[實用新型]一種新型聚晶金剛石復合片硬質合金基體結構

有效

• 申請號: 202222294386.4
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN218235050U
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 萬海嘯;李新峰;荊留杰
• 申請（專利權）人: 河南景鏈新材料有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 安申濤

本實用新型公開了一種新型聚晶金剛石復合片硬質合金基體結構，屬于超硬材料技術領域，包括硬質合金基體，硬質合金基體的上表面為與PCD層連接的安裝面，且安裝面上豎直設置有多個凹坑；凹坑呈網格狀均勻分布在安裝面上；所有的凹坑的底面均位于同一水平線上；本實用新型通過在硬質合金基體的凹坑結構，使聚晶金剛石層與硬質合金基體形成鑲嵌結構，既提高聚晶金剛石復合片與硬質合金基體的結合力，又降低PCD層的內應力，提高硬質合金基體聚晶金剛石復合片的耐熱性和抗沖擊性，從而使其在鉆孔時更穩定，提高鉆具壽命。

技術領域

本實用新型涉及超硬材料技術領域，具體涉及一種新型聚晶金剛石復合片硬質合金基體結構。

背景技術

聚晶金剛石復合片通常采用高溫高壓法將硬質合金基體和聚晶金剛石層復合而制成，硬質合金基體最早采用平面結構，但因PCD層和硬質合金的膨脹系數和彈性模量的差異，界面存在較大的殘余應力。后改進為鋸齒或溝槽、圓角過渡，還有平面界面上均勻分布不同形狀的凸起等。凸起或者溝槽在復合后深入PCD層，增加了把持力，提高抗沖擊強度。

相近技術中，硬質合金基體往往設計有凸起或者溝槽，在復合后深入PCD層，雖然增加了夾持力，提高抗沖擊強度，但同時也提高了內應力。鉆具在使用時產生高速摩擦從而產生大量熱量，使硬質合金復合片快速升溫，受熱后硬質合金膨脹導致聚晶金剛石復合片出現內部裂紋。

在鉆具鉆進過程中硬質合金不僅出現裂紋、斷裂，甚至會導致脫層失效，復合片失效會造成鉆具無法繼續工作，降低鉆進效率，增加鉆進成本，嚴重時會造成鉆孔報廢等事故。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種新型聚晶金剛石復合片硬質合金基體結構，通過在硬質合金基體的凹坑結構，使聚晶金剛石層與硬質合金基體形成鑲嵌結構，既提高聚晶金剛石復合片與硬質合金基體的結合力，又降低PCD層的內應力，提高硬質合金基體聚晶金剛石復合片的耐熱性和抗沖擊性，從而使其在鉆孔時更穩定，提高鉆具壽命。

為實現上述目的，本實用新型提供一種新型聚晶金剛石復合片硬質合金基體結構，包括硬質合金基體，硬質合金基體的上表面為與PCD層連接的安裝面，且安裝面上豎直設置有多個凹坑；凹坑呈網格狀均勻分布在安裝面上；所有的凹坑的底面均位于同一水平線上，通過凹坑將硬質合金基體與PCD層進行組合燒結，可以將PCD層與硬質合金基體之間形成鑲嵌結構，從而將提高金剛石復合片中硬質合金基體與PCD層之間的連接強度，避免脫層失效，提高鉆具使用壽命。

進一步的，所有的凹坑均為完整凹坑，完整凹坑可以使PCD層與硬質合金基體之間的外側連接縫隙平整，防止加工時產生局部應力導致裂紋，提高結合強度。

進一步的，凹坑的形狀為方形，方形的凹坑形狀常見、便于加工。

進一步的，凹坑的邊長為0.2mm-5mm，凹坑的深度為0.1mm-4mm，凹坑的大小根據不同型號和材質進行調整。

進一步的，凹坑的邊長為0.5mm-3mm，凹坑的深度為0.5mm-3mm，凹坑的大小根據不同型號和材質進行調整。

進一步的，硬質合金基體的外徑為8mm-20mm，硬質合金基體的高度為3mm-19mm，不同型號的鉆具有不同尺寸的硬質合金基體。

進一步的，硬質合金基體的上表面為弧形凸面或平面，弧形表面和平面均為相似技術中的慣用手段，方便加工。

進一步的，凹坑的形狀為半球形，半球形的凹坑一樣可以滿足PCD層與硬質金屬基體之間的連接強度要求。

進一步的，凹坑的總數為20-40個，凹坑的數量可以根據硬質合金基體的。

本實用新型的使用方法：采用屏蔽杯將本實用新型提供的硬質合金基體和常規的金剛石微粉組裝，在6GPa、1500℃下燒結，形成由本實用新型提供的硬質合金基體所組成的新的聚晶金剛石復合片。