專利名稱：聚晶金剛石復(fù)合片基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超硬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚晶金剛石復(fù)合片基體。
背站技術(shù)
聚晶金剛石復(fù)合片是由金剛石層與硬質(zhì)合金襯底在超高溫高壓下燒結(jié)而 成的超硬復(fù)合材料，硬質(zhì)合金襯底為基體。它不僅具有很高的硬度和耐磨性， 還具有很強(qiáng)的抗沖擊韌性，適用于制造石油與地質(zhì)鉆頭、過(guò)程鉆頭等鉆探工 具。聚晶金剛石復(fù)合片分為標(biāo)準(zhǔn)型復(fù)合片和槽型復(fù)合片。標(biāo)準(zhǔn)型復(fù)合片的金 剛石層與硬質(zhì)合金襯底為平面結(jié)合，其結(jié)合強(qiáng)度低、耐磨性和韌性差；而槽 型復(fù)合片的金剛石層與硬質(zhì)合金襯底為非平面結(jié)合，即硬質(zhì)合金基體上與金 剛石層的結(jié)合面為非平面槽型，該種結(jié)合方式具有更高的強(qiáng)度、耐磨性和韌 性。
目前，在槽型復(fù)合片的金剛石層與硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上，基體的槽 型出現(xiàn)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、圓柱型 和同心圓型，最近也出現(xiàn)了矩形槽型及相應(yīng)的變種。上述的基體槽型存在以 下缺陷硬質(zhì)合金基體與金剛石粉末結(jié)合時(shí)，金剛石粉末的流動(dòng)性差，不利 于壓實(shí)金剛石粉末，導(dǎo)致金剛石粉末壓實(shí)密度不一致；基體上小孔或者凹坑 形式的槽型不利于基體屮的鈷向上擴(kuò)散，易導(dǎo)致鈷聚集，使鈷的催化作用得 不到充分的發(fā)揮；國(guó)外槽型復(fù)合片價(jià)格昂貴，使用成本過(guò)高；基體上小孔或 者凹坑形式的槽型與金剛石結(jié)合后，會(huì)充滿金剛石，金剛石粉末用量大，制 造成本高。另外，金剛石層伸入基體槽型內(nèi)，增加了金剛石層的應(yīng)力集中，降低了金剛石層的強(qiáng)度和韌性及抗沖擊強(qiáng)度，使用壽命短，競(jìng)爭(zhēng)力差。 發(fā)叨內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種綜合性能優(yōu)良、制造成本低的聚晶金剛石復(fù)合
片基體。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是聚晶金剛石復(fù)合片基體，所述 基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。
所述的凸起為圓錐形、棱錐形、錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形。
所述的凸起以硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的中心為圓心，均勻分布在多個(gè)同 心圓上。 '
所述相鄰?fù)蛊鹬g由過(guò)渡弧面相連。 所述硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面邊緣處設(shè)有倒角。 所述錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形凸起的頂面為圓弧面。
本發(fā)明中，在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起，首先是增大了與 金剛石層的結(jié)合面積，增加了基體與金剛石層的結(jié)合強(qiáng)度；其次是高溫高壓 條件下在基體上形成金剛石層時(shí)，凸起有利于金剛石粉末流動(dòng)，有利于壓實(shí) 金剛石粉末，'使金剛石粉末的壓實(shí)密度達(dá)到一致，提高產(chǎn)品的抗沖擊性和耐 磨度；第三是凸起有利于硬質(zhì)合金基體中的鈷向上擴(kuò)散，使鈷在高溫液相狀 態(tài)下更能充分的擴(kuò)散到金剛石粉末當(dāng)中，不易使鈷形成聚集，從而使鈷的催 化作用更好、更充分的發(fā)揮出來(lái)，以充分提高產(chǎn)品性能。另外，金剛石層與 硬質(zhì)合金基體結(jié)合后，基體上的凸起深入到金剛石層中形成硬質(zhì)合金骨架， 有利于提高金剛石層的韌性和抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)也降低金剛石粉末的使用量， 降低制造成本。凸起均勻分布在以硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的中心為圓心的多 個(gè)同心圓上，當(dāng)基體與金剛石層結(jié)合時(shí)，能有效消除應(yīng)力集中，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的邊緣處設(shè)有倒角，增加了基體與金剛石層的 結(jié)合面積，增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。兩兩相鄰的凸起之間由過(guò)渡弧面相連， 能減小應(yīng)力集中，增強(qiáng)硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度。錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形凸起的頂面 設(shè)計(jì)為圓弧面，可增加金剛石層與凸起的接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A剖視圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4的B-B剖視圖。 K休實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖l、圖2所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其包括硬質(zhì)合金
