一种聚晶金刚石复合片及基体的制作方法

本实用新型涉及钻探设备技术领域，更具体地说，涉及一种聚晶金刚石复合片及基体。

背景技术：

聚晶金刚石复合片是采用金刚石微粉与硬质合金基体片在超高压高温条件下烧结而成，其既具有金刚石的高硬度、高耐磨与导热性，又具有硬质合金的冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头和其他耐磨工具的理想材料。

钻采类金刚石适用于软到中硬地层钻井，具有较高冲击韧性和稳定性，此类产品具有多种槽面结合型，但是传统的金刚石复合片基体表面形状为平面状或者具有密布的多个小凸起或小凹坑，这就导致基体界面结合力存在应力集中和钴元素聚集的问题，使得产品在实际钻采过程中容易从界面处损坏，耐用性和一致性都比较差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种聚晶金刚石复合片及基体，能够避免应力集中和钴元素聚集的问题，具有更高的磨耗比和抗冲击能力，耐用性和一致性更强。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片基体，所述基体具有圆形的表面，所述表面等分为n个面积相等的扇形区域，每个所述扇形区域内均遍布相互平行的直线型的沟槽，且相邻的所述扇形区域内的沟槽之间的夹角为360/n度。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述扇形区域的数量n为3、4、5或6。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述表面的圆心位置具有预设形状的平面区域，该平面区域的高度与所述沟槽最高点的高度一致。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述预设形状为圆形或者正六边形。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述沟槽底部的横截面为圆弧形。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片基体中，所述沟槽顶部具有弧形边缘。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片，包括如上面任一项所述的聚晶金刚石复合片基体，而且所述聚晶金刚石复合片基体的表面粘接有金刚石层。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片的基体，由于具有圆形的表面，表面等分为n个面积相等的扇形区域，每个扇形区域内均遍布相互平行的直线型的沟槽，且相邻的扇形区域内的沟槽之间的夹角为360/n度，这种沟槽在整体上渐次旋转成了360°的圆周，可以将应力更好的分散，同时规避在实际钻采过程中对复合片使用的方向性问题，保证复合片四周的一致性，从而该基体能够避免应力集中和钴元素聚集的问题，具有更高的磨耗比和抗冲击能力，耐用性和一致性更强，本实用新型提供的聚晶金刚石复合片，由于具有上述聚晶金刚石复合片基体，因此具有更高的磨耗比和抗冲击能力，耐用性和一致性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种聚晶金刚石复合片基体的示意图；

图2为本申请提供的一个具体的聚晶金刚石复合片的基体的示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种聚晶金刚石复合片及基体，能够避免应力集中和钴元素聚集的问题，具有更高的磨耗比和抗冲击能力，耐用性和一致性更强。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请提供的一种聚晶金刚石复合片基体的实施例如图1所示，图1为本申请提供的一种聚晶金刚石复合片基体的示意图，该基体具有圆形的表面1，表面1等分为n个面积相等的扇形区域2，每个扇形区域2内均遍布相互平行的直线型的沟槽3，沟槽的尺寸和数量并不限定，可以根据实际需要来设定，且相邻的扇形区域2内的沟槽3之间的夹角为360/n度，这样设置多个相互平行的直线型的沟槽3的方案，对于现有的点状凸起的方案来说，增大了与金刚石微粉的结合面积，这就能够明显增强基体与金刚石层的结合强度，从另一方面来说，连续的条纹状的沟槽3有利于基体中的钴向上扩散，使钴在高温液相状态下更好的沿着沟槽3流动，保证钴均匀分散，不易形成钴聚集，充分催化金刚石的生长，提升产品性能。

