專利名稱：耐熱型金剛石切削齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油、地質(zhì)鉆頭的切削齒，具體說是涉及一種耐熱型金剛石切削齒。
背景技術(shù)：
金剛石切削齒是在超高壓高溫條件下由金剛石燒結(jié)體層與硬質(zhì)合金基材層(硬質(zhì)合金襯底)燒結(jié)而成，兼有金剛石和硬質(zhì)合金的優(yōu)異性能，被廣泛用于石油、天然氣鉆頭。工作時(shí)，金剛石切削齒暴露在鉆頭的最外部，在地表以下數(shù)十米至數(shù)千米的深層工作，直接作用于巖層，對(duì)巖層進(jìn)行破碎，工作條件十分惡劣，不僅要承受巨大的沖擊力，同時(shí)還會(huì)受到強(qiáng)烈的磨蝕作用。在金剛石層與巖層的實(shí)際接觸的很小區(qū)域會(huì)產(chǎn)生瞬間的高溫，在這種微小的高溫區(qū)，金剛石會(huì)因過熱而遭破壞，反映在宏觀上表現(xiàn)為金剛石層的過快磨損，使金剛石切削齒失去應(yīng)有的鋒利性，不僅會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)速度的降低同時(shí)也會(huì)影響鉆頭的使用壽命。
為改進(jìn)金剛石燒結(jié)體——硬質(zhì)合金鉆齒的結(jié)構(gòu)，中國(guó)專利ZL02290359.3的實(shí)用新型專利公開了一種非平面結(jié)合結(jié)構(gòu)的金剛石復(fù)合片，該專利技術(shù)通過改進(jìn)硬質(zhì)合金結(jié)合面的幾何形狀，雖使金剛石切削齒的抗沖擊性有所提高，但仍不能滿足既要抗沖擊，又要適應(yīng)強(qiáng)烈磨蝕的惡劣工況下的使用要求。
上述實(shí)用新型專利技術(shù)所制造的金剛石切削齒如圖1所示，其工作層為單一結(jié)構(gòu)的金剛石燒結(jié)體，這種普通型金剛石燒結(jié)體的耐熱程度一般不超過700℃。在實(shí)際鉆井過程中，最上層的金剛石由于直接與地下深處的巖石相摩擦，其瞬間高溫會(huì)使金剛石層產(chǎn)生龜裂，進(jìn)而破壞了金剛石晶粒間的結(jié)合，使金剛石層逐漸剝離、磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種既具備普通型金剛石燒結(jié)體所具有的抗沖擊性能和耐磨蝕性能，又能承受瞬間的切削高溫的新型耐熱型金剛石切削齒。
本實(shí)用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的耐熱型金剛石切削齒包括硬質(zhì)合金基材層和附著在硬質(zhì)合金基材層(硬質(zhì)合金襯底)上的金剛石材料工作層，其中所述金剛石材料工作層包括附著在硬質(zhì)合金基材層上的耐熱度＜700℃的普通型金剛石燒結(jié)體層(抗沖擊型)和附著在普通型金剛石燒結(jié)體層上的耐熱度＞700℃的耐熱型金剛石燒結(jié)體層。
本實(shí)用新型中所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層與普通型金剛石燒結(jié)體層之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)；所述普通型金剛石燒結(jié)體層與硬質(zhì)合金基材層之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)或凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
本實(shí)用新型中所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層的厚度為0.1～0.3mm，普通型金剛石燒結(jié)體層的厚度為0.7～3mm。
本實(shí)用新型中所述的普通型金剛石燒結(jié)體層和耐熱型金剛石燒結(jié)體層均為現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品，其中普通型金剛石燒結(jié)體層是由88-94wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co在超高溫高壓下燒結(jié)而成；耐熱型金剛石燒結(jié)體層由86-92wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Si在超高溫高壓下燒結(jié)而成，或由98wt％以上的純金剛石構(gòu)成。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特性位于中間層的普通型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置可使整個(gè)金剛石材料工作層具備一般金剛石燒結(jié)體所具備的抗沖擊性和耐磨性，而位于最上層的切削齒的上工作部分——即耐熱型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置又可使整個(gè)金剛石材料工作層具有了超強(qiáng)耐熱的能力，使得金剛石材料工作層同時(shí)兼?zhèn)淇箾_擊、耐磨蝕和耐熱的能力，在不降低抗沖擊性能的情況下，能使切削齒的耐熱性能得以提高，進(jìn)而使得切削齒的整體耐用度——使用壽命得以大幅度提高。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1′是金剛石材料層頂面，2′是金剛石材料工作層，3′是硬質(zhì)合金基材層。
