CN105569575A - 一种金刚石复合片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石层，金刚石层复合在硬质合金基体上，金刚石复合片工作刃口部位的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度，只在金刚石复合片的工作刃口部位增加金刚石层的厚度，通过局部增加金刚石层的厚度来改变金刚石复合片的整体性能，提高整体抗冲击性，并减轻泥浆对基体的磨损。本发明采用局部金刚石层增厚，相对于整片复合片金刚石层加厚所需要的金刚石微粉量大幅下降，从而降低生产成本，但却又能达到整体金刚石层加厚的效果。

Description

一种金刚石复合片及其制作方法

技术领域

本发明涉及到一种硬质合金与金刚石的复合材料及其制作方法，具体涉及一种钻探行业用金刚石复合片及其制备方法，也可广泛用于其它采用金刚石复合片进行作业的工矿场所，属金刚石/硬质合金复合材料制备技术领域。

背景技术：

金刚石复合片（PolycrystallineDiamondCompact，简称PDC）是由金刚石微粉与硬质合金基体在高温（1300-1500°C）超高压（5-7Gpa）条件下烧结而成的一种层状结构复合超硬材料，采用金刚石复合片作为岩石切削齿的复合片钻头已广泛应用于石油、煤炭、天然气开采行业。目前钻探用金刚石复合片的金刚石层厚度一般在1.0-2.5mm之间，随着钻井深度与钻进地层硬度的增加，对复合片耐磨性与使用寿命的要求也越来越高，增加金刚石层厚度虽有利于提高复合片使用寿命，但金刚石层加厚会使PDC边缘拉应力区宽度成倍增加，还使得PDC边缘界面附近轴向的最大拉应力和最大剪应力显著加大，造成金刚石层较厚的PDC界面容易产生裂纹，降低复合片产品烧结时的合格率。如果裂纹在复合片的使用过程中出现，则可能使金刚石层整体脱落，给钻井工作造成巨大损失。

另一方面，我们在深入的研究中发现，早期的复合片金刚石层厚度不超过0.7mm，后来发明了非平面连接技术才使得金刚石层厚度逐步增加，目前可做到2.5mm左右。非平面连接是指硬质合金基体与金刚石层间采用台阶形、槽形或简单凸凹形等几何形式联结。不同的PDC界面结构形式，其内部残余应力的大小与分布规律均不相同。不规则界面结构通过增加接触面积和特定的结构形式，提高了界面结合力和结构抗剪切的能力，但复杂的界面形状不可避免的存在局部拉应力集中现象，在冲击试验中，这些区域可能因拉应力高度集中而发生界面分离或断裂。在金刚石复合片的实际应用中，我们发现金刚石复合片在焊接到钻头上后，就处于一种固定状态，钻进时只是复合片的某一部分在进行岩石切削工作。因此，在金刚石复合片工作过程中，各部分的受力和磨损状况是不一样的，如果我们只是简单的在硬质合金基体上复合一层厚度相同的金刚石层，则并不能使得整个金刚石层发挥应有的作用，而且根据各部分的受力情况，对金刚石复合片的性能要求实际上是不一样的，如果都将金刚石层加厚，反而容易出现界面裂纹的风险；因此，有必要对金刚石复合片的结构加以改进，在增加金刚石层厚度的同时控制复合片出现界面裂纹的风险。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利申请号为CN201510508988.7，名称为“具有防粘附特性的聚晶金刚石复合片”的发明专利，该专利公开了一种具有防粘附特性的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和复合于其上的聚晶金刚石层，在聚晶金刚石层的刃面上设置有沟槽结构；沟槽结构包括沿刃面的径向呈放射状布置的若干径向沟槽，若干径向沟槽将刃面分割成若干个扇区，以及与径向沟槽连通的若干弧形的周向沟槽，若干周向沟槽以刃面的中心为圆心呈同心分布，相邻扇区的周向沟槽交错设置。

