一种聚晶层表面倾斜的金刚石复合片的制作方法

本实用新型属于耐磨技术设备领域，涉及一种金刚石复合片，特别是涉及一种聚晶层表面倾斜的金刚石复合片。

背景技术：

聚晶金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact）是一种由聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体表面所组成的复合材料。其中一些聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层与硬质合金碳化钨合金基体复合而成，这不仅结合了金刚石的高硬度、高耐磨性的长处，而且结合了硬质合金的强度与抗冲击韧性的优点，被广泛应用于石油钻井、煤田开采、地质勘探、木材或其它材料等机械加工领域。

聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。金刚石层刃口锋利而且具有自锐性，能够始终保持切削刃的锐利，因此非常适用于石油和地质钻探中的软地层直至中硬地层的勘探，效果非常好。聚晶金刚石复合片中的金刚石含量高达99%，故金刚石层硬度极高、耐磨性极好，其努氏硬度为6.5×10⁴~7.0×10⁴MPa，甚至更高。硬质合金基体克服了聚晶金刚石硬而脆的不足，大大提高了产品整体的抗冲击韧性。硬质合金的易焊接性则解决了聚晶金刚石很难通过焊接方法与其他材料结合的难题，可以使聚晶金刚石复合片竖直镶焊在钻头上。聚晶金刚石复合片因自身性能优越，在诸多应用领域的卓越表现证明，无疑是材料科学领域具有划时代意义的发明。

现阶段在石油钻井、地质勘探等领域的主流复合片为上下表面平行的复合片，且柱体设计为圆柱形，复合片的上下表面与柱体的竖直截面垂直。复合片通过钎焊的方式垂直焊接在钻头的刀翼上，在工作过程中，其聚晶层的表面完全垂直于磨削的岩石。这样的复合片在使用过程中存在两个主要问题：第一，在磨削过程中产生的高温碎屑的受力方向与复合片的运动方向一致，导致其容易堆积在聚晶层的表面，使得工作部位容易积累热量，加大复合片的热损耗，降低耐磨性；第二，复合片在遇到冲击的而过程中，这种垂直设计容易使应力集中，而限制抗冲击强度。

中国专利CN201520862096.2公开了一种聚晶金刚石复合片，包括圆柱状的复合片基体和工作端面，所述复合片基体包括硬质合金基层和硬质合金基层上表面覆盖的聚晶金刚石层，工作端面位于聚晶金刚石层的上端面，所述工作端面上设有多层纳米金刚石层，每层纳米金刚石层包括两层平均晶粒尺寸不同的纳米晶层。该专利通过在复合片的外层设置多层纳米金刚石层，提高了聚晶金刚石复合片的耐磨性和韧性，延长了复合片使用寿命，但是工作效率并不是很高。

由于聚晶金刚石复合片在钻进过程中会受到向下的压力和旋转的冲击力，在高速旋转的高强度工作状态下，会产生大量的热量，再加上强大的负载力的作用，易造成聚晶金刚石复合片磨损、散热不好、抗冲击能力低以及工作效率不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之外，提供一种聚晶层表面倾斜的金刚石复合片，即复合片的基体仍为圆柱形，但聚晶层的上表面不与基体的底面平行，而是成一定角度。这样的设计可以使复合片的工作部位更加锐利，促进冷却物质在工作部位的流动，增加冲击韧性，能有效延长聚晶金刚石复合片的实际工作时间、提高生产效率，创造更多的价值。

为实现以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

一种聚晶层表面倾斜的金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2，所述聚晶金刚石层1固定在所述硬质合金基体层2上，硬质合金基体层的底面3和聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的横截面平行，聚晶金刚石层的上表面5与所述硬质合金基体层的底面3之间形成的夹角为5~15度。

优选地，所述聚晶金刚石层的上表面5具有最高处6。

优选地，所述聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的上表面完全重合。

优选地，所述聚晶金刚石层的上表面5为椭圆形。

优选地，所述聚晶金刚石层的上表面5的最高处6在对应硬质合金基体层2正下方的底部开有定位槽7。

所述聚晶金刚石层1为普通耐热型聚晶金刚石片；优选地，所述聚晶金刚石层1为热稳定的聚晶金刚石片。

优选地，所述聚晶金刚石层1可以直接粘接在或者通过超高温高压烧结在所述硬质合金基体层2的上表面。

优选地，所述聚晶金刚石层的上表面5的最高处6在工作过程中损耗最大。

本实用新型的聚晶金刚石层1的边缘经过打磨处理。

与现有技术相比，本实用新型提供的金刚石复合片在工作过程中有以下优点：

1、聚晶层的表面由圆形变成椭圆，减小了工作部位的曲率，增大了聚晶层的表面积，使得工作部位更加锐利，可以有效提高磨削效率，且兼顾提高了散热效率；

2、高温碎屑的受力方向与复合片的运动方向有夹角，斜面将有效引导高温碎屑的排泄，促进冷却物质的局部环流，提高工作部位的散热效率；

3、工作部位受到冲击时，锐角的设计可以更好的将力分散开，提高抗冲击能力。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示是本实施例的主视图，一种聚晶层表面倾斜的金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2，所述硬质合金基体层2的横截面为圆形，硬质合金基体层的底面3与所述硬质合金基体层2的横截面平行，聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的横截面平行。

如图2所示是本实施例聚晶层表面倾斜的金刚石复合片的侧视图，其包括聚晶金刚石层1和硬质合金基体层2，所述硬质合金基体层2的横截面为圆形，硬质合金基体层的底面3与所述硬质合金基体层2的横截面平行，聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的横截面平行，聚晶金刚石层的上表面5与所述硬质合金基体层的底面3之间形成的夹角度数为15度，所述聚晶金刚石层的上表面5具有最高处6。

如图3所示是本实施例聚晶层表面倾斜的金刚石复合片的俯视图。

所述聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的上表面连接。

所述聚晶金刚石层的下表面4与所述硬质合金基体层2的上表面完全重合。

所述聚晶金刚石层的上表面5为椭圆形。

所述聚晶金刚石层的上表面5的最高处6在对应硬质合金基体层2正下方的底部开有定位槽7。

所述聚晶金刚石层的上表面5的最高处6在工作过程中损耗最大。

所述聚晶金刚石层1通过超高温高压烧结在所述硬质合金基体层2的上表面。

实施例2

本实施例的聚晶层表面倾斜的金刚石复合片，其组成和构造与实施例1相同，唯一不同的是，聚晶金刚石层的上表面5与所述硬质合金基体层的底面3之间形成的夹角度数为5度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之中。