圖2是本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1是金剛石材料層頂面，2是耐熱型金剛石燒結(jié)體層，3是普通型金剛石燒結(jié)體層，4是硬質(zhì)合金基材層，5是耐熱型金剛石燒結(jié)體層和普通型金剛石燒結(jié)體層共同構(gòu)成的金剛石材料工作層。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)做進(jìn)一步描述實(shí)施例1如圖2所示，本實(shí)施例的耐熱型金剛石切削齒包括通過在超高壓高溫條件下以燒結(jié)的方式附著在硬質(zhì)合金基材層4(硬質(zhì)合金襯底)上的金剛石材料工作層5，所述金剛石材料工作層5包括附著在硬質(zhì)合金基材層4上的耐熱度＜700℃的普通型金剛石燒結(jié)體層(抗沖擊型)3和附著在普通型金剛石燒結(jié)體層3上的耐熱度＞700℃的耐熱型金剛石燒結(jié)體層2；所述普通型金剛石燒結(jié)體層3是由88-94wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co在超高溫高壓下燒結(jié)而成；耐熱型金剛石燒結(jié)體層2由86-92wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Si在超高溫高壓下與普通型金剛石燒結(jié)體層一同燒結(jié)而成，或由98wt％以上的純金剛石構(gòu)成；所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層2的厚度為0.1～0.3mm，普通型金剛石燒結(jié)體層3的厚度為0.7～3mm；且所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層2與普通型金剛石燒結(jié)體層3之間、普通型金剛石燒結(jié)體層3與硬質(zhì)合金基材層4之間的結(jié)合面均為平面結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例的耐熱型金剛石切削齒與實(shí)施例1的不同之處在于所述普通型金剛石燒結(jié)體層(抗沖擊型)3與硬質(zhì)合金基材層4之間的結(jié)合面為凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
權(quán)利要求1.一種耐熱型金剛石切削齒，它包括硬質(zhì)合金基材層(4)和附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的金剛石材料工作層(5)，其特征在于所述金剛石材料工作層(5)包括附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的耐熱度＜700℃的普通型金剛石燒結(jié)體層(3)和附著在普通型金剛石燒結(jié)體層(3)上的耐熱度＞700℃的耐熱型金剛石燒結(jié)體層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱型金剛石切削齒，其特征在于所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層(2)與普通型金剛石燒結(jié)體層(3)之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱型金剛石切削齒，其特征在于所述普通型金剛石燒結(jié)體層(3)與硬質(zhì)合金基材層(4)之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱型金剛石切削齒，其特征在于所述普通型金剛石燒結(jié)體層(3)與硬質(zhì)合金基材層(4)之間的結(jié)合面為凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐熱型金剛石切削齒，其特征在于所述耐熱型金剛石燒結(jié)體層(2)的厚度為0.1～0.3mm，普通型金剛石燒結(jié)體層(3)的厚度為0.7～3mm。
專利摘要一種耐熱型金剛石切削齒，它包括硬質(zhì)合金基材層(4)和附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的金剛石材料工作層(5)，其特征在于所述金剛石材料工作層(5)包括附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的耐熱度＜700℃的普通型金剛石燒結(jié)體層(3)和附著在普通型金剛石燒結(jié)體層(3)上的耐熱度＞700℃的耐熱型金剛石燒結(jié)體層(2)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特性位于最上層的耐熱型金剛石層的設(shè)置可使金剛石材料層的耐熱性或散熱性能得到較大幅度的提高，從而降低金剛石層在切削砂泥巖時(shí)的熱損傷風(fēng)險(xiǎn)，有效避免金剛石材料工作層最上層的熱破壞，并能將局部產(chǎn)生的熱沖擊迅速緩解，進(jìn)而使得切削齒的整體耐用度得以大幅度提高。
文檔編號(hào)B32B5/00GK2846707SQ20052014363
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者江曉樂, 衡軍 申請(qǐng)人:鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司