2、专利号为CN201520471001.4，名称为“一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片”的实用新型专利，该专利公开了一种低切削阻力曲面结构聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层及与其相粘结的硬质合金基体；所述聚晶金刚石层为曲面结构；所述曲面结构是由两斜面成一定夹角构成的屋脊形。该专利技术可有效大幅度降低钻进切削阻力，延长钻头寿命，提高钻井钻进效率及钻井平台的操作平稳性。同时，可提高复合片的聚晶金刚石层的抗崩裂，有较高的抗冲击性。

3、专利申请号为CN201510021969.1，名称为“一种聚晶金刚石复合片及处理方法”的发明专利，该专利公开了一种聚晶金刚石复合片及处理方法，所述聚晶金刚石复合片包括：硬质合金基底；复合在所述硬质合金基底上的聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层包括脱除残余金属层和未脱除残余金属层，所述未脱除残余金属层位于脱除残余金属层和硬质合金基底之间；所述聚晶金刚石层的厚度为1.9mm～2.2mm；脱除残余金属层的厚度为30μm～50μm；包覆在硬质合金基底底面和全部侧面及聚晶金刚石层部分侧面的保护层。

所以上述这些专利虽然都涉及到金刚石复合片及其制作方法，也提出了一些对金刚石复合片的结构性改进，但都没有从根本上改变现有的金刚石复合片的结合基本结构，都是采取平面基体表面上复合一层金刚石，只是有的金刚石表层的形状为异形而已，因此都还是存在前面所述的不足，仍有待进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有金刚石复合片的金刚石层厚度增加可能导致复合片界面易出现裂纹的不足，提出一种金刚石层更厚而不会产生界面裂纹的金刚石复合片的制备方法，从而提高金刚石复合片的使用寿命，满足深井钻探的需求。

为了达到这一目的，本发明提供了一种金刚石复合片，考虑到钻探用金刚石复合片一经焊接在钻头上，其切削刃的位置就固定不变了，金刚石复合片自始至终只有一小部分在参与岩石的切削作业；因此本发明所提出的技术实施方案是：一种金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石层，金刚石层复合在硬质合金基体上，其特点是金刚石复合片工作刃口部位的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度，只在金刚石复合片的工作刃口部位增加金刚石层的厚度，通过局部增加金刚石层的厚度来改变金刚石复合片的整体性能，提高整体抗冲击性，并减轻泥浆对基体的磨损。

进一步地，所述的金刚石复合片工作刃口部位的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度是根据金刚石复合片参与切削作业的程度，将参与切削作业部分的金刚石复合片金刚石层加厚，而其它部分的金刚石层厚度不加厚，或少量加厚，使得金刚石复合片的金刚石层厚度为不等厚状态。

进一步地，所述的复合片金刚石层厚度为不等厚状态是将金刚石复合片的硬质合金基体与金刚石层相接合的部位往硬质合金基体部分局部下陷，从而使得与下陷区域结合的金刚石层在金刚石复合片顶面尺寸不变的情况下，下陷区域的金刚石层厚度增加，达到金刚石复合片的金刚石层局部厚度增加的状态。

进一步地，所述的硬质合金基体局部下陷是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状，并通过金刚石层局部做成与硬质合金基体缺口相配的凸台来增加金刚石层厚度。

进一步地，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状缺口，并将金刚石层局部也做成与硬质合金基体相配的阶梯状凸台；高温高压烧结后，金刚石层阶梯状凸台复合到硬质合金基体的阶梯状缺口上，达到局部金刚石层厚度增加的目的。

进一步地，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状是将靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯结合面；在硬质合金基体靠参与切削作业的部分做成阶梯缺口，将金刚石层靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯突出块，金刚石层的扇形阶梯突出块与硬质合金基体上的扇形阶梯缺口相吻合。

