一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的制作方法

1.本实用新型涉及超硬材料技术领域，具体涉及一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构。


背景技术：

2.聚晶金刚石复合片通常采用高温高压法将硬质合金基体和聚晶金刚石层复合而制成，硬质合金基体最早采用平面结构，但因pcd层和硬质合金的膨胀系数和弹性模量的差异，界面存在较大的残余应力。后改进为锯齿或沟槽、圆角过渡，还有平面界面上均匀分布不同形状的凸起等。凸起或者沟槽在复合后深入pcd层，增加了把持力，提高抗冲击强度。
3.相近技术中，硬质合金基体往往设计有凸起或者沟槽，在复合后深入pcd层，虽然增加了夹持力，提高抗冲击强度，但同时也提高了内应力。钻具在使用时产生高速摩擦从而产生大量热量，使硬质合金复合片快速升温，受热后硬质合金膨胀导致聚晶金刚石复合片出现内部裂纹。
4.在钻具钻进过程中硬质合金不仅出现裂纹、断裂，甚至会导致脱层失效，复合片失效会造成钻具无法继续工作，降低钻进效率，增加钻进成本，严重时会造成钻孔报废等事故。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构，通过在硬质合金基体的凹坑结构，使聚晶金刚石层与硬质合金基体形成镶嵌结构，既提高聚晶金刚石复合片与硬质合金基体的结合力，又降低pcd层的内应力，提高硬质合金基体聚晶金刚石复合片的耐热性和抗冲击性，从而使其在钻孔时更稳定，提高钻具寿命。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构，包括硬质合金基体，硬质合金基体的上表面为与pcd层连接的安装面，且安装面上竖直设置有多个凹坑；凹坑呈网格状均匀分布在安装面上；所有的凹坑的底面均位于同一水平线上，通过凹坑将硬质合金基体与pcd层进行组合烧结，可以将pcd层与硬质合金基体之间形成镶嵌结构，从而将提高金刚石复合片中硬质合金基体与pcd层之间的连接强度，避免脱层失效，提高钻具使用寿命。
7.进一步的，所有的凹坑均为完整凹坑，完整凹坑可以使pcd层与硬质合金基体之间的外侧连接缝隙平整，防止加工时产生局部应力导致裂纹，提高结合强度。
8.进一步的，凹坑的形状为方形，方形的凹坑形状常见、便于加工。
9.进一步的，凹坑的边长为0.2mm-5mm，凹坑的深度为0.1mm-4mm，凹坑的大小根据不同型号和材质进行调整。
10.进一步的，凹坑的边长为0.5mm-3mm，凹坑的深度为0.5mm-3mm，凹坑的大小根据不同型号和材质进行调整。
11.进一步的，硬质合金基体的外径为8mm-20mm，硬质合金基体的高度为3mm-19mm，不
同型号的钻具有不同尺寸的硬质合金基体。
12.进一步的，硬质合金基体的上表面为弧形凸面或平面，弧形表面和平面均为相似技术中的惯用手段，方便加工。
13.进一步的，凹坑的形状为半球形，半球形的凹坑一样可以满足pcd层与硬质金属基体之间的连接强度要求。
14.进一步的，凹坑的总数为20-40个，凹坑的数量可以根据硬质合金基体的。
15.本实用新型的使用方法：采用屏蔽杯将本实用新型提供的硬质合金基体和常规的金刚石微粉组装，在6gpa、1500℃下烧结，形成由本实用新型提供的硬质合金基体所组成的新的聚晶金刚石复合片。
16.综上所述，与现有技术相比，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
17.本实用新型通过凹坑将硬质合金基体与pcd层进行组合烧结，可以将pcd层与硬质合金基体之间形成镶嵌结构，从而将提高金刚石复合片中硬质合金基体与pcd层之间的连接强度，钻具在钻进过程中pdc（聚晶金刚石复合片）中应力较大的地方集中在pcd层中与工件接触的地方，同时pcd层与硬质合金基体之间连接部分也会产生较大的应力，通过上述结构和热合工艺可以将pcd层与硬质合金基体之间形成镶嵌结构，提供更大的接触面积，一方面提高连接强度，另一方面降低局部的应力值，避免脱层失效，提高钻具使用寿命；
18.硬质合金基体上采取0.2mm-5mm的边长、0.1mm-4mm深度的方形凹槽，方便加工，可以满足常规的外径为8mm-20mm、高度为3mm-19mm的硬质合金基体的连接要求。
附图说明
19.图1为本实用新型一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的示意图；
20.图2为本实用新型一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的俯视示意图；
21.图3为本实用新型一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的主视示意图；
22.图4为本实用新型一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的剖面示意图；
23.图5为本实用新型一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构的凹坑为半球形的实施示意图；
24.附图标记：
25.1、硬质合金基体；2、安装面；3、凹坑。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1-5，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1-4所示：一种新型聚晶金刚石复合片硬质合金基体结构，包括硬质合金基体1，硬质合金基体1由硬质合金制成，可以为碳化硅，也可以为其他的硬质合金，硬质合金基体1的上表面为与pcd层连接的安装面2，且安装面2上竖直设置有多个凹坑3；凹坑3呈网格状均匀分布在安装面2上，凹坑3也可以呈圆形分散分布于安装面2上；所有的凹坑3的底面均位于同一水平线上，凹坑3可以根据其最低点为水平线，也可以为所有的凹坑3深度均相
同，所有的凹坑3均为完整凹坑3，即不存在有与硬质合金基体1边缘接触或重合的凹坑3，凹坑3的形状为方形，凹坑3的边长为0.2mm-5mm，凹坑3的深度为0.1mm-4mm，硬质合金基体1的外径为8mm-20mm，硬质合金基体1的高度为3mm-19mm，硬质合金基体1的尺寸与凹坑3的尺寸之间应该有相应的对应关系，以提高成品的pdc钻具的质量。
28.根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，硬质合金基体1的上表面为弧形凸面或平面，凹坑3的形状为半球形，也可以为梯形，长方形，倒椎形等，均可以满足使用需求，达到相应的目的，凹坑3的总数为20-40个。
29.根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，采用屏蔽杯将本实用新型提供的硬质合金基底和金刚石微粉组装，在6gpa、1500℃下烧结，形成以本实用新型作为基体的聚晶金刚石复合片，该复合片的凹坑3形状为方形，凹坑3数量为32个。
30.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。