金剛石/硬質合金複合片的製作方法

2023-10-06 23:46:19 1

專利名稱：金剛石/硬質合金複合片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金剛石/硬質合金複合片，屬於超硬材料製造領域。
金剛石/硬質合金複合片是採用金剛石層與硬質合金襯底在超高壓高溫條件下燒結而成的複合超硬材料，它兼有金剛石與硬質合金的優異性能，被廣泛地用作石油或地質鑽頭上的鑽齒，鑽井時鑽頭上的複合片鑽齒承受地層強大的切削阻力與衝擊力，發生強烈的磨損，甚至金剛石層從硬質合金襯底上破裂脫落，嚴重影響鑽井效果與鑽具的耐用度。為改進金剛石/硬質合金複合片鑽齒的結構，實用新型專利ZL942015363.3、ZL95209001.5以及ZL96245178.9分別提出了若干種在硬質合金襯底結合面上開槽的方案，使複合片鑽齒的耐磨性與抗衝擊韌性有所提高，但是由於所開的槽是處於同一方向的若干條直槽，其性能在園周上具有方向性，把複合片鑽齒焊接到鑽頭基體上時，要確保槽端正對著鑽削的地層，否則達不到預期的使用效果。但由於焊接時焊料覆蓋了複合片的鑽齒的表面，無法判別槽端位置，結果使複合片鑽齒的性能得不到完全發揮甚至適得其反，所以仍不能滿足鑽削硬巖、膠結夾層砂巖等惡劣工況上的使用要求。
本實用新型之目的是改進金剛石/硬質合金複合片結構，提供一種在惡劣工況下抗磨損、抗衝擊能力強的鑽頭用金剛石/硬質合金複合片。
上述目的是通過下列方案實現的金剛石/硬質合金複合片(


圖1)系由金剛石層(1)與結合面上開有徑向輻射狀凹槽的硬質合金襯底(2)在超高壓高溫下燒結而成。其襯底(2)所開的凹槽(3)呈徑向輻射狀均勻分布於結合表面，金剛石層最大厚度不小於1.5mm。
所述凹槽(3)的寬度為0.3～5mm、深度為0.3～3mm、長度為2mm～襯底(2)的半徑長度；槽(3)數量與複合片直徑有關，一般直徑越大槽數越多；槽(3)的橫斷面可呈矩形或梯形或三角形或園弧形，或它們的組合形，且相鄰面由園弧過渡連接。
因此，本金剛石/硬質合金複合片與已有技術相比具有以下優點金剛石層(1)與襯底(2)結合面上的凹槽(3)呈徑向輻射狀均勻分布，其性能在園周上無方向性，因此把複合片鑽齒焊接到鑽頭基體上時無需選擇槽的方向位置，也不必耽心焊接時焊料覆蓋複合片鑽齒，始終有一定數量的槽端正對著鑽削的地層，能充分發揮複合片鑽齒的抗磨損與抗衝擊的能力，大大提高了其切削地層的效果。實驗證明本金剛石/硬質合金複合片作鑽齒鑽進硬巖與膠結夾層砂巖時，鑽頭的使用壽命提高30％以上。
圖1為本實用新型金剛石/硬質合金複合片的示意圖。
實施例1一種金剛石/硬質合金複合片(
圖1)，由金剛石層(1)和結合面上開有徑向輻射狀凹槽(3)的硬質合金襯底(2)在超高壓高溫下燒結而成，其襯底結合面上均勻地開有10條橫斷面呈矩形的徑向輻射狀凹槽，槽的外端(園周處)寬1.5mm、深1mm，槽的內端寬1mm、深1mm，槽的長度為4mm，凹槽各相鄰面過渡園弧半徑0.5mm，金剛石層(1)的最大厚度2mm。
實施例2如實施例1所述之金剛石/硬質合金複合片(
圖1)，不同的是其襯底結合面上均勻地開有20條斷面呈梯形的徑向輻射狀凹槽，槽的外端寬1mm、深1mm，槽的內端寬0.5mm、深0.5mm，槽的長度3.5mm，凹槽各相鄰面過渡園弧半徑0.25mm，金剛石層(1)的最大厚度1.8mm。
權利要求1.一種金剛石/硬質合金複合片，系由金剛石層(1)與硬質合金襯底(2)在超高壓高溫下燒結而成，其特徵是在襯底(2)與金剛層(1)的結合面上均勻分布有徑向輻射狀凹槽(3)。
2.如權利要求1所述之金剛石/硬質合金複合片，其特徵是凹槽(3)的寬度為0.3～5mm，深度為0.3～3mm，長度2mm～襯底(2)的半徑長度。
3.如權利要求1或2所述之金剛石/硬質合金複合片，其特徵是凹槽(3)的橫斷面呈矩形或梯形或三角形或園弧形，或它們的組合形，且相鄰面由園弧過渡連接。
專利摘要本實用新型金剛石/硬質合金複合片是由金剛石層與結合面上開有凹槽的硬質合金襯底在超高壓高溫下燒結而成,適合用作石油或地質鑽頭上的切削元件—鑽齒,其特徵是襯底結合面上開有徑向輻射狀凹槽。當複合片鑽齒焊接到鑽頭基體上時無需選擇凹槽方向位置,即可確保凹槽的外端正對著鑽削的地層,可充分發揮鑽齒的抗磨損與抗衝擊的能力,鑽進硬巖與膠結夾層砂巖時能使鑽頭的使用壽命提高30%以上。
文檔編號E21B10/46GK2392909SQ9921628
公開日2000年8月23日 申請日期1999年7月14日 優先權日1999年7月14日
發明者趙雲良, 趙爽之 申請人:鄭州新亞複合超硬材料有限公司