專利名稱：一種金剛石復(fù)合片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金剛石，具體涉及一種金剛石復(fù)合片及其制備方法。
背景技術(shù)：
在高溫高壓條件下(1500°C，5. 5Gpa)，在硬質(zhì)合金基底上復(fù)合一層金剛石，便可 得到金剛石復(fù)合片。金剛石復(fù)合片是一種性能非常優(yōu)異的復(fù)合材料，它既有金剛石的高耐 磨性，又有硬質(zhì)合金的抗沖擊韌性和可焊性，廣泛用于石油、地質(zhì)勘探，機(jī)械、石材加工等領(lǐng) 域?，F(xiàn)在，在石油勘探方面，從軟到中硬地層，全部采用金剛石復(fù)合片鉆頭進(jìn)行鉆井。隨著 鉆井技術(shù)的進(jìn)步，對金剛石復(fù)合片的要求也越來越高，特別是在f > 10的硬質(zhì)地層或研磨 性高的地層，普通的金剛石復(fù)合片不能滿足需要。研制更高性能的復(fù)合片勢在必行。在金剛石亞穩(wěn)區(qū)，利用氣相外延生長法制備金剛石膜的技術(shù)已經(jīng)成熟。金剛石復(fù) 合片的熱穩(wěn)定溫度一般低于780V，而金剛石膜的制造溫度要在800°C以上。若想在金剛石 復(fù)合片上外延生長一層厚度在0. Imm左右的聚晶金剛石金剛石膜，就必須提高金剛石復(fù)合 片的熱穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是金剛石復(fù)合片的熱穩(wěn)定溫度一般低780°C，提供一種 制備方法，使金剛石復(fù)合片的熱穩(wěn)定溫度達(dá)到850°C以上。本發(fā)明的技術(shù)方案是在硬質(zhì)合金上復(fù)合有金剛石層，在金剛石上復(fù)合有聚晶金 剛石層。所述金剛石的厚度為1 2_。所述聚晶金剛石的厚度為0. 1 0. 2mm。金剛石復(fù)合片的制備方法是采用氣相外延生長法在金剛石上復(fù)合有聚晶金剛石 層，金剛石復(fù)合片的組裝方式為，采用外方內(nèi)方的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的&02或 MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高溫的金屬如Mo或Ta作屏蔽材料，方 形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。本發(fā)明的有益效果是端面加熱的組裝方式，大大改善了復(fù)合片的徑向溫場分布， 使得硬質(zhì)合金中的鈷均勻地掃越金剛石層。用這種方式制造的復(fù)合片，金剛石層的耐磨性 均勻，金剛石層和硬質(zhì)合金層結(jié)合牢固，抗沖擊韌性和熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，熱沖擊韌性> 150焦 耳，磨耗比大于3X105。用本發(fā)明制造的石油鉆頭，可鉆進(jìn)硬質(zhì)地層以及研磨性強(qiáng)的地層， 特別適合陸地5000m以上的深井和海洋鉆井，具有非常好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。


圖1為金剛石層厚度為1. Omm的復(fù)合片的組裝方式。圖2為金剛石層厚度為2. Omm的復(fù)合片的組裝方式。
其中，1鋼碗；2葉臘石；3石墨片；4Zr02管；5硬質(zhì)合金；6金剛石；7NaCl管；8鋼 片；9Mg0管。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合一層Imm厚的金剛石，在金剛石上用氣相 外延生長法復(fù)合一層0. Imm厚的聚晶金剛石。金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi)方 的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的^O2作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高 溫的金屬M(fèi)o作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。實(shí)施例2一種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合一層2mm厚的金剛石，在金剛石上用氣相 外延生長法復(fù)合一層0.2mm厚的聚晶金剛石。金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi)方 的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高溫 的金屬Ta作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。實(shí)施例3一種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合一層1.5mm厚的金剛石，在金剛石上用氣 相外延生長法復(fù)合一層0. 15mm厚的聚晶金剛石。金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi) 方的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高 溫的金屬Ta作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。實(shí)施例4一種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合一層1.2mm厚的金剛石，在金剛石上用氣 相外延生長法復(fù)合一層0. 18mm厚的聚晶金剛石。金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi) 方的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高 溫的金屬Ta作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。實(shí)施例5—種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合一層1.8mm厚的金剛石，在金剛石上用氣 相外延生長法復(fù)合一層0. 16mm厚的聚晶金剛石。金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi) 方的葉臘石作傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高 溫的金屬Ta作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。所述端面加熱的設(shè)備是六面頂壓機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種金剛石復(fù)合片，其特征在于在硬質(zhì)合金上復(fù)合有金剛石層，在金剛石上復(fù)合 有聚晶金剛石層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述金剛石的厚度為1 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述聚晶金剛石的厚度為 0. 1 0. 2mm。
4.如權(quán)利要求1所述的金剛石復(fù)合片的制備方法，其特征在于采用氣相外延生長法 在金剛石上復(fù)合有聚晶金剛石層，金剛石復(fù)合片的組裝方式為采用外方內(nèi)方的葉臘石作 傳壓介質(zhì)，外方內(nèi)圓的^O2或MgO作保溫材料，圓柱狀NaCl杯作均壓均溫材料，耐高溫的 金屬如Mo或Ta作屏蔽材料，方形石墨片作為熱源，實(shí)現(xiàn)端面加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述端面加熱的設(shè)備是六面頂 壓機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金剛石復(fù)合片，在硬質(zhì)合金上復(fù)合有金剛石層，在金剛石上復(fù)合有聚晶金剛石層。本發(fā)明大大改善了復(fù)合片的徑向溫場分布，使得硬質(zhì)合金中的鈷均勻地掃越金剛石層。用這種方式制造的復(fù)合片，金剛石層的耐磨性均勻，金剛石層和硬質(zhì)合金層結(jié)合牢固，抗沖擊韌性和熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。
文檔編號B22F7/02GK102039413SQ20091017248
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者朱長福, 李建林, 李洪波, 鄒澤宏 申請人:河南飛孟金剛石工業(yè)有限公司