CN214684270U - 一种硬质合金基体及该基体制备的一种聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

一种硬质合金基体，包括基体本体，其特征在于：基体本体的上部为圆台，圆台的侧面为圆弧倒角侧面，沿圆台轴向在圆弧倒角侧面上等间距设置凹槽。在硬质合金基体结合面上设置多个连续的条纹状凹槽，增大了与金刚石微粉的结合面积，增强了基体与金刚石层的结合强度。在微粉组装环节与聚晶金刚石复合片烧结过程中，基体上分布金刚石层时，条纹状凹槽有利于金刚石粉末的流动，有利于金刚石微粉的均匀分布与压实，保证了金刚石复合片四周耐磨性与冲击性能的一致性。

Description

一种硬质合金基体及该基体制备的一种聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及聚晶金刚石复合片技术领域，更具体的说，涉及一种硬质合金基体与聚晶金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片（PDC）是金刚石微粉与硬质合金基体在高温高压（HTHP）条件下烧结而成，一般为圆柱体结构外形，其既具有金刚石的高硬度、高耐磨与导热性，又具有硬质合金的冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头和其他耐磨工具的理想材料。聚晶金刚石复合片目前通常采用六面顶压机合成，一方面受六面顶压机传压机理影响，其在合成腔体中所受压力为六面顶压机从外向内传递，复合片的受力方向也是从外表面到内部的，随着传压过程中的复合层的收缩，整个复合层从外到内会存在压力差，具体表现为聚晶金刚石复合片的外表面压力高，内部压力低，使得聚晶金刚石复合片的耐磨性通常为外表面高，越靠近复合层中心部位其耐磨性越低，影响复合片的最终耐磨性使用效果，另一方面此类产品虽然具有多种槽型，但是如果硬质合金基体槽型设计不合理，会导致在微粉组装与聚晶金刚石复合片烧结过程中，基体界面因为金刚石粉料与粘结剂钴的分布不均匀导致局部应力集中产生缺陷，使得产品在实际钻采过程中容易从界面缺陷处失效，导致产品崩片与脱层，严重影响使用效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种硬质合金基体与聚晶金刚石复合片，以解决上述背景技术中提出的复合层外表面和内部存在压力差，界面局部应力集中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种硬质合金基体，包括基体本体，所述基体本体的上部为圆台，圆台的侧面为圆弧倒角侧面，沿圆台轴向在圆弧倒角侧面上等间距设置凹槽，所述凹槽处于基体本体上部的圆台上平面和下平面之间，所述凹槽与基体本体上部的圆台上平面和下平面连接。

优选的，所述凹槽尺寸大小完全相同，数量n≥2，基体本体上部的圆台上平面和下平面的直径比为0.3-0.7，优选0.5；圆台上平面可以增加凸起、凹槽、球面结构形状来增大硬质合金基体与金刚石层的接触面积。

一种硬质合金基体制备的聚晶金刚石复合片，在基体本体2上设置金刚石层1，金刚石层的上表面高于或平齐于基体凸台的上表面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一种硬质合金基体，包括基体本体，其特征在于：基体本体的上部为圆台，圆台的侧面为圆弧倒角侧面，沿圆台轴向在圆弧倒角侧面上等间距设置凹槽。在硬质合金基体结合面上设置多个连续的条纹状凹槽，增大了与金刚石微粉的结合面积，增强了基体与金刚石层的结合强度。在微粉组装环节与聚晶金刚石复合片烧结过程中，基体上分布金刚石层时，条纹状凹槽有利于金刚石粉末的流动，有利于金刚石微粉的均匀分布与压实，保证了金刚石复合片四周耐磨性与冲击性能的一致性。

3.凹槽的两边有平滑的圆弧倒角，避免棱角接触造成的应力集中。

4.等间距设置的凹槽可以很好的改善应力集中问题，同时规避在实际钻采过程中对复合片使用的方向性问题，保证了复合片四周的一致性。

5.通过基体本体上部的圆台上平面和下平面的直径比，保证复合片内部的合金含量高于外表面的合金含量，提高了内部复合层的传压效果，改善了复合层外表面与内部传压的一致性，保证了复合层耐磨性的一致性与稳定性，提高了复合片的整体耐磨性，同时相比于平槽结构，槽型上、下平面的高度差的设计，让整个复合片的硬质合金比重增大，大大提高了产品的冲击韧性。

