CN111997530A - 人造金刚石硬质合金复合片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种人造金刚石硬质合金复合片，人造金刚石硬质合金复合片包括依次设置的硬质合金层和人造金刚石层，人造金刚石层具有背向硬质合金层的工作表面；人造金刚石硬质合金复合片在工作表面上设有多个渗透孔，渗透孔为位于人造金刚石层内的盲孔，渗透孔沿人造金刚石层的厚度方向延伸,多个渗透孔沿人造金刚石层的周缘环绕设置。工作表面上设置的渗透孔供脱钴酸性化学液进入，增大化学液与人造金刚石层之间的接触面积，且渗透孔沿人造金刚石层的深度方向延伸，在深度方向上增大脱钴区域，人造金刚石层整体的耐磨性和热稳定性提升。
Description
技术领域
本发明涉及人造金刚石硬质合金复合片技术领域，具体涉及一种工作表面设有渗透孔组的人造金刚石硬质合金复合片。
背景技术
人造金刚石硬质合金复合片又称为聚晶金刚石复合片，是在高温高压下由人造金刚石与硬质合金制成的超硬材料,它不但具有金刚石的高硬度和高耐磨性，还具有硬质合金的高耐冲击性。人造金刚石硬质合金复合片作为高效切削材料被广泛应用于石油钻探、天然气钻探、地质勘探和机械加工等领域。
在人造金刚石硬质合金复合片成型后，还需要对人造金刚石层进行脱钴处理以提高耐磨性和热稳定性。现有的一种脱钴处理方法为酸浸法，将人造金刚石硬质合金复合片浸泡在酸性化学液中进行脱钴。
现有的人造金刚石硬质合金复合片存在的问题是，由于酸性化学液仅与人造金刚石层的工作表面以及外周面发生反应，脱钴深度不足导致人造金刚石硬质合金复合片的耐磨性和热稳定性不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高耐磨性和热稳定性的人造金刚石硬质合金复合片。
本发明提供的人造金刚石硬质合金复合片包括依次设置的硬质合金层和人造金刚石层，人造金刚石层具有背向硬质合金层的工作表面；人造金刚石硬质合金复合片在工作表面上设有多个渗透孔，渗透孔为位于人造金刚石层内的盲孔，渗透孔沿人造金刚石层的厚度方向延伸；多个渗透孔沿人造金刚石层的周缘环绕布置。
由上述方案可见，人造金刚石硬质合金复合片工作时，受力点主要位于人造金刚石层的周缘处，工作表面靠近周缘的区域设置的渗透孔供脱钴酸性化学液进入，增大化学液与人造金刚石层之间的接触面积，且渗透孔沿人造金刚石层的深度方向延伸，在深度方向上增大脱钴反应区域，人造金刚石层整体的耐磨性和热稳定性提升。
进一步的方案是，工作表面包括中央区和围绕在中央区外周的外周区；渗透孔仅设置在外周区。
更进一步的方案是，中央区的面积占工作表面的面积的35％～80％。
由上可见，由于工作表面的主要工作区域在于外周区，仅在外周区设置渗透孔，中央区不设置渗透孔能保证人造金刚石硬质合金复合片的强度。
进一步的方案是，渗透孔与人造金刚石层的周缘之间的最小距离为1毫米至2毫米之间。
由上可见，此设置下能提升脱钴效果且保证周缘的强度。
进一步的方案是，渗透孔的孔径为0.05毫米至0.3毫米之间。
由上可见，渗透孔为微孔，此设置提升脱钴效果的同时保证人造金刚石层的强度。
进一步的方案是，渗透孔的深度为0.3毫米至1.2毫米之间。
由上可见，此设置能有效增加脱钴深度，进一步提升人造金刚石层的耐磨性和热稳定性。
进一步的方案是，相邻的两个渗透孔的间距为0.6毫米至1.5毫米之间。
由上可见，渗透孔之间设置合理的间隔，保证人造金刚石层的强度的同时进一步提升人造金刚石层耐磨性和热稳定性。
进一步的方案是，多个渗透孔沿人造金刚石层的周向排布成渗透孔环形阵列，多个渗透孔环形阵列沿人造金刚石层的径向布置。
由上可见，渗透孔组中多个渗透孔以有序阵列布置在人造金刚石层上，能使人造金刚石层力学状态更稳定。
进一步的方案是，渗透孔的数量随工作表面的面积增大而增加。
附图说明
图1为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例第一视角的结构图。
图2为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例第二视角的结构图。
图3为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例的剖视图。
图4为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例的脱钴区域示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，图1为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例第一视角的结构图。图2为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例第二视角的结构图。人造金刚石硬质合金复合片整体呈圆柱状，图示z轴方向为人造金刚石硬质合金复合片的厚度方向，在厚度方向上，人造金刚石硬质合金复合片由依次设置的硬质合金层1和人造金刚石层2组成，硬质合金层1作为硬质合金基体，通过高温高压将人造金刚石粉末压合到质合金层1上即构成人造金刚石硬质合金复合片。相对于硬质合金层1，人造金刚石层2的厚度较薄。