进一步地，所述的扇形阶梯结合面的扇形角为60-180度；扇形阶梯数为2-4层，每一层的高度为0.5-4mm；扇形阶梯最外一层的宽度为0.5-2mm；所述的扇形阶梯的二梯之间任意边为直边或斜边或园弧曲线，且边与边相交采用圆滑过渡；硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面是平面或弧面，或在结合面上设计各种形状的凸起、凹陷、沟槽等。

进一步地，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状是将靠参与切削作业的部分做成三角菱形；在硬质合金基体靠参与切削作业的部分做成三角菱形凹槽，将金刚石层靠参与切削作业的部分做成三角菱形阶梯突出块，金刚石层的扇形三角菱形突出块与硬质合金基体上的扇形三角菱形凹槽相配。

一种金刚石复合片的制作方法，将金刚石复合片的硬质合金基体压制成型，并在压制成型时将与金刚石接触的表面做成局部带有扇形凹槽的形状；再将金刚石微粉通过采用成形剂预压成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯；最后将金刚石层压坯与硬质合金基体通过高温超高压复合在一起，制成局部金刚石层厚度较厚的金刚石复合片。

进一步地，所述的将金刚石微粉通过采用成形剂预制成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯是将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯；

进一步地，所述的将金刚石层压坯与硬质合金基体组合在一起是将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；在真空炉或还原炉中脱除成形剂；将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；在高温超高压条件下烧结；用金刚石微粉对烧结好的复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。

进一步地，所述的成形剂为胶体状物质，包括橡胶、石蜡或PEG等，金刚石微粉通过与成形剂一起混合后预制成型。

进一步地，所述的金刚石复合片制作具体步骤如下：

1）将金刚石复合片基体按正常的硬质合金生产工艺制备方法，采用模具制作出局部有扇形凹槽结构的硬质合金基体；

2）将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入橡胶、石蜡或PEG等成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯；

3）将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；

4）在真空炉或还原炉中脱除成形剂；

5）将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；

6）在高温超高压条件下烧结；

7）用金刚石微粉对复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。

本发明的金刚石复合片主要有以下特点：

1）金刚石复合片的工作部位的金刚石层厚度可达3-5mm，其余部分维持在0.5-1mm，从而大大延长PDC的使用寿命。

2）石油、天然气钻井过程中，金刚石复合片至始至终都需要泥浆来进行冷却，泥浆与夹杂其中的岩屑对复合片的工作部位不断冲刷常常使得靠近金刚石层的硬质合金基体部分率先磨损，导致金刚石层失去支撑而崩缺，工作部位的金刚石层增厚有利于减轻泥浆对基体的磨损。

3）由于金刚石层只是局部增厚，相对于整片复合片金刚石层加厚所需要的金刚石微粉量大幅下降，从而降低生产成本。

4）采用金刚石层局部增厚设计的复合片相对于同样尺寸整片金刚石层加厚的复合片，前者的硬质合金所占比例要明显高于后者，而硬质合金的冲击韧性要远远优于金刚石层，因此，前者的整体抗冲击性将优于后者。

附图说明

图1是本发明一种实施例结构示意图；

图2是图1的剖面结构示意图；

图3是本发明一种实施例的硬质合金基体结构示意图；

图4是本发明一种实施例的金刚石层结构示意图；

图5是本发明另一种实施例结构示意图；

图6是本发明另一种实施例结构示意图；

图7是本发明另一种实施例结构示意图；

图8是本发明另一种实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1-4可以看出，本发明涉及一种金刚石复合片，包括硬质合金基体1和金刚石层2，金刚石层2复合在硬质合金基体1上，其特点是金刚石复合片工作刃口部位3的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度，只在金刚石复合片的工作刃口部位3增加金刚石层的厚度，通过局部增加金刚石层的厚度来改变金刚石复合片的整体性能，提高整体抗冲击性，并减轻泥浆对基体的磨损。

所述的金刚石复合片工作刃口部位3的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度是根据金刚石复合片参与切削作业的程度，将参与切削作业部分的金刚石复合片金刚石层加厚，而其它部分的金刚石层厚度不加厚，或少量加厚，使得金刚石复合片的金刚石层厚度为不等厚状态。

