[實用新型]表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片

有效

• 申請號: 200820070865.5
• 申請日: 2008-06-04
• 公開（公告）號: CN201202408Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 方海江;張迎九
• 申請（專利權）人: 河南四方達超硬材料股份有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 徐皂蘭

技術領域：

本實用新型涉及超硬材料領域，尤其涉及一種石油鉆井等鉆探用的表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片。

背景技術：

聚晶金剛石硬質合金復合片由表層的聚晶金剛石層和底層的金屬碳化物/鈷硬質合金層通過高溫高壓復合而成。聚晶金剛石層具有硬度高，耐磨性好的特點，而硬質合金又從整體上提高了復合材料的柔韌性和可焊性。這種材料被大量用于制造石油地質鉆頭的切削齒。由于在井下使用時，硬質合金總是先于聚晶金剛石層磨損，所以聚晶金剛石硬質合金復合片始終保持良好的自銳性，施加很低的鉆壓力就能得到較高的機械鉆速。但是在使用中，由于復雜地質條件對聚晶金剛石硬質合金復合片的影響，聚晶金剛石硬質合金復合片有時會開裂，大大降低復合片的使用壽命，這種開裂可能發生在硬質合金層，硬質合金層與聚晶金剛石層的界面，也可能發生在聚晶金剛石層。

硬質合金層的開裂可通過增加硬質合金的強韌化等方法來解決。硬質合金層與聚晶金剛石層的界面的開裂問題，主要是由于硬質合金與聚晶金剛石的熱膨脹系數相差較大，存在較大的內應力以及硬質合金層與聚晶金剛石層結合力較小等原因造成。解決方法包括在硬質合金層上刻槽以便增加與聚晶金剛石層的結合力調節硬質合金層與聚晶金剛石層的厚度比例等等。而聚晶金剛石層的破裂，則是由微裂紋開始，鉆頭在掘進過程中，由于地質結構變化，掘進面聚晶金剛層會不斷受到不均衡的沖擊力，這會導致在聚晶金剛石層，特別是聚晶金剛石層邊界出現微小的裂紋。這些裂紋會不斷擴展，直到貫穿整個聚晶金剛石層，或者裂紋延伸到聚晶金剛石層表面或硬質合金層中，造成大面積的聚晶金剛石層或者連接有硬質合金層的聚晶金剛石層從聚晶金剛石硬質合金復合片脫落，使之失效。

實用新型內容：

本實用新型的目的是針對現有聚晶金剛石硬質合金復合片的缺點，提供一種表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片，可有效阻斷裂紋擴展，防止聚晶金剛石層大面積脫落，提高聚晶金剛石硬質合金復合片的使用壽命。

本實用新型的技術方案是以下述方法實現的：

一種表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片，由硬質合金層和聚晶金剛石層在高溫高壓下復合而成，聚晶金剛石層表面有溝槽，其中，所述的溝槽與相鄰溝槽之間形成封閉或不封閉的平臺。

所述的溝槽可為輻射狀、網格狀或其他形狀。

所述的溝槽為徑向輻射狀溝槽。

所述的溝槽與相鄰溝槽之間形成均等的封閉或不封閉的平臺。

所述的溝槽的槽深可以小于、等于或大于聚晶金剛石層。

所述的溝槽與相鄰溝槽的槽長可相同或不同。

所述的溝槽與相鄰溝槽可相連，形成呈U型、半圓型或半橢圓型的平臺。

本實用新型的積極效果是：

本表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片，由于在聚晶金剛石層表面刻有一定深度的溝槽，使聚晶金剛石層表面分成多個平臺，這些溝槽阻止了裂紋在整個聚晶金剛石層擴展，在經受相同大小的沖擊時，聚晶金剛石層脫落面積大幅度減少，大大增加了聚晶金剛石硬質合金復合片的使用壽命，同時，溝槽與溝槽間的平臺釋放了復合片中的內應力，防止聚晶金剛石層與硬質合金層出現分層。

附圖說明：

圖1為本實用新型以圓心為中心的輻射狀溝槽結構示意圖。

圖2為本實用新型與以圓心為中心的輻射狀溝槽成一定角度的溝槽的結構示意圖。

圖3為本實用新型的網格狀溝槽結構示意圖。

圖4為本實用新型的以圓心為中心的長短交錯排列的輻射狀溝槽結構示意圖。

圖5為本實用新型的U型溝槽結構示意圖。

圖6為本實用新型深度與金剛石層厚度相等的溝槽結構示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本實用新型的技術方案作進一步描述：

實施例1、

由圖1、圖2可以看出，本表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片由硬質合金層1和聚晶金剛石層2在高溫高壓下復合而成，聚晶金剛石層表面刻有十八條溝槽4，溝槽4以聚晶金剛石層2表面的圓心為中心，呈徑向輻射狀均勻分布；也可相對于圓心以15°角呈輻射狀均勻分布在聚晶金剛石層2表面，溝槽4與相鄰溝槽之間至少為一均等面積的平臺3，溝槽4與相鄰溝槽的槽深與槽長均相同。

實施例2、

由圖3可以看出，本表面刻槽的聚晶金剛石硬質合金復合片由硬質合金層1和聚晶金剛石層2在高溫高壓下復合而成，聚晶金剛石層表面刻有溝槽4，溝槽4為均勻分布的縱向與橫向溝槽交叉構成的網格狀溝槽。

實施例3、