[发明专利]聚晶金刚石复合片基体

说明书

技术领域

本发明属于超硬复合材料技术领域，特别涉及一种聚晶金刚石复合片基体。

背景技术

聚晶金刚石复合片是由金刚石层与硬质合金衬底在超高温高压下烧结而成的超硬复合材料，硬质合金衬底为基体。它不仅具有很高的硬度和耐磨性，还具有很强的抗冲击韧性，适用于制造石油与地质钻头、过程钻头等钻探工具。聚晶金刚石复合片分为标准型复合片和槽型复合片。标准型复合片的金刚石层与硬质合金衬底为平面结合，其结合强度低、耐磨性和韧性差；而槽型复合片的金刚石层与硬质合金衬底为非平面结合，即硬质合金基体上与金刚石层的结合面为非平面槽型，该种结合方式具有更高的强度、耐磨性和韧性。

目前，在槽型复合片的金刚石层与硬质合金基体的结合面上，基体的槽型出现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、圆柱型和同心圆型，最近也出现了矩形槽型及相应的变种。上述的基体槽型存在以下缺陷：硬质合金基体与金刚石粉末结合时，金刚石粉末的流动性差，不利于压实金刚石粉末，导致金刚石粉末压实密度不一致；基体上小孔或者凹坑形式的槽型不利于基体中的钴向上扩散，易导致钴聚集，使钴的催化作用得不到充分的发挥；国外槽型复合片价格昂贵，使用成本过高；基体上小孔或者凹坑形式的槽型与金刚石结合后，会充满金刚石，金刚石粉末用量大，制造成本高。另外，金刚石层伸入基体槽型内，增加了金刚石层的应力集中，降低了金刚石层的强度和韧性及抗冲击强度，使用寿命短，竞争力差。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能优良、制造成本低的聚晶金刚石复合片基体。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：聚晶金刚石复合片基体，所述基体的结合面上设有多个凸起。

所述的凸起为圆锥形、棱锥形、锥台形或者圆台形。

所述的凸起以硬质合金基体的结合面的中心为圆心，均匀分布在多个同心圆上。

所述相邻凸起之间由过渡弧面相连。

所述硬质合金基体的结合面边缘处设有倒角。

所述锥台形或者圆台形凸起的顶面为圆弧面。

本发明中，在硬质合金基体的结合面上设有多个凸起，首先是增大了与金刚石层的结合面积，增加了基体与金刚石层的结合强度；其次是高温高压条件下在基体上形成金刚石层时，凸起有利于金刚石粉末流动，有利于压实金刚石粉末，使金刚石粉末的压实密度达到一致，提高产品的抗冲击性和耐磨度；第三是凸起有利于硬质合金基体中的钴向上扩散，使钴在高温液相状态下更能充分的扩散到金刚石粉末当中，不易使钴形成聚集，从而使钴的催化作用更好、更充分的发挥出来，以充分提高产品性能。另外，金刚石层与硬质合金基体结合后，基体上的凸起深入到金刚石层中形成硬质合金骨架，有利于提高金刚石层的韧性和抗冲击强度，同时也降低金刚石粉末的使用量，降低制造成本。凸起均匀分布在以硬质合金基体的结合面的中心为圆心的多个同心圆上，当基体与金刚石层结合时，能有效消除应力集中，增强结构强度。在硬质合金基体的结合面的边缘处设有倒角，增加了基体与金刚石层的结合面积，增加强度和抗冲击性能。两两相邻的凸起之间由过渡弧面相连，能减小应力集中，增强硬质合金基体的强度。锥台形或者圆台形凸起的顶面设计为圆弧面，可增加金刚石层与凸起的接触面积和结合强度。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为本发明实施例三的结构示意图；

图5为图4的B-B剖视图。

具体实施方式

实施例一：如图1、图2所示的聚晶金刚石复合片基体，其包括硬质合金基体1，在硬质合金基体1的结合面2上设有多个凸起3，凸起3为圆锥台形，圆锥台形凸起3的高度为2-4mm。硬质合金基体1为圆柱形，以硬质合金基体1的圆形结合面2的圆心为圆心，圆锥台形凸起3均匀分布在与结合面2同心的多个同心圆上，当基体上的凸起3呈同心圆形式与金刚石层结合时，能有效消除应力集中，增强结构强度。在硬质合金基体1的结合面2的边缘处设有倒角4，能增加基体1与金刚石层的结合面积，增加强度和抗冲击性能。两两相邻的凸起3之间由过渡弧面5相连，能减小应力集中，增强硬质合金基体的强度。圆锥台形凸起3的顶面设计为圆弧面6，此处圆弧面6设计为凹弧面，可增加金刚石层与凸起3的接触面积和结合强度。