具体的，该n值最小可以为3，这样就将该表面1进行三等分，得到三个面积相等的扇形区域2，相邻的扇形区域2内的沟槽3之间的夹角均为120度，也就是说，第一个扇形区域内的沟槽和第二个扇形区域内的沟槽之间的夹角为120度，第二个扇形区域内的沟槽和第三个扇形区域内的沟槽之间的夹角为120度，第三个扇形区域内的沟槽和第一个扇形区域内的沟槽之间的夹角为120度，这样在整个表面1上就形成了三个整体旋转了360度的区域，这样规则的沟槽分布方式能够将应力进行更好的分散，不会像现有技术那样出现局部应力集中的现象，这样就有效避免了局部容易在较为集中的应力作用下损坏的问题，有效提高其使用寿命，另外，该n值也可以优选为4、5、6，这都是可以根据实际需要来选取的，实际上并不仅限于这几种方案，还可以选取为7、8或9以及9以上，只要保证这是正七边形、正八边形或者正九边形即可，相应的，相邻的扇形区域2内的沟槽3之间的夹角也要进行改变，例如当n值为4时，该夹角就是90度，也就是相邻的扇形区域内的沟槽之间夹角为90度，经过四次旋转之后正好为360度，这样就将应力均匀的分布在整个表面1上，而当n值为6时，如图1所示的这样，该夹角就是60度，也就是相邻的扇形区域内的沟槽之间夹角为60度，即右上角用2指示出的这一个扇形区域内沟槽沿水平方向，而其左侧的扇形区域内的沟槽是沿着水平方向逆时针旋转60°得到的方向，再往左侧的扇形区域内的沟槽是沿着水平方向逆时针旋转120°得到的方向，再沿逆时针的下一个扇形区域内的沟槽是沿着水平方向逆时针旋转180°得到的方向，也就是返回到水平方向，再沿逆时针的下一个扇形区域内的沟槽是沿着水平方向逆时针旋转240°得到的方向，再沿逆时针的下一个扇形区域内的沟槽是沿着水平方向逆时针旋转300°得到的方向，而该扇形就紧邻上述用2指示出的扇形区域了，这样就沿360°旋转了一圈，经过六次旋转之后正好为360度，这样就将应力均匀分布在整个表面1上，其他例子是同样的道理，此处不再赘述，还需要说明的是，每个扇形区域内的沟槽的延伸方向要与该扇形的圆弧相一致或接近，而不能设置成与该处圆弧垂直或接近垂直的朝向，因为这样就无法实现应力均匀分布的目的。

从上述技术方案可以看出，本申请提供的上述聚晶金刚石复合片的基体，由于具有圆形的表面，表面等分为n个面积相等的扇形区域，每个扇形区域内均遍布相互平行的直线型的沟槽，且相邻的扇形区域内的沟槽之间的夹角为360/n度，这种沟槽在整体上渐次旋转成了360°的圆周，可以将应力更好的分散，同时规避在实际钻采过程中对复合片使用的方向性问题，保证了复合片四周的一致性，从而该基体能够避免应力集中和钴元素聚集的问题，具有更高的磨耗比和抗冲击能力，耐用性和一致性更强。

在一个具体的实施例中，参考图2，图2为本申请提供的一个具体的聚晶金刚石复合片的基体的示意图，可见其表面1的圆心位置具有预设形状的平面区域4，该平面区域4的高度与沟槽3最高点的高度一致，这样有利于界面应力的平均分散，如果中心区域的高度比四周的沟槽3更高或者更低，应力会在圆心位置聚集，导致应力不均匀分布，复合片容易在该圆心位置损坏。此处还需要说明的是，这仅是一个具体实施例，实际上还可以不设置这种平面区域4，直接利用三个以上的扇形将整个表面1进行覆盖，不留出该平面区域4，这样也是可以的，对于保证应力均匀分布同样具有较好的效果。进一步的，该预设形状为圆形或者正六边形，也就是说圆心位置的平面区域4可优选为圆形或者正六边形，这都是可以根据实际需要来选择的，只要具有中心对称的特点即可，这样在表面1上的应力分布就比较均匀，不会发生因某个位置应力过于集中而发生损坏的问题。

在一个优选实施例中，沟槽3底部的截面为圆弧形，在这种情况下，可以避免棱角接触造成的应力集中，更好的保证该基体的使用寿命。同时，沟槽顶部也可具有弧形边缘，方便合金压制与生产。当然这都是优选方案，实际上，沟槽3的底部截面也可以是其他形状，顶部也可以是其他形状，此处并不限制。

本申请提供的一种聚晶金刚石复合片，包括如上面任一项的聚晶金刚石复合片基体，而且聚晶金刚石复合片基体的表面粘接有金刚石层。其中，该基体一般采用硬质合金基体，二者的合成方式是将金刚石微粉与基体组装在一个圆柱形的金属杯里面，该金属杯类似于胶囊，把基体和金刚石微粉塞进去，上下的杯子扣紧即可，在高温高压下合成，将其粘接在一起。

利用了上述聚晶金刚石复合片基体之后，在高温高压条件下，在基体上分布金刚石层时，这种直线型的沟槽有利于金刚石粉末的流动，有利于金刚石微粉的均匀分布与压实，保证了金刚石复合片四周耐磨性与冲击性能的一致性，而且从实践上来看，采用具有这种沟槽的基体之后，能够将复合片的冲击韧性能量提升40％以上，且耐磨性提升20％以上。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。