专利名称：金刚石硬质合金复合片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金刚石硬质合金复合片，应用于石油、天然气、地质、工程、煤炭、矿山等钻探开采工具的切削部位。
背景技术：
金刚石硬质合金复合片由金刚石粉料与硬质合金基体在超高压高温条件下烧结而成，其中聚晶金刚石层为耐磨工作层，硬质合金基体起支撑作用，为支撑层。金刚石硬质合金复合片既具有金刚石的高硬度、高耐磨等特性，又具有硬质合金的高强度、抗冲击韧性和良好的可焊性等特性，在石油天然气钻探、地质钻探、工程钻探、煤炭开采等领域得到广泛应用。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。金刚石硬质合金复合片作为钻探开采工具的主要切削部件，也随之需要不断改进而提高其耐磨性、抗冲击性、耐热性等性能指标，以满足市场需求。其中，金刚石层和硬质合金层的界面结构是影响复合片抗冲击性的重要因素之一。早期金刚石硬质合金复合片中金刚石层和硬质合金层之间的结合界面是平面结构。随着研究试验的深入，平面界面结构的金刚石硬质合金复合片边缘部位应力过大的问题逐渐得到了重视，目前在金刚石层和硬质合金层的界面结构方面出现了很多设计，如通过在硬质合金结合面上设计凹槽、凸起等各种几何结构而使其形成非平面界面。这一定程度上可改善金刚石硬质合金复合片的物理机械性能，提高钻探开采工具的使用效果，但仍然存在一些值得改进之处首先，较大的凹槽或凸起增加的结合面积有限，则实际结合强度的增加不明显；其次，存在较大尺寸几何结构突变的区域会出现更大的残余应力集中，在外力的作用下更容易引起应力扩展；第三，由于金刚石粉料在超高压高温烧结前处于松装状态，在超高压下压实后，凹槽部位和凸起部位承受的压力并不一致，最终导致不同区域的性能差异。而设计合理的非平面界面即有利于加大聚晶金刚石层和硬质合金层的结合面积， 增强结合强度，同时改善残余应力的分布，进而提高金刚石硬质合金复合片的抗冲击性。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种硬质合金基体层和聚晶金刚石层结合强度高，应力小，抗冲击性好的金刚石硬质合金复合片。本实用新型为解决上述技术问题，所采用的是技术方案如下包括硬质合金基体层和通过高压高温烧结在硬质合金基体层上表面的聚晶金刚石层，其特征在于所述的硬质合金基体层上表面设有均勻分布且前后错开的凸起单元，使各凸起单元周围的凹槽间隔分布且相互连通。按上述方案，所述的凸起单元为四棱锥台、圆锥台、长方体或圆柱体。按上述方案，所述的凸起单元为正六棱锥台，优选为大端朝下，锥度为30°的正六棱锥台。[0010]本实用新型的技术效果在于本实用新型提供的金刚石硬质合金复合片中通过在硬质合金基体上设置均勻分布且前后错开的凸起单元，而进一步增大聚晶金刚石层与硬质合金基体层的接触面积，提高结合强度，且各凸起单元周围的凹槽间隔分布，长度较短，并相互连通，从而很大程度上消除了局部残余应力集中的区域面积过大的问题，使各区域的残余应力值均处于较低水平，较好地避免了使用过程中应力扩展的问题，消除了特定区域残余应力过大的隐患，进一步提高了金刚石硬质合金复合片的整体抗冲击性。
图1是本实施例中金刚石硬质合金复合片的外形示意图。图2是本实施例中金刚石硬质合金复合片的结构透视图。图3是本实施例中硬质合金基体层的结构示意图。图4是本实施例中的硬质合金基体层的俯视图。图5是本实施例中的硬质合金基体层的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的发明内容进行进一步地说明。参见图1，本实施例中的金刚石硬质合金复合片由硬质合金基体层2和通过高压高温烧结在硬质合金基体层上表面的聚晶金刚石层1组成，外径为19. 05mm，高度为 16. 00mm，所述硬质合金基体层与聚晶金刚石层整体形成相互啮合的网格状界面结构。参见图2 图5，所述硬质合金基体层上表面设有多个均勻分布且前后错开的凸起单元21，每相邻两个凸起单元之间形成凹槽22，凹槽的延伸方向设有另一凸起单元，以使各凸起单元之间的凹槽较短、间隔分布且相互连通。所述凸起单元为大端朝下的正六棱锥台，正六棱锥台的高度为0. 6mm,小端端面的边长为0. 6mm,每相邻两个正六棱锥台相对应的侧面夹角(正六棱锥台的锥度)为30。，凹槽开口处宽度为0. 5mm。正六棱锥台的各边均有0. Imm的圆角。与具有平面界面结构的金刚石硬质合金复合片相比，本实施例中提供的金刚石硬质合金复合片中聚晶金刚石层与硬质合金基体层的结合面积增大了 85%。上述实施例中的凸起单元也可采用其它几何形状的凸起单元如四角锥台、圆锥台、长方体、圆柱体等。
权利要求1.金刚石硬质合金复合片，包括硬质合金基体层和通过高压高温烧结在硬质合金基体层上表面的聚晶金刚石层，其特征在于所述的硬质合金基体层上表面设有均勻分布且前后错开的凸起单元，使各凸起单元周围的凹槽间隔分布且相互连通。
2.根据权利要求1所述的金刚石硬质合金复合片，其特征在于所述的凸起单元为四棱锥台、圆锥台、长方体或圆柱体。
3.根据权利要求1所述的金刚石硬质合金复合片，其特征在于所述的凸起单元为正六棱锥台。
4.根据权利要求3所述的金刚石硬质合金复合片，其特征在于所述的正六棱锥台大端朝下，锥度为30°。
专利摘要本实用新型涉及一种金刚石硬质合金复合片。金刚石硬质合金复合片，包括硬质合金基体层和通过高压高温烧结在硬质合金基体层上表面的聚晶金刚石层，其特征在于所述的硬质合金基体层上表面设有均匀分布且前后错开的凸起单元，使各凸起单元周围的凹槽间隔分布且相互连通。所述的凸起单元为四棱锥台、圆锥台、长方体、圆柱体或正六棱锥台。该金刚石硬质合金复合片具有硬质合金基体层和聚晶金刚石层结合强度高，应力小，抗冲击性好的特点。
文档编号E21C35/183GK202181849SQ20112022412
公开日2012年4月4日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者李冈, 肖湘平, 胡波, 赵海洋 申请人:武汉锐特金刚石有限公司