[实用新型]聚晶金刚石复合片的衬底

说明书

技术领域

本实用新型涉及超硬复合材料领域，具体是聚晶金刚石复合片的衬底。

背景技术

随着制造科学技术的迅速发展，各种新型材料、功能材料及复合材料不断涌现，其应用领域不断扩大，所产生的经济和社会效益也显著增加。聚晶金刚石复合片是由聚晶金刚石层与硬质合金层在高温高压下烧结而成的超硬复合材料，作为一种重要的工具材料，聚晶金刚石复合片不仅具有极高的硬度和耐磨性，而且也具有极高的抗冲击性和热稳定性，因此，聚晶金刚石复合片成为石油、天然气和地质钻探的关键材料。

聚晶金刚石复合片应用在钻头上时，其是钻头上的主要工作部件，因此，其性能的好坏直接决定了油气地质钻探的效率，所以如何提高聚晶金刚石复合片的综合性能就成为人们主要研发的方向，而设计出合理的界面形状对提高聚晶金刚石复合片的综合性能有着非常大的作用。众所周知，金刚石和硬质合金是两种截然不同的材料，两者物理、化学性能均相差很大，前者热膨胀系数很小，后者热膨胀系数很大，在高温高压合成聚晶金刚石复合片时，因为有快速升温和降温过程，所以在两种材料的界面结合处会有较大的应力存在，该应力为有害应力，其对聚晶金刚石复合片的综合性能损害极大，所以如何降低界面处的残余应力成为目前人们普遍关注的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了在烧结聚晶金刚石复合片时能降低界面处应力，从而增强与聚晶金刚石层之间结合强度的聚晶金刚石复合片的衬底。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：聚晶金刚石复合片的衬底，包括硬质合金层，所述硬质合金层构成圆柱状，所述硬质合金层上端面上凸构成有圆锥台，所述圆锥台上构成有多层环绕其侧壁的梯台，所述圆锥台与硬质合金层上端面边缘之间的硬质合金层上端面构成环形平台。

所述圆锥台的顶部内凹构成有凹槽，圆锥台在凹槽内构成有凸起，所述凸起与凹槽的内侧壁之间构成有沟槽，凸起上端面的水平位置与圆锥台上端面的水平位置相同。

为了满足通用聚晶金刚石复合片的需求且减小加工成本，作为本实用新型优选的一种实施方式，所述圆锥台构成的梯台为两层。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：（1）本实用新型的硬质合金层上端面上凸构成有圆锥台，圆锥台上构成有多层梯台，而圆锥台与硬质合金层上端面边缘之间的硬质合金层上端面构成环形平台，本实用新型与聚晶金刚石层进行烧结时，圆锥台增加了本实用新型与聚晶金刚石层的结合面积，降低了介面结合处的应力，圆锥台上的梯台及圆锥台与硬质合金层上端面之间的环形平台构成了与聚晶金刚石层接触的平滑面，环形平台和梯台实现了阶梯固定限位，这就增强了本实用新型与聚晶金刚石层之间的结合强度；本实用新型在构成聚晶金刚石复合片时因有圆锥台的作用，这就减少了聚晶金刚石层的金刚石粉末的量，更节省成本。

（2）本实用新型圆锥台的顶部内凹构成有凹槽，圆锥台在凹槽内构成有凸起，且凸起与凹槽的内侧壁之间构成有沟槽，本实用新型通过在圆锥台的顶部增设沟槽，这在本实用新型与聚晶金刚石层进行烧结时，聚晶金刚石层的金刚石粉末嵌入沟槽内，这就更进一步的增强本实用新型与聚晶金刚石层间的嵌接结构，如此，构成的聚晶金刚石复合片结构更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为采用本实用新型实施例构成的聚晶金刚石复合片的结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1、硬质合金层，2、聚晶金刚石层，3、圆锥台，4、凸起。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示，聚晶金刚石复合片的衬底，包括硬质合金层1，其中，硬质合金层1是以高硬度难熔金属碳化钨（WC)微米级粉末为主要成分，并以钴（Co）为粘结剂烧结而成，其构成圆柱状。硬质合金层1上端面上凸构成有圆锥台3，圆锥台3位于硬质合金层1上端面的中央部位，硬质合金层1上端面边缘与圆锥台3之间的硬质合金层1上端面构成环形平台，具体结构是硬质合金层1上端面除圆锥台3覆盖的范围外的部分构成环形平台。圆锥台3上构成有多层梯台，多层梯台均环绕圆锥台3外侧壁设置，即圆锥台3的侧壁构成为阶梯状结构。作为优选，圆锥台3构成的梯台为两层。圆锥台3的顶部内凹构成有凹槽，圆锥台3在凹槽内构成有凸起4，凸起4与凹槽的内侧壁之间构成有沟槽，为了便于生产和应用，凸起4上端面的水平位置与圆锥台3上端面的水平位置相同。