尤其涉及一种超硬材料的烧结装置及其使用方法。
背景技术
目前，合成超硬材料多利用高温高压方式对原料进行烧结，如PCD、PCBN等聚晶超硬材料的高温高压合成，采用附图1所示的烧结装置包括导电钢圈1、导电片2、发热片3、发热管4、传压管5、金刚石粉剂或金刚石粉剂及合金等原材料6、叶腊石块7，首先将发热管4放入叶腊石块7的合成腔中，再将传压管5放入发热管4中，然后将金刚石粉剂或金刚石粉剂及合金等原材料6放入传压管5中，最后顺次盖上发热片3、导电片2以及导电钢圈1，利用电力使得发热管发热，同时对上述装置施压，使得传压管5将压力传递至原料，最终实现高温高压的烧结环境。
现有技术中烧结装置存在损耗过高的弊端：所述装置中的导电钢圈1、导电片2、发热片3、发热管4、传压管5和叶腊石块7，在原料合成相应的超硬材料后，都成为工业废品，造成了极大的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种超硬材料的烧结装置及其使用方法，本发明结构简单，巧妙地采用在高温高压环境下能够合成为单晶超硬材料的原料作为导热和传压构件，大幅度降低了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种超硬材料的烧结装置，包括开设有合成腔的叶蜡石、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石合成腔内部上方，所述导热传压机构包括位于叶蜡石合成腔内的合成管，合成管顶、底部被导热片封堵。
优选的，所述叶蜡石的合成腔至少为两个，且每个合成腔对应一个合成管和相应的导热片。
优选的，所述加热机构为导电钢圈，导电钢圈底部设有导电片，导电片底面贴靠导热片顶面设置。
优选的，所述导热片与合成管采用石墨压制成型。
优选的，所述导热片和合成管采用石墨和催化剂的混合物压制成型，石墨与催化剂的配比按照不同产品的性能需求进行配比，催化剂主要是镍、锰、钴、铁、等金属或者其合金。
所述的超硬材料的烧结装置的使用方法，步骤如下：
1）首先将石墨/石墨和催化剂的混合物压制成合成管和导热片，将合成管与叶蜡石上对应的合成腔间隙配合，然后向合成管内装入合成超硬材料的原料后利用导热片封堵合成管顶部敞口；
2）将导电钢圈压接导热片，并将烧结装置置于3-20 Gpa的环境中，对导电钢圈通电使得烧结装置的合成腔内部温度达到1000-3000℃进行不少于1min的烧结即可。
优选的，所述的原料为超硬单/聚晶材料或超硬单/聚晶材料及合金基体。
具体的，所述超硬单晶材料为单晶金刚石粉料或CBN粉料，所述超硬聚晶材料为聚晶金刚石。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）简化了装置的整体结构，将现有技术中的发热片、发热管和传压管三个构件简化为“导热片和合成管”两个构件，这是由于本发明中的导热片和合成管均采用石墨压制成型，而石墨具有良好的导热、导电和传压性能，不会影响合成管内的超硬单晶材料或超硬单晶材料及合金基体合成聚晶超硬材料的进行；
2）降低生产成本，作为导热以及传压作用的石墨，其在高温高压环境中，会变成单晶金刚石，不仅其传压性能得以提升，同时其在生产完毕后不会成为工业废品，本装置中报废的构件仅可能为导电钢圈和叶腊石块，而这两个构件皆可回收利用；
3）提高生产效率，由于石墨最终会产出单晶金刚石，所以本装置可以在叶腊石上设置多个合成腔，提高单次烧结产量，现有技术中的烧结装置单次可烧结2-4片聚晶超硬/超硬复合材料，但是本发明所述装置可实现单次烧结24片聚晶超硬材料，也变相降低了生产成本。
附图说明
图1为现有技术中超硬材料烧结装置的结构***图；
图2为实施例1所述超硬材料烧结装置结构***图；
图3为实施例2所述超硬材料烧结装置中叶腊石的俯视示意图；
图4为实施例3所述超硬材料烧结装置中叶腊石的俯视示意图；
