[實用新型]聚晶金剛石復合片的襯底

有效

• 申請號: 201220124183.4
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN202467670U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 賀端威
• 申請（專利權）人: 成都比拓超硬材料有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本實用新型涉及超硬復合材料領域，具體是聚晶金剛石復合片的襯底。

背景技術

隨著制造科學技術的迅速發展，各種新型材料、功能材料及復合材料不斷涌現，其應用領域不斷擴大，所產生的經濟和社會效益也顯著增加。聚晶金剛石復合片是由聚晶金剛石層與硬質合金層在高溫高壓下燒結而成的超硬復合材料，作為一種重要的工具材料，聚晶金剛石復合片不僅具有極高的硬度和耐磨性，而且也具有極高的抗沖擊性和熱穩定性，因此，聚晶金剛石復合片成為石油、天然氣和地質鉆探的關鍵材料。

聚晶金剛石復合片應用在鉆頭上時，其是鉆頭上的主要工作部件，因此，其性能的好壞直接決定了油氣地質鉆探的效率，所以如何提高聚晶金剛石復合片的綜合性能就成為人們主要研發的方向，而設計出合理的界面形狀對提高聚晶金剛石復合片的綜合性能有著非常大的作用。眾所周知，金剛石和硬質合金是兩種截然不同的材料，兩者物理、化學性能均相差很大，前者熱膨脹系數很小，后者熱膨脹系數很大，在高溫高壓合成聚晶金剛石復合片時，因為有快速升溫和降溫過程，所以在兩種材料的界面結合處會有較大的應力存在，該應力為有害應力，其對聚晶金剛石復合片的綜合性能損害極大，所以如何降低界面處的殘余應力成為目前人們普遍關注的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了在燒結聚晶金剛石復合片時能降低界面處應力，從而增強與聚晶金剛石層之間結合強度的聚晶金剛石復合片的襯底。

本實用新型的目的主要通過以下技術方案實現：聚晶金剛石復合片的襯底，包括硬質合金層，所述硬質合金層構成圓柱狀，所述硬質合金層上端面上凸構成有圓錐臺，所述圓錐臺上構成有多層環繞其側壁的梯臺，所述圓錐臺與硬質合金層上端面邊緣之間的硬質合金層上端面構成環形平臺。

所述圓錐臺的頂部內凹構成有凹槽，圓錐臺在凹槽內構成有凸起，所述凸起與凹槽的內側壁之間構成有溝槽，凸起上端面的水平位置與圓錐臺上端面的水平位置相同。

為了滿足通用聚晶金剛石復合片的需求且減小加工成本，作為本實用新型優選的一種實施方式，所述圓錐臺構成的梯臺為兩層。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：（1）本實用新型的硬質合金層上端面上凸構成有圓錐臺，圓錐臺上構成有多層梯臺，而圓錐臺與硬質合金層上端面邊緣之間的硬質合金層上端面構成環形平臺，本實用新型與聚晶金剛石層進行燒結時，圓錐臺增加了本實用新型與聚晶金剛石層的結合面積，降低了介面結合處的應力，圓錐臺上的梯臺及圓錐臺與硬質合金層上端面之間的環形平臺構成了與聚晶金剛石層接觸的平滑面，環形平臺和梯臺實現了階梯固定限位，這就增強了本實用新型與聚晶金剛石層之間的結合強度；本實用新型在構成聚晶金剛石復合片時因有圓錐臺的作用，這就減少了聚晶金剛石層的金剛石粉末的量，更節省成本。

（2）本實用新型圓錐臺的頂部內凹構成有凹槽，圓錐臺在凹槽內構成有凸起，且凸起與凹槽的內側壁之間構成有溝槽，本實用新型通過在圓錐臺的頂部增設溝槽，這在本實用新型與聚晶金剛石層進行燒結時，聚晶金剛石層的金剛石粉末嵌入溝槽內，這就更進一步的增強本實用新型與聚晶金剛石層間的嵌接結構，如此，構成的聚晶金剛石復合片結構更加穩定。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為采用本實用新型實施例構成的聚晶金剛石復合片的結構示意圖。

附圖中附圖標記所對應的名稱為：1、硬質合金層，2、聚晶金剛石層，3、圓錐臺，4、凸起。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例：

如圖1所示，聚晶金剛石復合片的襯底，包括硬質合金層1，其中，硬質合金層1是以高硬度難熔金屬碳化鎢（WC)微米級粉末為主要成分，并以鈷（Co）為粘結劑燒結而成，其構成圓柱狀。硬質合金層1上端面上凸構成有圓錐臺3，圓錐臺3位于硬質合金層1上端面的中央部位，硬質合金層1上端面邊緣與圓錐臺3之間的硬質合金層1上端面構成環形平臺，具體結構是硬質合金層1上端面除圓錐臺3覆蓋的范圍外的部分構成環形平臺。圓錐臺3上構成有多層梯臺，多層梯臺均環繞圓錐臺3外側壁設置，即圓錐臺3的側壁構成為階梯狀結構。作為優選，圓錐臺3構成的梯臺為兩層。圓錐臺3的頂部內凹構成有凹槽，圓錐臺3在凹槽內構成有凸起4，凸起4與凹槽的內側壁之間構成有溝槽，為了便于生產和應用，凸起4上端面的水平位置與圓錐臺3上端面的水平位置相同。