[实用新型]金刚石/硬质合金复合片

说明书

本实用新型涉及一种金刚石／硬质合金复合片，属于超硬材料制造领域。

金刚石／硬质合金复合片是由金刚石层与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料，它兼有金刚石与硬质合金的优异性能，被广泛地用作石油钻头上的钻削元件—钻齿。钻井时钻头上的复合片钻齿承受地层强大的切削阻力与冲击力，复合片的金刚石层局部、即钻削地层的刃口部位产生强烈磨损与崩刃，严重影响钻头的钻井速度与钻井深度。复合片的抗磨损能力取决于金刚石层的厚度，即厚度越厚，金刚石含量越多，抗磨损能力越强；而复合片抗崩刃的能力取决于金刚石层与硬质合金衬底的结合强度，结合强度越好，复合片抗崩刃能力越高。为提高金刚石层与硬质合衬底层的结合强度，实用新型专利ZL942015363．3、ZL95209001．5以及ZL96245178．9分别提出了在硬质合金衬底结合面上开直槽，环形槽、环直槽等若干种方案，使复合片的金刚石层与硬质合金衬底相互啮合，其结合强度与抗崩刃能力有所增加，钻井效果有所改善，但是其金刚石层的厚度较薄，最大厚度(凹槽处)均小于2mm，因此复合片的抗磨损能力较低，钻头的钻井速度与钻井深度还不能满足深井或超深井钻头的使用要求。

本实用新型之目的是增加金刚石／硬质合金复合片的金刚石层厚度，提高其抗磨损能力，提供一种深井或超深井钻头用金刚石／硬质合金复合片。

上述目的是通过下列方案实现的：金刚石/硬质合金复合片(图1)系由金刚石层(1)与硬质合金衬底(2)在超高压高温条件下烧结而成，在硬质合金衬底(2)与金刚石层(1)的结合面的园周上开有两个月牙形凹槽(3)，金刚石层(1)深入凹槽(3)中，其厚度为2～8mm。

所述的月牙形凹槽(3)的深度L为1～7mm、弦高H为2～5mm，月牙形凹槽(3)的数量为1～4个。

所述的硬质合金衬底(2)与金刚石层结合面的原始形状(图2)有A平面形、B直槽形、C环槽形、D环直槽形或它们的组合形，即在具有上述形状的硬质合金衬底(2)的结合面上均可开月牙形凹槽(3)。

因此，本金刚石／硬质合金复合片与已有技术相比具有以下优点：金刚石层(1)在月牙形凹槽(3)处的厚度可达2～8mm，一般为4mm，复合片作为钻齿焊接到基体上时，以该处作为钻削地层的刃口，可大大提高抗磨损能力，从而使钻头的钻井速度与钻井深度显著增加。实践证明采用本金刚石／硬质合金复合片作为钻齿的钻头，钻井速度可提高20％以上，钻井深度可提高40％以上，可满足深井或超深井钻头的使用要求。

图1为本实用新型金刚石／硬质合金复合片的示意图。

图2为本实用新型金刚石／硬质合金复合片的硬质合金衬底(2)示意图。

实施例1：一种金刚石／硬质合金复合片(图1)，由金刚石层(1)和硬质合金衬底(2)在超高压高温条件下烧结而成，其衬底(2)采用结合面为平面形的结构(图2—A)，其月牙形凹槽(3)的深度为2．5mm、弦高为2mm、凹槽2个对称分布。金刚石层(1)在月牙形凹槽(3)处的厚度为3．5mm。

实施例2：如实施例1所述之金刚石／硬质合金复合片(图1)，不同的是其衬底(2)采用结合面为直槽形结构，其月牙形凹槽(3)的深度为3mm、弦高为3mm，凹槽2个对称分布。金刚石层(1)在月牙形凹槽(3)处的厚度为4mm。