金刚石复合片(PDC)作为新型的超硬材料产品,
经过多年的研究和推广, 现已广泛地应用于石油、地
质、煤田的开采钻探及机械加工的多个领域中 ,取得了
越来越好的经济效益和社会效益 。因此 ,怎样使 PDC
产品的性能保持稳定和不断提高, 不仅直接关系到客
户的利益 ,而且也是各生产厂家一直追求的目标。
目前 ,国内的各 PDC 生产厂家 ,在其生产过程中,
绝大多数采用的是六面顶压机进行合成 , 这是一种在
1450 ～ 1700 ℃、55 ～ 60kb 的高温高压下把两种不同的
材料烧结在一起的过程。作为一种复合材料, PDC 的
硬质合金层与金刚石层如何能结合牢固 ,减少内应力,
使之在恶劣的使用环境中彼此不发生剥落 、分层或断
裂,保持良好的使用效果 ,其生产工艺的稳定起着决定
性的作用 。
PDC 的生产组装件一般由 5 个部分组成, 它们由
内到外分别为:
①金刚石微粉和硬质合金 。目前市场上出售的金
刚石微粉由于生产厂家的工艺不尽相同 , 很难保持其
非常干净 。因此 ,为了保证金刚石微粉的纯洁性, 在投
入使用前一般都需要重新进行酸碱处理 , 以尽可能地
去除杂质;另外 ,硬质合金的结合面也必须保证清洁,
不得有任何腐蚀或粘有其它物质。
②屏蔽层(又叫保护层)。要求其内壁光滑、干净、
无破损、尺寸准确。
③均压介质 。可以作为导热均压的材料有 ZrO2 、
盐岩等。
④发热元件 。通常采用发热量稳定 、均匀的碳管。
⑤传压介质 。传压介质主要为无机非金属材料,
有叶蜡石 、白云石、伊利石 、高岭石等,目前在行业上主
要采用的是粉压叶蜡石块 ,在压制成型后使用前需要
进行必要的焙烧和烘烤, 并保持其干燥 。
由于 PDC 产品一般是大批量重复性生产 , 每片产
品只是在宏观条件相对相同的情况下进行合成,因而,
每片产品之间在性能上必然存在着一定的分散性和差
异,造成产品出现一些缺陷,这些缺陷会影响产品的成品率。下面 ,我们把产品最容易出现的主要缺陷及产
生的原因分析如下:
1 分层
主要表现为金刚石层与硬质合金衬底在其结合面
上出现裂缝。用 50MHz 超声波探伤仪可以检测出其
结合面上的烧结情况, 金刚石与硬质合金粘结牢固的
PDC 在探伤中不发生界面反射波;而界面上有裂缝的
PDC 可以对超声波产生多次的反射和折射 , 使其在探
伤图像上出现非正常的杂波 ,不同的裂缝产生的杂波
图像也有所不同 。深圳海明润复合片
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