[发明专利]一种多棱斧形齿面金刚石复合片及其制造方法

说明书

本发明涉及一种多棱斧形齿面金刚石复合片及其制造方法。本发明的多棱斧形齿面金刚石复合片包括硬质合金基体层和与硬质合金基体层直径相同的聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层连接在硬质合金基体层上；所述聚晶金刚石层端面上设置有至少两条平行凸起的棱，每两条棱之间通过平面过渡。本发明在单棱结构的基础上开发的多棱斧形齿面金刚石复合片，在切削破岩过程中能提供多个切削位置以及更大的接触面积，从而进一步提高磨削、破岩效率、以及抵抗冲击的能力，同时提升产品的使用寿命以及对地层的适应性。本发明的多棱斧形齿面金刚石复合片是通过将刚石粉末与基体层一体化烧结成型，工艺操作简单，避免二次加工，大大节约了制造成本。

技术领域

本发明属于超硬复合材料技术领域，具体涉及一种多棱斧形齿面金刚石复合片及其制造方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片是一种将硬质合金基体和金刚石粉末在高温高压下烧结而成的超硬材料，具有高硬度、高耐磨的优异性能。主要使用在金刚石钻头上，现已广泛应用于地质钻探、石油、页岩气开采领域。聚晶金刚石复合片是金刚石钻头上的切削元件，因此其切削效率和耐磨性直接影响了金刚石钻头的钻进效率和进尺深度。

众所周知，地质钻探、石油、页岩气开采的成本高昂，提升金刚石钻头的钻进效率和进尺深度，即金刚石复合片的切削效率和耐磨性，对于降低开采成本有重大意义。既要保证金刚石复合片的耐磨性，又要提金刚石高复合片的切削效率是各大金刚石复合片厂家和金刚石钻头厂家关注的研发热点。

目前，金刚石复合片钻齿的金刚石端面大都是平面、球面、弧形面或斧形齿面，其中斧形齿又叫屋脊齿，是在金刚石层的对称中心有一条棱，该棱在斧形齿(屋脊齿)切削、破岩过程中，是切削刃位置，即工作位置。实际运用中发现，斧形齿面金刚石复合片的磨削、破岩效率、以及抵抗冲击的能力比平面、球面、弧形面金刚石复合片更高。现有技术中斧形齿面金刚石复合片由硬质合金基体层和与聚晶金刚石层构成(如图1所示)，其中聚晶金刚石层的端面上设置有一条棱，即该金刚石复合片只有1个切削位置。因此，开发一种多棱斧形齿面金刚石复合片，进一步提高其磨削、破岩效率、以及抵抗冲击的能力是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的上述不足，提供了一种齿面金刚石复合片及其制造方法，以提高金刚石钻头的耐磨性和切削效率、降低开采成本。为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多棱斧形齿面金刚石复合片，包括硬质合金基体层(1)和与硬质合金基体层(1)直径相同的聚晶金刚石层(2)，所述聚晶金刚石层(2)连接在硬质合金基体层(1)上；所述聚晶金刚石层上端面上设置有至少两条平行凸起的棱(3)，每两条棱之间通过平面过渡。

进一步地，所述金刚石复合片的直径为4mm～40mm、高度为4mm～40mm，所述聚晶金刚石层(2)的厚度为0.5mm～5mm，所述棱(3)的高度为0.3mm～4.5mm。

进一步地，所述棱(3)的条数为2～12条。

进一步地，构成棱(3)的两个相交的平面的夹角为10°～170°。

进一步地，所述棱(3)为两平面直接相交形成的尖角形的棱。

进一步地，所述棱(3)为两平面相交且通过圆角过渡的棱。

更进一步地，所述圆角的半径为0.1mm～8mm。

进一步地，构成棱的两个相交平面为单一平面或由若干个不同角度构成的组合平面中的任一种。

进一步地，所述聚晶金刚石层(2)外沿边缘为尖角、倒斜角、倒圆角中的任一种。

本发明的另一目的在于提供了一种多棱斧形齿面金刚石复合片的制造方法，包括以下步骤：