[实用新型]一种高耐热性能的聚晶金刚石复合片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石复合片，特别是涉及一种高耐热性能的聚晶金刚石复合片，应用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采钻头上和木材及机械加工工具等行业，属于聚晶金刚石和硬质合金复合片技术领域。

背景技术

聚晶金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact）是一种由聚晶金刚石层覆盖在硬质合金基体表面所组成的复合材料，由金刚石微粉和硬质合金基体在超高压高温条件下合成，结合了耐磨性、韧性和可焊接性，被广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤田开采和木材等机械加工领域。聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。金刚石层刃口锋利而且具有自锐性，能够始终保持切削刃的锐利，因此非常适用于石油和地质钻探中的软地层直至中硬地层的勘探，效果非常好。聚晶金刚石复合片中的金刚石含量高达99%，故金刚石层硬度极高、耐磨性极好，其努氏硬度为6.5×104~7.0×104MPa，甚至更高。硬质合金基体克服了聚晶金刚石硬而脆的不足，大大提高了产品整体的抗冲击韧性。硬质合金的易焊接性则解决了聚晶金刚石很难通过焊接方法与其他材料结合的难题，可以使聚晶金刚石复合片竖直镶焊在钻头上。聚晶金刚石复合片因自身性能优越，在诸多应用领域的卓越表现证明，无疑是材料科学领域具有划时代意义的发明。

从合成工艺、产品宏观特性及显微结构特点的角度出发，聚晶金刚石可以分为三种类型。（1）烧结型聚晶金刚石：结合相主要是碳化物相，它将金刚石颗粒包覆结结在一起，形成典型的粉末冶金液相烧结材料的显微组织结构。常用的结合剂有Si、Ti、Si-Ti、Si-Ni、Si-Ti-B等。烧结型聚晶金刚石有很好的耐热性，耐热温度可达1200℃。与生长-烧结型聚晶金刚石相比，其耐磨性较差，但成本低，对于一些对耐磨性要求不高或对耐热性要求较高的应用场合烧结型聚晶金刚石有其优势。（2）生长型聚晶金刚石：以石墨和触媒金属为原料，在超高压高温条件下使石墨转变为金刚石，并依靠金刚石的生长使金刚石颗粒烧结在一起。由于石墨不能完全转变，聚晶金刚石的性能很难控制。（3）生长-烧结型聚晶金刚石：金刚石颗粒被烧结在一起，晶粒之间界面上以金刚石—金刚石键合方式结合，金刚石相形成整体的刚性骨架结构。作为烧结助剂的铁族金属或合金则以孤岛形态弥散分布在骨架内。该类聚晶金刚石常用的结合剂是Co或Co合金、Ni或Ni合金。烧结过程中以金刚石颗粒长大和颗粒间烧结颈的生长为主，该种聚晶金刚石具有耐磨性好、硬度高等特点，但其热稳定性较差，耐热温度一般在700℃左右。

由于聚晶金刚石复合片在钻进过程中会受到向下的压力和旋转的冲击力，在高速旋转的高强度工作状态下，会产生大量的热量，再加上强大的负载力的作用，易造成聚晶金刚石复合片磨损和从硬质合金基体层上剥离，因此耐热性是衡量聚晶金刚石复合片使用寿命的重要指标，具有高耐热性能的复合片，能有效延长聚晶金刚石复合片的实际工作时间、提高生产效率，创造更多的价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之外，进一步提高聚晶金刚石复合片的耐热性能，提供一种高耐热性能的聚晶金刚石复合片，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命。

为实现以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

一种高耐热性能的聚晶金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层和硬质合金基体层，所述聚晶金刚石层的表面或端面的整体轮廓为三个平面或斜面构成的组合曲面，所述平面或斜面在相交的部位形成相交棱。

优选地，所述平面或斜面中的两个相交形成相交棱。

优选地，所述平面或斜面两两相交形成相交棱。

优选地，所述平面或斜面两两相交形成相交棱，其中两个平面或斜面相交后再与剩下的第三个平面或斜面相交使得相交棱变短。

优选地，所述平面或斜面与水平面的夹角的度数为-75°~ 0°。

优选地，所述相交棱的长度为聚晶金刚石复合片横截面直径的0.1~0.9倍。

优选地，所述相交棱进行倒角或圆角处理。

优选地，所述聚晶金刚石层通过超高温高压烧结在硬质合金基体层的上表面。

优选地，所述聚晶金刚石层为热稳定的聚晶金刚石片。

本实用新型的聚晶金刚石层的边缘经过多次打磨处理。

与现有技术相比，本实用新型提供的聚晶金刚石复合片在工作过程中有以下优点：其构造增大了表面散热面积，利于排除碎屑，大幅度提高了复合片的耐热性能，同时也提高了复合片的冲击力，提高冲击破碎效率，提升了复合片的工作寿命和生产效率。

附图说明