所述的得金刚石复合片的金刚石层厚度为不等厚状态是将变金刚石复合片的硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部4往硬质合金基体局部下陷，从而使得与下陷区域结合的金刚石层在金刚石复合片顶面尺寸不变的情况下，下陷区域的金刚石层厚度增加，达到金刚石复合片的金刚石层局部厚度增加的状态。

所述的硬质合金基体局部下陷是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部4做成缺口状，并通过金刚石层局部做成与硬质合金基体缺口相配的凸台来增加金刚石层厚度。

所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部4做成缺口状是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状缺口5，在硬质合金基体工作刃口部位开出一个阶梯状缺口6，并将金刚石层局部也做成与硬质合金基体相配的阶梯状凸台7；将金刚石层复合到硬质合金基体上时，将金刚石层阶梯状凸台7复合到硬质合金基体的阶梯状缺口6上，达到局部金刚石层厚度增加的目的。

所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状缺口5是将靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯结合面；在硬质合金基体靠参与切削作业的部分做成阶梯缺口，将金刚石层靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯突出块，金刚石层的扇形阶梯突出块与硬质合金基体上的扇形阶梯缺口相配。

所述的扇形阶梯结合面的扇形角a为65度；扇形阶梯数为2层，第一层H2的高度为1mm；第二层H3的高度为1.5mm,；金刚石层表层H1的厚度为1-1.5mm，使得金刚石层最外层的厚度为3.5-4mm；扇形阶梯最外一层的宽度R1为1mm,；所述扇形角的半径R为产品直径的一半；所述的扇形阶梯的二梯之间任意边为直边，且边与边相交采用圆滑过渡；硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面8是平面或弧面，或在结合面上有各种形状的凸起、凹陷、沟槽等。

上述金刚石复合片的制作方法是：将金刚石复合片的硬质合金基体压制成型，并在压制成型时将与金刚石接触的表面做成局部带有扇形凹槽的形状；再将金刚石微粉通过采用成形剂预制成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯；最后将金刚石层压坯与硬质合金基体通过高温超高压复合在一起，制成局部金刚石层厚度较厚的金刚石复合片。

所述的金刚石复合片制作具体步骤如下：

1）将金刚石复合片基体按正常的硬质合金生产工艺制备方法，采用模具制作出局部有扇形凹槽结构的硬质合金基体；

2）将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入橡胶、石蜡或PEG构成的成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯；

3）将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；

4）在真空炉或还原炉中脱除成形剂；

5）将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；

6）在高温超高压条件下烧结；

7）用金刚石微粉对复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。

实施例二

实施例二与实施例一的基本结构一样，只是所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状是将靠参与切削作业的部分做成三层阶梯形（如附图5所示）；在硬质合金基体201靠参与切削作业的部分203做成三层阶梯形缺口凹槽205，分别为第一阶梯层204、第二阶梯层207和第三阶梯层206；将金刚石层202靠参与切削作业的部分做成三层阶梯形突出块，金刚石层的扇形三层阶梯形突出块与硬质合金基体上的扇形三层阶梯形缺口凹槽相配；金刚石层的表层厚度为0.5mm，第一阶梯层204的厚度为1mm，第二阶梯层207的厚度为1mm，第三阶梯层206的厚度为1.5mm；扇形阶梯最外一层的宽度R1为0.5mm,；所述扇形角的半径R为产品直径的一半，其它阶梯层的宽度按照半径减去最外层后等分分配；所述的扇形阶梯的二梯之间任意边为斜边，且边与边相交采用圆滑过渡；硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面8是平面或弧面，或在结合面上有各种形状的凸起、凹陷、沟槽等。