人造金刚石层2具有背向硬质合金层1的工作表面200，工作表面200为厚度方向上的端面，人造金刚石硬质合金复合片作为作用力输出端，工作表面200作为作用力承受面。人造金刚石硬质合金复合片在工作表面200上设有渗透孔组3，渗透孔组3包括多个渗透孔31，多个渗透孔31沿人造金刚石层2的周缘209环绕布置。
工作表面200包括中央区21和围绕在中央区21外周的外周区22，中央区的面积约占工作表面的面积的80％，渗透孔31仅设置在外周区22，相对地，中央区21内不设置渗透孔31。其中，中央区21与外周区22应当以界线9作为区域分解线，界线9为多个渗透孔31的轮廓线的内切圆。
再结合图2和图3，图3为本发明人造金刚石硬质合金复合片实施例的剖视图。渗透孔31为位于人造金刚石层2内的圆形盲孔，渗透孔31沿人造金刚石层2的厚度方向(z轴方向)延伸。渗透孔31的孔径d为0.1毫米，渗透孔31的深度h为0.8毫米，相邻的两个渗透孔31的间距w为1毫米，渗透孔31与人造金刚石层2的周缘209之间的最小距离L为1毫米，最小距离L指在人造金刚石硬质合金复合片的径向上，渗透孔3边缘上最靠近周缘209处与周缘209的距离。
由于多个渗透孔31遍布于工作表面200的中央处与工作表面200的外缘之间且渗透孔31间距预设，在其他实施例中，人造金刚石硬质合金复合片不同时，渗透孔31的数量应当随工作表面200的面积增大而增加，随工作表面200的面积减小而减少。
参见图4，图4为本发明人造金刚石硬质合金复合片的脱钴区域示意图。当通过酸浸法对人造金刚石层2进行脱钴时，当路易斯酸-氯化铁-盐酸与王水化学液进入渗透孔31后，通过渗透孔31的内表面渗入人造金刚石层2内则形成范围更大的脱钴区域201。
经测试比对，在未设置渗透孔的现有的人造金刚石硬质合金复合片进行脱钴工艺后，以工作表面作为基准，以人造金刚石硬质合金复合片的厚度方向检测脱钴深度，人造金刚石层外周的脱钴深度为1.57毫米，人造金刚石层中部的脱钴深度为0.562毫米。而本实施例中，人造金刚石层外周的脱钴深度为2毫米，由此可得，渗透孔组3的设置使人造金刚石层2在深度方向上增大脱钴区域201，人造金刚石层2的耐磨性和热稳定性提升。
在其他实施例中，多个渗透孔在外周区构成两个或以上的渗透孔环形阵列，多个渗透孔环形阵列沿人造金刚石层的径向布置。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，如渗透孔的孔径为0.05毫米至0.3毫米之间，渗透孔的深度为0.3毫米至1.2毫米之间，相邻的两个渗透孔的间距为0.6毫米至1.5毫米之间，渗透孔与人造金刚石层的周缘之间的最小距离为1毫米至2毫米之间，中央区的面积占工作表面的面积的35％～80％，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.人造金刚石硬质合金复合片，包括依次设置的硬质合金层和人造金刚石层，所述人造金刚石层具有背向所述硬质合金层的工作表面；
其特征在于：
所述人造金刚石硬质合金复合片在所述工作表面上设有多个渗透孔，所述渗透孔为位于所述人造金刚石层内的盲孔，所述渗透孔沿所述人造金刚石层的厚度方向延伸；
多个所述渗透孔沿所述人造金刚石层的周缘环绕布置。
2.根据权利要求1所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述工作表面包括中央区和围绕在所述中央区外周的外周区；
所述渗透孔仅设置在所述外周区。
3.根据权利要求2所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述中央区的面积占所述工作表面的面积的35％～80％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述渗透孔与所述人造金刚石层的周缘之间的最小距离为1毫米至2毫米之间。
5.根据权利要求1至3任一项所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述渗透孔的孔径为0.05毫米至0.3毫米之间。
6.根据权利要求1至3任一项所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述渗透孔的深度为0.3毫米至1.2毫米之间。
7.根据权利要求1所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
相邻的两个所述渗透孔的间距为0.6毫米至1.5毫米之间。
8.根据权利要求1至3任一项所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
多个所述渗透孔沿所述人造金刚石层的周向排布成渗透孔环形阵列，多个所述渗透孔环形阵列沿所述人造金刚石层的径向布置。
9.根据权利要求1至3任一项所述的人造金刚石硬质合金复合片，其特征在于：
所述渗透孔的数量随所述工作表面的面积增大而增加。
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