專利名稱:一種聚晶金剛石復(fù)合片基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于超硬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種聚晶金剛石復(fù)合片基體。
背景技術(shù):
聚晶金剛石復(fù)合片是由金剛石層與硬質(zhì)合金襯底在超高溫高壓下燒結(jié)而成的超 硬復(fù)合材料,硬質(zhì)合金襯底為基體。它不僅具有很高的硬度和耐磨性,還具有很強(qiáng)的抗沖擊 韌性,適用于制造石油與地質(zhì)鉆頭、過程鉆頭等鉆探工具。聚晶金剛石復(fù)合片分為標(biāo)準(zhǔn)型復(fù) 合片和槽型復(fù)合片。標(biāo)準(zhǔn)型復(fù)合片的金剛石層與硬質(zhì)合金襯底為平面結(jié)合,其結(jié)合強(qiáng)度低、 耐磨性和韌性差;而槽型復(fù)合片的金剛石層與硬質(zhì)合金襯底為非平面結(jié)合,即硬質(zhì)合金基 體上與金剛石層的結(jié)合面為非平面槽型,該種結(jié)合方式具有更高的強(qiáng)度、耐磨性和韌性。 目前,在槽型復(fù)合片的金剛石層與硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上,基體的槽型出現(xiàn)了 采用小孔或者凹坑形式的,小孔或者凹坑的槽型有波浪型、圓柱型和同心圓型,最近也出現(xiàn) 了矩形槽型及相應(yīng)的變種。上述的基體槽型存在以下缺陷硬質(zhì)合金基體與金剛石粉末結(jié) 合時(shí),金剛石粉末的流動(dòng)性差,不利于壓實(shí)金剛石粉末,導(dǎo)致金剛石粉末壓實(shí)密度不一致; 基體上小孔或者凹坑形式的槽型不利于基體中的鈷向上擴(kuò)散,易導(dǎo)致鈷聚集,使鈷的催化 作用得不到充分的發(fā)揮;國(guó)外槽型復(fù)合片價(jià)格昂貴,使用成本過高;基體上小孔或者凹坑 形式的槽型與金剛石結(jié)合后,會(huì)充滿金剛石,金剛石粉末用量大,制造成本高。另外,金剛石 層伸入基體槽型內(nèi),增加了金剛石層的應(yīng)力集中,降低了金剛石層的強(qiáng)度和韌性及抗沖擊
強(qiáng)度,使用壽命短,競(jìng)爭(zhēng)力差。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種綜合性能優(yōu)良、制造成本低的聚晶金剛石復(fù)合片基 體。 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種聚晶金剛石復(fù)合片基體,所述基 體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。 所述的凸起為圓錐形、棱錐形、錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形。 所述的凸起以硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的中心為圓心,均勻分布在多個(gè)同心圓上。 所述相鄰?fù)蛊鹬g由過渡弧面相連。 所述硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面邊緣處設(shè)有倒角。 所述錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形凸起的頂面為圓弧面。 本實(shí)用新型中,在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起,首先是增大了與金剛 石層的結(jié)合面積,增加了基體與金剛石層的結(jié)合強(qiáng)度;其次是高溫高壓條件下在基體上形 成金剛石層時(shí),凸起有利于金剛石粉末流動(dòng),有利于壓實(shí)金剛石粉末,使金剛石粉末的壓實(shí) 密度達(dá)到一致,提高產(chǎn)品的抗沖擊性和耐磨度;第三是凸起有利于硬質(zhì)合金基體中的鈷向 上擴(kuò)散,使鈷在高溫液相狀態(tài)下更能充分的擴(kuò)散到金剛石粉末當(dāng)中,不易使鈷形成聚集,從 而使鈷的催化作用更好、更充分的發(fā)揮出來,以充分提高產(chǎn)品性能。另外,金剛石層與硬質(zhì)合金基體結(jié)合后,基體上的凸起深入到金剛石層中形成硬質(zhì)合金骨架,有利于提高金剛石 層的韌性和抗沖擊強(qiáng)度,同時(shí)也降低金剛石粉末的使用量,降低制造成本。凸起均勻分布在 以硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的中心為圓心的多個(gè)同心圓上,當(dāng)基體與金剛石層結(jié)合時(shí),能有 效消除應(yīng)力集中,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的邊緣處設(shè)有倒角,增加了基體 與金剛石層的結(jié)合面積,增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。兩兩相鄰的凸起之間由過渡弧面相連,能 減小應(yīng)力集中,增強(qiáng)硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度。錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形凸起的頂面設(shè)計(jì)為圓弧面,可 增加金剛石層與凸起的接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為圖1的A-A剖視圖; 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖5為圖4的B-B剖視圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一 如圖1、圖2所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其包括硬質(zhì)合金基體l,在 硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2上設(shè)有多個(gè)凸起3,凸起3為圓錐臺(tái)形,圓錐臺(tái)形凸起3的高度 為2-4mm。