实施例三

实施例三与实施例一的基本结构一样，只是所述的将硬质合金基体301与金刚石层相接合的结合面局部303做成缺口状是将靠参与切削作业的部分做成扇形斜块状304（如附图6所示）；在硬质合金基体301靠参与切削作业的部分做成扇形斜块缺口凹槽，将金刚石层302靠参与切削作业的部分做成扇形斜块突出块，金刚石层的扇形斜块突出块与硬质合金基体上的扇形斜块缺口凹槽相配。

实施例四

实施例四与实施例一的基本结构一样，只是所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状是将靠参与切削作业的部分做成三角菱形（如附图7所示）；在硬质合金基体401靠参与切削作业的部分403做成三角菱形凹槽404，将金刚石层402靠参与切削作业的部分做成三角菱形阶梯突出块，金刚石层的扇形三角菱形突出块与硬质合金基体上的扇形三角菱形凹槽相配。

实施例五

实施例五与实施例一的基本结构一样，只是所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状是将靠参与切削作业的部分做成扇形U形斜面（如附图8所示）；在硬质合金基体501靠参与切削作业的部分503做成扇形U形斜面凹槽504，将金刚石层502靠参与切削作业的部分做成扇形U形斜面突出块，金刚石层的扇形U形斜面突出块与硬质合金基体上的扇形U形斜面凹槽相配。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种金刚石复合片的制作方法，将金刚石复合片的硬质合金基体压制成型，并在压制成型时将与金刚石接触的表面做成局部带有扇形凹槽的形状；再将金刚石微粉通过采用成形剂预压成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯；最后将金刚石层压坯与硬质合金基体通过高温超高压复合在一起，制成局部金刚石层厚度较厚的金刚石复合片。

进一步地，所述的将金刚石微粉通过采用成形剂预制成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯是将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯；

进一步地，所述的将金刚石层压坯与硬质合金基体通过高温超高压复合在一起是将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；在真空炉或还原炉中脱除成形剂；将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；在高温超高压条件下烧结；用金刚石微粉对复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。

进一步地，所述的成形剂为胶体状物质，包括橡胶、石蜡或PEG，金刚石微粉通过与成形剂一起混合后预压成型。

本发明的金刚石复合片主要有以下特点：

1）金刚石复合片的工作部位的金刚石层厚度可达3-5mm，其余部分维持在0.5-1mm，从而大大延长PDC的使用寿命。

2）石油、天然气钻井过程中，金刚石复合片至始至终都需要泥浆来进行冷却，泥浆与夹杂其中的岩屑对复合片的工作部位不断冲刷常常使得靠近金刚石层的硬质合金基体部分率先磨损，导致金刚石层失去支撑而崩缺，工作部位的金刚石层增厚有利于减轻泥浆对基体的磨损。

3）由于金刚石层只是局部增厚，相对于整片复合片金刚石层加厚所需要的金刚石微粉量大幅下降，从而降低生产成本。

4)采用金刚石层局部增厚设计的复合片相对于同样尺寸整片金刚石层加厚的复合片，前者的硬质合金所占比例要明显高于后者，而硬质合金的冲击韧性要远远优于金刚石层，因此，前者的整体抗冲击性将优于后者。

Claims (10)

1.一种金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石层，金刚石层复合在硬质合金基体上，其特征在于，金刚石复合片工作刃口部位的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度，只在金刚石复合片的工作刃口部位增加金刚石层的厚度，通过局部增加金刚石层的厚度来改变金刚石复合片的整体性能，提高整体抗冲击性，并减轻泥浆对基体的磨损。

2.如权利要求1所述的金刚石复合片，其特征在于，所述的金刚石复合片工作刃口部位的金刚石层厚度大于非刃口部位的金刚石层厚度是根据金刚石复合片参与切削作业的程度，将参与切削作业部分的金刚石复合片金刚石层加厚，而其它部分的金刚石层厚度不加厚，或少量加厚，使得金刚石复合片的金刚石层厚度为不等厚状态；所述的得金刚石复合片的金刚石层厚度为不等厚状态是将变金刚石复合片的硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部往硬质合金基体局部下陷，从而使得与下陷区域结合的金刚石层在金刚石复合片顶面尺寸不变的情况下，下陷区域的金刚石层厚度增加，达到金刚石复合片的金刚石层局部厚度增加的状态；所述的硬质合金基体局部下陷是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状，并通过金刚石层局部做成与硬质合金基体缺口相配的凸台来增加金刚石层厚度。