6.根据实际使用效果，此种槽型冲击韧性能量提升40%以上，耐磨性提升20%以上。

附图说明

1.图1为硬质合金基体的主视图。

2.图2为硬质合金基体的俯视图。

3.图3为硬质合金基体的三维图。

4.图4与图5分别为一种聚晶金刚石复合片。

5.其中：1、金刚石层；2、基体本体；3、圆台的侧面；4、圆台上平面；5、下平面；6、凹槽；7、金刚石层的上表面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示，本实用新型的基体本体2，基体本体2的上部为圆台，圆台的侧面3为圆弧倒角侧面，沿圆台轴向在圆弧倒角侧面上等间距设置凹槽6；凹槽6处于基体本体2上部的圆台上平面4和下平面5之间，所述凹槽6与基体本体2上部的圆台上平面4和下平面5连接；凹槽6可以没有与基体本体2上部的圆台上平面4和下平面5连接，图中没有示出。所述的基体本体2上部的圆台上平面4和下平面5的直径比为0.3-0.7，优选0.5；圆台上平面4与下平面5的距离根据要求的复合层高度来调整，最大距离不能超过聚晶金刚石复合片的复合层高度；所述的凹槽6相对于圆台的轴线成中心对称结构；凹槽6数量n≥2；凹槽6可以不用填满整个圆台上平面4与下平面5之间的圆台的侧面3；圆台上平面4也可以增加凸起、凹槽、球面结构形状来增大基体本体2与金刚石层1的接触面积。

如图4为一种聚晶金刚石复合片，金刚石层1的上表面7和基体本体2上部的圆台上表面平齐，当圆台上表面不是平面时，金刚石层1的上表面7与基体本体2上部的圆台的上表面的顶端平齐。

如图5为另一种聚晶金刚石复合片，金刚石层1的上表面7高于基体本体2上部的圆台上表面，当圆台上表面不是平面时，金刚石层1的上表面7高于基体本体2上部的圆台的上表面的顶端。

制备过程：将金刚石微粉和本实用新型的硬质合金基体组装在金属杯中，将装配好的组件在高温高压条件下烧结，由于在金刚石微粉与硬质合金基体结合面上设置多个连续的凹槽，增大了硬质合金基体与金刚石微粉的结合面积，增强了基体与金刚石层的结合强度，优化了界面设计，使制得的聚晶金刚石复合片提高了磨耗比和抗冲击能力。凹槽的两边有平滑的圆弧倒角，避免棱角接触造成的应力集中。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种硬质合金基体，包括基体本体（2），其特征在于：基体本体（2）的上部为圆台，圆台的侧面（3）为圆弧倒角侧面，沿圆台轴向在圆弧倒角侧面上等间距设置凹槽（6），所述的基体本体（2）上部的圆台上平面（4）和下平面（5）的直径比为0.3-0.7。

2.根据权利要求1所述的一种硬质合金基体，其特征在于：所述凹槽（6）与基体本体（2）上部的圆台上平面（4）和下平面（5）连接。

3.根据权利要求1所述的一种硬质合金基体，其特征在于：所述凹槽（6）处于基体本体（2）上部的圆台上平面（4）和下平面（5）之间。

4.根据权利要求1所述的一种硬质合金基体，其特征在于：所述凹槽（6）数量n≥2。

5.根据权利要求1所述的一种硬质合金基体，其特征在于：所述的基体本体（2）上部的圆台上平面（4）和下平面（5）的直径比为0.5。

6.根据权利要求1所述的一种硬质合金基体，其特征在于：所述基体本体（2）的圆台上平面（4）设置凸起、凹槽或球面结构形状。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种硬质合金基体制备的聚晶金刚石复合片，其特征在于：在基体本体（2）上设置金刚石层（1）。

8.根据权利要求7所述的一种硬质合金基体制备的聚晶金刚石复合片，其特征在于：金刚石层（1）的上表面（7）高于基体本体（2）上部的圆台上平面（4）或者上表面的顶端。

9.根据权利要求7所述的一种硬质合金基体制备的聚晶金刚石复合片，其特征在于：金刚石层（1）的上表面（7）和基体本体（2）上部的圆台上平面（4）或者上表面顶端平齐。

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