一种高抗冲击聚晶金刚石复合片的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的是提供一种高抗冲击聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和硬质合金层，其中，聚晶金刚石层采用金刚石粉末添加粘结剂与硬质合金基体在高温高压条件下烧结而成；所述的硬质合金基体呈圆柱形，其中一个端面为平面，另一端面与聚晶金刚石层结合，中心呈凸台状，中心凸台处为圆柱形，与边缘结合处为圆弧过渡。本实用新型可以增大复合片中金刚石层与合金层的结合面积，改进结合方式，降低界面边缘处的应力，进而提高复合片抗冲击韧性。
【专利说明】
一种高抗冲击聚晶金刚石复合片
技术领域
[0001]本实用新型属于超硬材料领域，具体涉及一种高抗冲击聚晶金刚石复合片。
【背景技术】
[0002]聚晶金刚石复合片(以下简称“复合片”)由金刚石粉末添加结合剂与硬质合金基体在超高温高压条件下烧结而成。既有金刚石的高硬度，高耐磨等特性，又具有硬质合金的高强度、抗冲击韧性与良好的可焊接性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料，现已广泛应用于石油天然气、煤炭、地质钻探等诸多领域。
[0003]随着钻探开采行业的发展，对钻探开采工具的耐用度、钻进效率、作业成本等提出了更高的要求。复合片作为主要切削元件，性能的优劣主要由耐磨性、抗冲击性、耐热性等性能指标进行表征。其中，抗冲击性能是聚晶金刚石复合片进一步推广应用的制约因素。经过理论和实践证明，除通过改变金刚石粒度、含量可改变抗冲击外，还可通过合理改变合金与金刚石界面形状有效降低应力集中，从而提高复合片的抗冲击性。
[0004]在复合片制造早期，金刚石层与合金结合处均是平面结构，这种结构会引起边缘部位应力过大导致复合片在使用过程中出现金刚石层和硬质合金基体分离脱层现象。非平面结构如凹槽、凸起、凸台等几何结构，可以增加结合面积，增加金刚石层和硬质合金的结合强度，提高复合片的抗冲击性能。
[0005]【实用新型内容】:
[0006]本实用新型的目的是提供一种新型聚晶金刚石复合片，改进了金刚石层与硬质合金的界面结合形状，可以增大复合片中金刚石层与合金基体的结合面积，降低边缘结合处的应力，提高复合片的抗冲击韧性。
[0007]为达到上述目的，采用的具体方案如下:
[0008]—种高抗冲击聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和硬质合金层，其中，聚晶金刚石层采用金刚石粉末添加粘结剂与硬质合金基体在高温高压条件下烧结而成;所述的硬质合金基体呈圆柱形，其中一个端面为平面，另一端面与聚晶金刚石层结合，中心呈凸台状，中心凸台处为圆柱形，与边缘结合处为圆弧过渡。
[0009]进一步，所述的中心凸台有多处均布的小凸台，形状可以为正方形、圆形或长方形等，上述各种形状的小凸台底面均为圆弧过渡。
[0010]进一步，所述的中心凸台数量为I至3阶，每阶凸台高度为0.3-0.6mm之间，圆形凸台外径为硬质合金外径的75-90%。
[0011]进一步，所述的小凸台以圆柱凸台圆心为中心均布分布，小凸台高度为0.6-1.0mm之间，侧面与底面夹角为60-80°，过渡处均采用圆弧过渡。
[0012]本实用新型的优点在于:中心凸台上设有小凸台，使聚晶金刚石层与硬质合金基体相互啮合，大大增大了二者的结合面积；凸台底面均为圆弧过渡，降低了应力集中情况，圆柱凸台降低了结合边缘处的应力，可以有效提高复合片整体的抗冲击性。
[0013]【附图说明】:
[0014]图1为本实用新型中聚晶金刚石复合片的外形图；
[0015]图2为本实用新型中硬质合金基体外形图；
[0016]图3为本实用新型中硬质合金基体主视图。
[0017]【具体实施方式】:
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0019]如图1和图2所示，一种高抗冲击聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层I和硬质合金层2，该结构采用金刚石粉末添加粘结剂与硬质合金基体在高温高压条件下烧结而成。硬质合金基体2整体呈圆柱形，其中一个端面为平面，另一端面与聚晶金刚石层I结合。
[0020]如图3所示，硬质合金层共分两层，上层为中心台状11，中心凸台11处为规则的圆柱形，与下层的硬质合金基面10边缘结合处为圆弧过渡。凸台上设有多处均布的正方形小凸台12，小凸台12顶面比下底面小，形状类似于台体，小凸台12底面与中心凸台11的结合处均为圆弧过渡。其中设置在中心凸台11上的若干个小凸台12相对于中心线对称分布。
[0021]在采用落锤冲击试验机进行抗冲击性能检测后发现，本实用新型可承受60J的冲击能量，对照例普通结构复合片可承受的冲击能量为40J即损坏。
【主权项】
1.一种高抗冲击聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和硬质合金层，其特征在于:聚晶金刚石层采用金刚石粉末添加粘结剂与硬质合金基体在高温高压条件下烧结而成;所述的硬质合金基体呈圆柱形，其中一个端面为平面，另一端面与聚晶金刚石层结合，中心呈凸台状，中心凸台处为圆柱形，与边缘结合处为圆弧过渡;所述的中心凸台有多处均布的小凸台，形状可以为正方形、圆形或长方形，上述各种形状的小凸台底面均为圆弧过渡;所述的中心凸台数量为I至3阶，每阶凸台高度为0.3-0.6mm之间，圆形凸台外径为硬质合金外径的75-90%;所述的小凸台以圆柱凸台圆心为中心均布分布，小凸台高度为0.6-1.0mm之间，侧面与底面夹角为60-80°，过渡处均采用圆弧过渡。
【文档编号】E21B10/46GK205422548SQ201521090622
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月24日
【发明人】王勇峰, 白书争, 康迪, 方海江
【申请人】河南四方达超硬材料股份有限公司