3.如权利要求2所述的金刚石复合片，其特征在于，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成缺口状是将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状缺口，在硬质合金基体工作刃口部位开出一个阶梯状缺口，并将金刚石层局部也做成与硬质合金基体相配的阶梯状凸台；将金刚石层复合到硬质合金基体上时，将金刚石层阶梯状凸台复合到硬质合金基体的阶梯状缺口上，达到局部金刚石层厚度增加的目的。

4.如权利要求3所述的金刚石复合片，其特征在于，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状是将靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯结合面；在硬质合金基体靠参与切削作业的部分做成阶梯缺口，将金刚石层靠参与切削作业的部分做成扇形阶梯突出块，金刚石层的扇形阶梯突出块与硬质合金基体上的扇形阶梯缺口相配。

5.如权利要求4所述的金刚石复合片，其特征在于，所述的扇形阶梯结合面的扇形角为60-180度；扇形阶梯数为2-4层，每一层的高度在0.5-4mm之间；扇形阶梯最外一层的宽度为0.5-2mm；所述的扇形阶梯的二梯之间任意边为直边或斜边或圆弧曲线，且边与边相交采用圆滑过渡；硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面是平面或弧面，在结合面上也可有各种几何形状的凸起、凹陷或沟槽。

6.如权利要求3所述的金刚石复合片，其特征在于，所述的将硬质合金基体与金刚石层相接合的结合面局部做成阶梯状是将靠参与切削作业的部分做成三角菱形；在硬质合金基体靠参与切削作业的部分做成三角菱形凹槽，将金刚石层靠参与切削作业的部分做成三角菱形阶梯突出块，金刚石层的扇形三角菱形突出块与硬质合金基体上的扇形三角菱形凹槽相配。

7.一种金刚石复合片的制作方法，将金刚石复合片的硬质合金基体压制成型，并在压制成型时将与金刚石接触的表面做成局部带有扇形凹槽的形状；再将金刚石微粉通过采用成形剂预制成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯；最后将金刚石层压坯与硬质合金基体通过高温超高压复合在一起，制成局部金刚石层厚度较厚的金刚石复合片。

8.如权利要求7所述的金刚石复合片的制作方法，其特征在于，所述的将金刚石微粉通过采用成形剂预制成与硬质合金基体接触的表面相配带有扇形突块的金刚石层压坯是将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯。

9.如权利要求8所述的金刚石复合片的制作方法，其特征在于，所述的将金刚石层压坯与硬质合金基体组合在一起是将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；在真空炉或还原炉中脱除成形剂；将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；在高温超高压条件下烧结；用金刚石微粉对复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。

10.如权利要求8所述的金刚石复合片的制作方法，其特征在于，所述的金刚石复合片制作具体步骤如下：

1）将金刚石复合片基体按正常的硬质合金生产工艺制备方法，采用模具制作出局部有扇形凹槽结构的硬质合金基体；

2）将金刚石微粉与烧结助剂混合均匀后加入橡胶、石蜡或PEG构成的成形剂，采用模压成形的方法压制出与基体相吻合的金刚石层压坯；

3）将金刚石层压坯放入钼杯，再把硬质合金基体对好方位后放在金刚石层压坯之上；

4）在真空炉或还原炉中脱除成形剂；

5）将脱完成形剂的组装件套上盐管、碳管等放入叶腊石块中组装好；

6）在高温超高压条件下烧结；

7）用金刚石微粉对复合片金刚石表面进行研磨处理，用金刚石砂轮磨加工复合片的外圆与底部平面，得到金刚石复合片成品。