[发明专利]金刚石复合片基体

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石复合片基体，应用于石油、天然气、地质钻头的切削部分。

背景技术

金刚石复合片是由聚晶金刚石和硬质合金基体通过超高温高压技术复合而成，具有高硬度和高耐磨性，镶有金刚石复合片的钻头已广泛应用于石油、天然气、矿山地质等领域，钻进效率比普通钻头高出多倍。在复合片的合成及应用过程中，单一采用含钴量低和晶粒细的硬质合金基体合成的复合片有较好的热稳定性及耐磨性，但韧性较差；单一采用含钴量高和晶粒粗的硬质合金基体合成的复合片有较好的韧性，但热稳定性及耐磨性较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种金刚石复合片基体。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

金刚石复合片基体，特点是：所述基体为双层结构，包括上部和与其连接的下部，上部与下部的结合面为互相嵌入的圆形波浪槽结构。

进一步地，上述的金刚石复合片基体，其中，所述上部的成分质量百分含量为：钴8％～15％，碳化钨85％～92％；所述碳化钨晶粒尺寸为0.5～3μm。

更进一步地，上述的金刚石复合片基体，其中，所述下部的成分质量百分含量为：钴12％～20％，碳化钨80％～88％；所述碳化钨晶粒尺寸为2～10μm。

再进一步地，上述的金刚石复合片基体，其中，所述基体的上部和下部的直径为φ9～25mm，上部的高度为2～5mm，下部的高度为5～15mm。

再进一步地，上述的金刚石复合片基体，其中，所述圆形波浪槽呈等间距分布，为3～8槽，槽间距为1.5～3.5mm。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①在金刚石复合片基体中同时具有成分和粒度梯度，基体上下部分设计为可互相嵌入的圆环波浪槽结构；与金刚石结合的基体上部因具有更细的晶粒及更低的钴含量，进一步提高复合片的热稳定性和耐磨性；

②远离金刚石层的基体下部基体因晶粒略粗、钴含量略高，提高复合片的韧性和使用寿命；

③两基体间圆环波浪槽结构的结合面，显著提高两基体的结合强度。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的主剖示意图；

图2：本发明的主视示意图；

图3：基体下部的俯视示意图。

图中各附图标记的含义为：

1-上部；2-圆形波浪槽；3-下部。

具体实施方式

本发明设计一种同时具有钴含量梯度及粒度梯度的硬质合金基体，以及基体部分的嵌入式结合，从而保证复合片有较高的热稳定性、耐磨性及韧性。

如图1～3所示，金刚石复合片基体，基体为双层结构，包括上部1和与其连接的下部3，上部1与下部3的结合面采用可互相嵌入的圆形波浪槽2。

其中，上部1的成分质量百分含量为：钴8％～15％，碳化钨85％～92％；碳化钨晶粒尺寸为0.5～3μm。下部3的成分质量百分含量为：钴12％～20％，碳化钨80％～88％；碳化钨晶粒尺寸为2～10μm。基体的上部1和下部3的直径D为φ9～25mm，上部的高度H1为2～5mm，下部的高度H2为5～15mm。圆形波浪槽2呈等间距分布，根据直径大小设计为3～8槽，槽间距d为1.5～3.5mm；槽的深度h1为0.6～1.6mm，深度h2为0.3～0.8mm。

在金刚石复合片基体中同时具有成分和粒度梯度，基体上下部分设计为可互相嵌入的圆环波浪槽结构。凸现以下特点：1)与金刚石结合的基体上部因具有更细的晶粒及更低的钴含量，进一步提高复合片的热稳定性和耐磨性；2)远离金刚石层的基体下部因晶粒略粗、钴含量略高，提高复合片的韧性和使用寿命；3)两基体间圆环波浪槽结构的结合面有效提高两基体的结合强度。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。