硬質(zhì)合金基體1為圓柱形,以硬質(zhì)合金基體1的圓形結(jié)合面2的圓心為圓心,圓 錐臺(tái)形凸起3均勻分布在與結(jié)合面2同心的多個(gè)同心圓上,當(dāng)基體上的凸起3呈同心圓形 式與金剛石層結(jié)合時(shí),能有效消除應(yīng)力集中,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2 的邊緣處設(shè)有倒角4,能增加基體1與金剛石層的結(jié)合面積,增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。兩兩 相鄰的凸起3之間由過渡弧面5相連,能減小應(yīng)力集中,增強(qiáng)硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度。圓錐臺(tái) 形凸起3的頂面設(shè)計(jì)為圓弧面6,此處圓弧面6設(shè)計(jì)為凹弧面,可增加金剛石層與凸起3的 接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度。 實(shí)施例二 如圖3所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體,與實(shí)施例一的不同之處在于凸 起3的圓錐面與圓弧面6之間設(shè)有過渡圓角7,使凸起3的上部無應(yīng)力集中,進(jìn)一步提高硬 質(zhì)合金基體l的強(qiáng)度。 實(shí)施例三如圖4、5所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其包括硬質(zhì)合金基體l,在硬 質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2上設(shè)有多個(gè)凸起3,凸起3為四棱錐形狀,四棱錐形凸起3的高度 為2-4mm。硬質(zhì)合金基體1為圓柱形,四棱錐形的凸起3均勻分布在以硬質(zhì)合金基體1的圓 心為圓心的多個(gè)同心圓上,當(dāng)基體上的凸起3呈同心圓形式與金剛石層結(jié)合時(shí),能有效消 除應(yīng)力集中,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2的邊緣處設(shè)有倒角4,增加了基 體1與金剛石層的結(jié)合面積,增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。 不限于上述實(shí)施方式本實(shí)用新型的凸起3也可以是圓錐形、多棱錐形,如三棱 錐、五棱錐或者六棱錐等,還可以是圓臺(tái)形或者棱錐臺(tái)形。
權(quán)利要求一種聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。
2. 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述的凸起為圓錐形、棱 錐形、錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述的凸起以硬質(zhì) 合金基體的結(jié)合面的中心為圓心,均勻分布在多個(gè)同心圓上。
4. 如權(quán)利要求3所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述相鄰?fù)蛊鹬g由過 渡弧面相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述相鄰?fù)蛊鹬g由過 渡弧面相連。
6. 如權(quán)利要求4所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述硬質(zhì)合金基體的結(jié) 合面邊緣處設(shè)有倒角。
7. 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述硬質(zhì)合金基體的結(jié) 合面邊緣處設(shè)有倒角。
8. 如權(quán)利要求2所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體,其特征在于所述錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形 凸起的頂面為圓弧面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚晶金剛石復(fù)合片基體,所述基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起,首先是增大了與金剛石層的結(jié)合面積,增加了基體與金剛石層的結(jié)合強(qiáng)度;其次是高溫高壓條件下在基體上形成金剛石層時(shí),凸起有利于金剛石粉末流動(dòng),有利于壓實(shí)金剛石粉末,使金剛石粉末的壓實(shí)密度達(dá)到一致,提高產(chǎn)品的抗沖擊性和耐磨度;第三是凸起有利于硬質(zhì)合金基體中的鈷向上擴(kuò)散,使鈷在高溫液相狀態(tài)下更能充分的擴(kuò)散到金剛石粉末當(dāng)中,不易使鈷形成聚集,從而使鈷的催化作用更好、更充分的發(fā)揮出來,以充分提高產(chǎn)品性能。另外,硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有凸起,能有效降低金剛石粉末的使用量,降低制造成本。
文檔編號(hào)E21B10/46GK201521249SQ200920223439
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者王曉 申請(qǐng)人:河南晶銳超硬材料有限公司