專利名稱：金剛石硬質合金復合片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金剛石硬質合金復合片，應用于石油、天然氣、地質、工程、煤炭、礦山等鉆探開采工具的切削部位。
背景技術：
金剛石硬質合金復合片由金剛石粉料與硬質合金基體在超高壓高溫條件下燒結而成，其中聚晶金剛石層為耐磨工作層，硬質合金基體起支撐作用，為支撐層。金剛石硬質合金復合片既具有金剛石的高硬度、高耐磨等特性，又具有硬質合金的高強度、抗沖擊韌性和良好的可焊性等特性，在石油天然氣鉆探、地質鉆探、工程鉆探、煤炭開采等領域得到廣泛應用。隨著鉆探開采行業的發展，對鉆探開采工具的耐用度、鉆進效率、作業成本等提出了更高的要求。金剛石硬質合金復合片作為鉆探開采工具的主要切削部件，也隨之需要不斷改進而提高其耐磨性、抗沖擊性、耐熱性等性能指標，以滿足市場需求。其中，金剛石層和硬質合金層的界面結構是影響復合片抗沖擊性的重要因素之一。早期金剛石硬質合金復合片中金剛石層和硬質合金層之間的結合界面是平面結構。隨著研究試驗的深入，平面界面結構的金剛石硬質合金復合片邊緣部位應力過大的問題逐漸得到了重視，目前在金剛石層和硬質合金層的界面結構方面出現了很多設計，如通過在硬質合金結合面上設計凹槽、凸起等各種幾何結構而使其形成非平面界面。這一定程度上可改善金剛石硬質合金復合片的物理機械性能，提高鉆探開采工具的使用效果，但仍然存在一些值得改進之處首先，較大的凹槽或凸起增加的結合面積有限，則實際結合強度的增加不明顯；其次，存在較大尺寸幾何結構突變的區域會出現更大的殘余應力集中，在外力的作用下更容易引起應力擴展；第三，由于金剛石粉料在超高壓高溫燒結前處于松裝狀態，在超高壓下壓實后，凹槽部位和凸起部位承受的壓力并不一致，最終導致不同區域的性能差異。而設計合理的非平面界面即有利于加大聚晶金剛石層和硬質合金層的結合面積， 增強結合強度，同時改善殘余應力的分布，進而提高金剛石硬質合金復合片的抗沖擊性。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種硬質合金基體層和聚晶金剛石層結合強度高，應力小，抗沖擊性好的金剛石硬質合金復合片。本實用新型為解決上述技術問題，所采用的是技術方案如下包括硬質合金基體層和通過高壓高溫燒結在硬質合金基體層上表面的聚晶金剛石層，其特征在于所述的硬質合金基體層上表面設有均勻分布且前后錯開的凸起單元，使各凸起單元周圍的凹槽間隔分布且相互連通。按上述方案，所述的凸起單元為四棱錐臺、圓錐臺、長方體或圓柱體。按上述方案，所述的凸起單元為正六棱錐臺，優選為大端朝下，錐度為30°的正六棱錐臺。[0010]本實用新型的技術效果在于本實用新型提供的金剛石硬質合金復合片中通過在硬質合金基體上設置均勻分布且前后錯開的凸起單元，而進一步增大聚晶金剛石層與硬質合金基體層的接觸面積，提高結合強度，且各凸起單元周圍的凹槽間隔分布，長度較短，并相互連通，從而很大程度上消除了局部殘余應力集中的區域面積過大的問題，使各區域的殘余應力值均處于較低水平，較好地避免了使用過程中應力擴展的問題，消除了特定區域殘余應力過大的隱患，進一步提高了金剛石硬質合金復合片的整體抗沖擊性。
圖1是本實施例中金剛石硬質合金復合片的外形示意圖。圖2是本實施例中金剛石硬質合金復合片的結構透視圖。圖3是本實施例中硬質合金基體層的結構示意圖。圖4是本實施例中的硬質合金基體層的俯視圖。圖5是本實施例中的硬質合金基體層的剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的發明內容進行進一步地說明。參見圖1，本實施例中的金剛石硬質合金復合片由硬質合金基體層2和通過高壓高溫燒結在硬質合金基體層上表面的聚晶金剛石層1組成，外徑為19. 05mm，高度為 16. 00mm，所述硬質合金基體層與聚晶金剛石層整體形成相互嚙合的網格狀界面結構。參見圖2 圖5，所述硬質合金基體層上表面設有多個均勻分布且前后錯開的凸起單元21，每相鄰兩個凸起單元之間形成凹槽22，凹槽的延伸方向設有另一凸起單元，以使各凸起單元之間的凹槽較短、間隔分布且相互連通。所述凸起單元為大端朝下的正六棱錐臺，正六棱錐臺的高度為0. 6mm,小端端面的邊長為0. 6mm,每相鄰兩個正六棱錐臺相對應的側面夾角(正六棱錐臺的錐度)為30。，凹槽開口處寬度為0. 5mm。正六棱錐臺的各邊均有0. Imm的圓角。與具有平面界面結構的金剛石硬質合金復合片相比，本實施例中提供的金剛石硬質合金復合片中聚晶金剛石層與硬質合金基體層的結合面積增大了 85%。上述實施例中的凸起單元也可采用其它幾何形狀的凸起單元如四角錐臺、圓錐臺、長方體、圓柱體等。
權利要求1.金剛石硬質合金復合片，包括硬質合金基體層和通過高壓高溫燒結在硬質合金基體層上表面的聚晶金剛石層，其特征在于所述的硬質合金基體層上表面設有均勻分布且前后錯開的凸起單元，使各凸起單元周圍的凹槽間隔分布且相互連通。
2.根據權利要求1所述的金剛石硬質合金復合片，其特征在于所述的凸起單元為四棱錐臺、圓錐臺、長方體或圓柱體。
3.根據權利要求1所述的金剛石硬質合金復合片，其特征在于所述的凸起單元為正六棱錐臺。
4.根據權利要求3所述的金剛石硬質合金復合片，其特征在于所述的正六棱錐臺大端朝下，錐度為30°。
專利摘要本實用新型涉及一種金剛石硬質合金復合片。金剛石硬質合金復合片，包括硬質合金基體層和通過高壓高溫燒結在硬質合金基體層上表面的聚晶金剛石層，其特征在于所述的硬質合金基體層上表面設有均勻分布且前后錯開的凸起單元，使各凸起單元周圍的凹槽間隔分布且相互連通。所述的凸起單元為四棱錐臺、圓錐臺、長方體、圓柱體或正六棱錐臺。該金剛石硬質合金復合片具有硬質合金基體層和聚晶金剛石層結合強度高，應力小，抗沖擊性好的特點。
文檔編號E21C35/183GK202181849SQ20112022412
公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者李岡, 肖湘平, 胡波, 趙海洋 申請人:武漢銳特金剛石有限公司