图5为实施例3所述超硬材料烧结装置中叶腊石的俯视示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图2所示，一种超硬材料的烧结装置，包括开设有单个合成腔的叶蜡石7、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石7合成腔内部上方，包括导电钢圈1，导电钢圈底部设有导电片2；所述导热传压机构包括位于叶蜡石合成腔内的合成管9，合成管9顶、底部被导热片8封堵，导电片2底面贴靠导热片8顶面设置；所述导热片8与合成管9采用石墨压制成型。其中金刚石粉剂或金刚石粉剂及合金等原材料6为合成聚晶超硬金刚石的原料。
实施例2
如图2、3所示，一种超硬材料的烧结装置，包括开设有三个合成腔的叶蜡石7、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石7合成腔内部上方，包括导电钢圈1，导电钢圈底部设有导电片2；所述导热传压机构包括位于叶蜡石每个合成腔内的合成管9，合成管9顶、底部被导热片8封堵，导电片2底面贴靠三个导热片8的顶面设置；所述导热片8与合成管9采用石墨压制成型。
实施例3
如图2、4所示，一种超硬材料的烧结装置，包括开设有四个合成腔的叶蜡石、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石合成腔7内部上方，包括导电钢圈1，导电钢圈底部设有导电片2；所述导热传压机构包括位于叶蜡石每个合成腔内的合成管9，合成管9顶、底部被导热片封堵，导电片2底面贴靠四个导热片8的顶面设置；所述导热片8与合成管9采用石墨压制成型。
实施例4
如图2、5所示，一种超硬材料的烧结装置，包括开设有七个合成腔的叶蜡石7、加热机构和导热传压机构，所述加热机构设置于叶蜡石7合成腔内部上方，包括导电钢圈1，导电钢圈1底部设有导电片2；所述导热传压机构包括位于叶蜡石每个合成腔内的合成管9，合成管9顶、底部被导热片封堵，导电片2底面贴靠七个导热片8的顶面设置；所述导热片8与合成管9采用石墨压制成型。
实施例6
本实施例与实施例1区别在于，所述导热片与合成管采用石墨与催化剂的混合物压制成型。
实施例7
本实施例与实施例2区别在于，所述导热片与合成管采用石墨与催化剂的混合物压制成型。
实施例8
本实施例与实施例3区别在于，所述导热片与合成管采用石墨与催化剂的混合物压制成型。
实施例9
本实施例与实施例4区别在于，所述导热片与合成管采用石墨与催化剂的混合物压制成型。
Claims (8)
1.一种超硬材料的烧结装置，包括开设有合成腔的叶蜡石、加热机构和导热传压机构，其特征在于，所述加热机构设置于叶蜡石合成腔内部上方，所述导热传压机构包括位于叶蜡石合成腔内的合成管，合成管顶、底部被导热片封堵。
2.如权利要求1所述的超硬材料的烧结装置，其特征在于，所述叶蜡石的合成腔至少为两个，且每个合成腔对应一个合成管和相应的导热片。
3.如权利要求1所述的超硬材料的烧结装置，其特征在于，所述加热机构为导电钢圈，导电钢圈底部设有导电片，导电片底面贴靠导热片顶面设置。
4.如权利要求2所述的超硬材料的烧结装置，其特征在于，所述导热片与合成管采用石墨压制成型。
5.如权利要求2所述的超硬材料的烧结装置，其特征在于，所述导热片和合成管采用石墨和催化剂的混合物压制成型。
6.权利要求1-5任一所述超硬材料的烧结装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：
1）首先将石墨/石墨和催化剂的混合物压制成合成管和导热片，将合成管与叶蜡石上对应的合成腔间隙配合，然后向合成管内装入合成超硬材料的原料后利用导热片封堵合成管顶部敞口；
2）将导电钢圈压接导热片，并将烧结装置置于3-20 Gpa的环境中，对导电钢圈通电使得烧结装置的合成腔内部温度达到1000-3000℃进行不少于1min的烧结即可。
7.如权利要求6所述的超硬材料的烧结装置的使用方法，其特征在于，所述的原料为超硬单/聚晶材料或超硬单/聚晶材料及合金基体。
8.如权利要求7所述的超硬材料的烧结装置的使用方法，其特征在于，所述超硬单晶材料为单晶金刚石粉料或CBN粉料，所述超硬聚晶材料为聚晶金刚石。
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