[发明专利]切割刀片和用来制造该切割刀片的方法

说明书

一种制造刀具结构(1)的方法，包括：将预成形的具有表面形貌的硬质材料本体(4)放置在筒中；将大量聚集的超硬材料(2)的颗粒放置在表面形貌上；将冲头(10)放置成与超硬材料(2)接触，该冲头(10)的表面的表面形貌与硬质材料本体的表面形貌相反以在超硬材料(2)中压印出图案，该图案与冲头(10)的表面形貌互补。接触超硬材料(2)的冲头(10)的表面由陶瓷材料形成，该陶瓷材料不与超硬材料(2)和/或用于超硬材料(2)的烧结催化剂化学反应。然后，大于3GPa的压力与充分高以熔化催化剂的温度一起作用以形成刀具结构(1)，该刀具结构具有多晶超硬材料层，该多晶超硬材料层结合到硬质材料并且具有对应于硬质材料表面形貌的表面形貌。

技术领域

本公开内容从总体上涉及超硬刀片以及用来制造该超硬刀片的方法，该超硬刀片例如可以用作油气工业中的钻削用刀具或用作机床刀片。

背景技术

已知具有带成形形貌的切割表面的刀具和机床切割刀片在各种应用场合中会是有利的，这是因为，该表面特征部在使用时会有利于让例如切屑从刀具或机床加工的工作表面处转移，且/或在一些情况中用来充当切屑碎裂器。而且，与平坦表面切割工具几何结构相比，这种表面形貌可以产生明显更好的表面光洁度品质。然而，在这种应用场合中典型地用作切割元件或刀片的材料(诸如PCD或PCBN)的极端硬度和耐磨性使得将这些材料机加工成具有希望的表面形貌特征部会非常困难且昂贵，该希望的表面形貌特征部例如可以用作切屑碎裂器或用于让使用时产生的碎屑转移。

美国专利No.6106585公开一种用来制造切割元件的方法，该方法包括通过将大量磨料晶体(金刚石或CBN)和与该磨料晶体接触的大量催化剂金属放置到单元格或罐中而形成复合团块，该单元格或罐是保护性屏蔽金属罩壳，其中罐内部的顶表面预成形有微坑。这种带微坑的表面提供图案，该图案用来在层的顶表面上形成特征部，该特征部用作切屑碎裂特征部。

需要提供具有有效性能的超硬刀片(诸如切割或机床用刀片)，且需要提供用来制造这种刀片的更为高效的方法。

发明内容

从第一方面看，提供一种制造刀具结构的方法，该方法包括以下步骤：

将预成形的、具有表面形貌的硬质材料本体放置在筒中；

将大量聚集的超硬材料颗粒放置到筒中，位于具有表面形貌的硬质材料本体表面上；

将冲头放置成与大量聚集的超硬材料颗粒接触，冲头表面的表面形貌与硬质材料本体的表面形貌相反，冲头的表面形貌在大量聚集的超硬材料颗粒中压印出图案，所述图案与冲头的表面形貌互补并且对应于硬质材料本体的表面形貌，与所大量聚集的超硬材料颗粒接触的冲头表面由陶瓷材料形成，所述陶瓷材料不与超硬材料和/或用于超硬材料颗粒的烧结催化剂材料起化学反应，所述方法还包括：

在存在用于超硬材料颗粒的烧结催化剂材料的情况下，在充分高以便催化剂材料熔化的温度下，使大量聚集的超硬材料颗粒、冲头和硬质材料本体经受大于大约3GPa的压力；

烧结所述颗粒以形成刀具结构，所述刀具结构包括结合到硬质材料本体的多晶超硬材料层，该层的表面形貌对应于硬质材料本体的表面形貌并且与冲头的表面形貌互补；

从筒移除刀具结构；和

从多晶超硬材料层移除冲头。

从另外的方面看，提供一种用于机床的刀片，该刀片包括根据上述方法形成的刀具结构。

从第三方面看，提供一种用来钻入地表的刀具，该刀具包括根据上述方法形成的刀具结构。

从另外的方面看，提供一种PCD元件，该PCD元件用于用来钻入地表的旋转剪切钻头、冲击钻头或用来采矿或沥青降解的风镐，包括根据上述方法形成的刀具结构。

从又一另外方面看，提供一种用来钻入地表的钻头或钻头部件，该钻头或钻头部件包括根据上述方法形成的刀具结构。