[发明专利]一种硬质合金基体及聚晶金刚石复合片

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料聚晶金刚石复合片生产技术领域，尤其涉及一种硬质合金基体及聚晶金刚石复合片。

背景技术

超硬材料主要是指金刚石，它是目前已知的世界上最硬的物质，其硬度都远高于如刚玉、碳化硅以及刀具材料硬质合金、高速钢等硬质工具等材料的硬度。因此，超硬材料适于用来制造加工其它材料的工具，尤其是在加工硬质材料方面，具有无可比拟的优越性，占有不可替代的重要地位。因而超硬材料在工业上获得了广泛应用。但是金刚石数量稀少、价格昂贵，远远不能满足经济发展的需要，因此，研究人员利用高压合成技术合成了聚晶金刚石(PCD)，使金刚石的应用范围扩展到勘探、航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。随着金刚石应用的进一步拓展，与其相关的复合材料引起了研究者的广泛兴趣，聚晶金刚石复合片就是其中之一。

聚晶金刚石复合片(PDC)是在高温高压下由许多细晶粒金刚石和硬质合金基体在超高压高温烧结条件下复合而成的超硬复合材料，由于聚晶金刚石的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，其硬度及耐磨性虽低于单晶金刚石，但烧结体表现为各向同性，因此不会像天然金刚石那样沿单一解理面裂开，经常作为加工工具主要用于石油、冶金、地质钻头、扩孔器等，具有导热性好、冲击韧性高、耐磨性好、硬度高、及自锐性好的特点，特别是具有高的抗冲击韧性，其钻进速度和时效均为天然金刚石的许多倍，而且钻进过程中还可以有效的保持孔径。同时还可以用来切削非铁金属及其合金、硬质合金以及非金属材料，切削速度为硬质合金刀具的上百倍，耐用度为硬质合金的上千倍。因而被广泛应用于石油钻井，地质勘探及复合材料的精密及半精密的连续或断续切削加工等机械加工领域。此外，随着科学技术的发展，其还成为了航天、通讯等高科技领域重要的材料。

随着聚晶金刚石复合片在各个领域内的广泛应用，各行业对其的质量的稳定性和性能也提出了更高的要求。然而聚晶金刚石复合片是有细晶粒金刚石和硬质合金基体烧结复合而成的，但由于金刚石与硬质合金基体在强度、硬度、热膨胀系数、弹性模量及结构等方面存在较大的差异，在高温高压烧结过程中，聚晶金刚石层与硬质合金基体界面的结合力不足，从而导致PDC的抗冲击性能变差，使其在应用过程中，聚晶金刚石层过早脱落或发生非正常的断裂，严重影响聚晶金刚石复合片的质量及增加成本、限制了其使用范围。

因而，如何能够得到一种具有较高界面结合力的聚晶金刚石复合片，一直是领域内生产厂家亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硬质合金基体及聚晶金刚石复合片，本发明提供的硬质合金基体及聚晶金刚石复合片，提高了晶金刚石层与硬质合金基体界面的结合力，进而提高了聚晶金刚石复合片的抗冲击性能。

本发明提供了一种用于聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其特征在于，所述硬质合金基体与所述金刚石层结合的界面上设置有多个均匀排列的凸起和凹陷。

优选的，在所述界面上，所述相邻凸起的顶端连线呈多边形分布，所述多边形的中心和所述界面的中心相重合；所述相邻凹陷的底端连线呈多边形分布，所述多边形的中心和所述界面的中心相重合。

优选的，所述多边形为正多边形；

所述正多边形的边数大于等于4。

优选的，所述凸起为半球形凸起；所述凹陷为半球形凹陷。

优选的，所述半球形凸起的半径和所述半球形凹陷的半径相等；

所述相邻的半球形凸起之间为相切关系，所述相邻的半球形凹陷之间为相切关系。

优选的，所述半球形凸起与相邻的所述半球形凹陷之间为相切关系。

优选的，在所述界面的中心点上设置有单个凸起；

所述单个凸起的中心与所述界面的中心相重合。

优选的，在所述界面的中心点上设置有单个凹陷；

所述单个凹陷的中心与所述界面的中心相重合。

优选的，所述界面的边缘处设置有倒角；

所述倒角的角度为20～45°。

本发明还提供了一种聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括上述任意一项技术方案所述的硬质合金基体和金刚石层。