基體1，在硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2上設(shè)有多個(gè)凸起3，凸起3為圓錐臺(tái)形， 圓錐臺(tái)形凸起3的高度為2-4mm。硬質(zhì)合金基體1為圓柱形，以硬質(zhì)合金基 體1的圓形結(jié)合面2的圓心為圓心，圓錐臺(tái)形凸起3均勻分布在與結(jié)合面2 同心的多個(gè)同心圓上，當(dāng)基體上的凸起3呈同心圓形式與金剛石層結(jié)合時(shí)， 能有效消除應(yīng)力集中，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2的邊緣 處設(shè)有倒角4，能增加基體1與金剛石層的結(jié)合面積，增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。 兩兩相鄰的凸起3之間由過(guò)渡弧面5相連，能減小應(yīng)力集中，增強(qiáng)硬質(zhì)合金 基體的強(qiáng)度。圓錐臺(tái)形凸起3的頂面設(shè)計(jì)為圓弧面6，此處圓弧面6設(shè)計(jì)為凹 弧面，可增加金剛石層與凸起3的接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度。
實(shí)施例二如圖3所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體，與實(shí)施例一的不同之 處在于凸起3的圓錐面與圓弧面6之間設(shè)有過(guò)渡圓角7，使凸起3的上部無(wú)應(yīng)力集中，進(jìn)一步提高硬質(zhì)合金基體1的強(qiáng)度。
實(shí)施例三如圖4、 5所示的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其包括硬質(zhì)合金基
體l，在硬質(zhì)'合金基體l的結(jié)合面2上設(shè)有多個(gè)凸起3，凸起3為四棱錐形狀， 四棱錐形凸起3的高度為2-4mm。硬質(zhì)合金基體1為圓柱形，四棱錐形的凸 起3均勻分布在以硬質(zhì)合金基體1的圓心為圓心的多個(gè)同心圓上，當(dāng)基體上 的凸起3呈同心圓形式與金剛石層結(jié)合時(shí)，能有效消除應(yīng)力集中，增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度。在硬質(zhì)合金基體1的結(jié)合面2的邊緣處設(shè)有倒角4，增加了基體1與金 剛石層的結(jié)合面積，增加強(qiáng)度和抗沖擊性能。
不限于上述實(shí)施方式本發(fā)明的凸起3也可以是圓錐形、多棱錐形，如 三棱錐、五棱錐或者六棱錐等，還可以是圓臺(tái)形或者棱錐臺(tái)形。
權(quán)利要求
1、聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。
2、 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述的凸起 為圓錐形、棱錐形、錐臺(tái)形或者圓臺(tái)形。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述的 凸起以硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面的中心為圓心，均勻分布在多個(gè)同心圓上。
4、 如權(quán)利要求3所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述相鄰?fù)?起之間由過(guò)渡弧面相連。
5、 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述相鄰?fù)?起之間由過(guò)渡弧面相連。
6、 如權(quán)利要求4所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面邊緣處設(shè)有倒角。
7、 如權(quán)利要求1所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述硬質(zhì)合 金基體的結(jié)合面邊緣處設(shè)有倒角。
8、 如權(quán)利要求2所述的聚晶金剛石復(fù)合片基體，其特征在于所述錐臺(tái)形 或者圓臺(tái)形凸起的頂面為圓弧面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚晶金剛石復(fù)合片基體，所述基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起。在硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有多個(gè)凸起，首先是增大了與金剛石層的結(jié)合面積，增加了基體與金剛石層的結(jié)合強(qiáng)度；其次是高溫高壓條件下在基體上形成金剛石層時(shí)，凸起有利于金剛石粉末流動(dòng)，有利于壓實(shí)金剛石粉末，使金剛石粉末的壓實(shí)密度達(dá)到一致，提高產(chǎn)品的抗沖擊性和耐磨度；第三是凸起有利于硬質(zhì)合金基體中的鈷向上擴(kuò)散，使鈷在高溫液相狀態(tài)下更能充分的擴(kuò)散到金剛石粉末當(dāng)中，不易使鈷形成聚集，從而使鈷的催化作用更好、更充分的發(fā)揮出來(lái)，以充分提高產(chǎn)品性能。另外，硬質(zhì)合金基體的結(jié)合面上設(shè)有凸起，能有效降低金剛石粉末的使用量，降低制造成本。
文檔編號(hào)B22F7/00GK101658937SQ20091006613
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者曉 王 申請(qǐng)人:河南晶銳超硬材料有限公司