耐腐蚀冲蚀的聚晶金刚石复合片的制作方法

本实用新型涉及钻探和机加工领域，具体而言，尤其涉及一种耐腐蚀冲蚀的聚晶金刚石复合片。

背景技术：

当一个pdc钻头在进行切割和磨削岩石和其他土地层时，维持pdc切削刃冷却和润滑至关重要。冷却和润滑以及其他功能(不属于本发明范畴)由一种特殊的钻井液提供，该钻井液由地面上的泵抽出。这些泵将钻井液通过管道输送至井下，管道与钻头相连。而钻井液存在于钻头本身具有的喷嘴中。

地层的切削与研磨工作发生在切削区，切削区中pdc齿切削刃与地层直接接触。由于摩擦，切削区产生热量，热量会通过pdc切削层的其余部位和碳化钨硬质基底消散。但是相对于其他部位，切削区与其附近区暴露在更高的温度环境下，同时钻头pdc齿切削的地层一般为酸性(也可为碱性)，即其ph值小于5.0。如此，当钻头切削酸性地层时会产生一些水溶性的碎屑，这些碎屑会溶解在钻井液润滑剂(润滑剂为水基性溶剂)中造成润滑剂变成酸性溶液或碱性溶液。存在于切削区下的热区的酸性润滑液或碱性润滑液会袭击pdc基体的钴粘结剂从而使部分钴从硬质合金基底浸出。一但粘结剂浸出，一些通过粘结剂粘结在一起的碳化钨颗粒与碳化钨硬质合金基底分离，从而导致基底浸蚀，如图1所示。随着浸蚀的继续，越来越多的基底材质流失，浸蚀至极限，被留下的pdc层下方没有任何支撑。即使pdc层只有一小部分没有底部的支撑，在如此状态下，pdc锯齿将呈现出一个巨大的弱点，尤其是当pdc锯齿在进行冲击时，会导致pdc层无支撑部分产生裂纹，导致pdc锯齿过早失效，因此钻头切削效率严重降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种耐腐蚀冲蚀的聚晶金刚石复合片。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种耐腐蚀冲蚀的聚晶金刚石复合片，应用于pdc齿钻头，至少包括硬质合金基体及在其上高温高压烧结而成的超硬材料层，所述硬质合金基体的上表面设有呈锯齿状的凹槽，所述超硬材料层包括圆柱状本体以及设置在所述圆柱状本体下表面与相应地所述凹槽结构相匹配的嵌入凸起，所述嵌入凸起插接至所述凹槽内，以增加超硬材料层和硬质合金基体的接触面积和结合强度。

优选的，所述嵌入凸起呈手指状，上窄下宽，其两端面分别为具有角度的第一弧形面和第二弧形面，其中，所述第二弧形面的切线方向与该复合片切削时受到的反向冲击力的方向垂直。

优选的，所述嵌入凸起的深度为0.5～1mm，长度为小于或等于2mm。

优选的，所述第一弧形面和第二弧形面的切线之间的夹角由上向下逐渐减小，且所述夹角为20～90°。

优选的，所述夹角为30～80°。

优选的，所述超硬材料层为聚晶金刚石或聚晶立方氮化硼。

优选的，所述硬质合金基体的底面和一侧面上还有通过焊接与pdc齿钻头连接的钎焊焊结点，位于所述硬质合金基体侧面上的钎焊焊结点的高度等于所述圆柱状本体底面与所述硬质合金基体底面之间的距离。

本实用新型的有益效果主要体现在：结构新颖，通过嵌入凸起和凹槽相配合增加硬质合金基体和超硬材料层之间的接触面积和结合强度，即使结合位置的硬质合金基体被部分侵蚀后，嵌入凸起也可对超硬材料层起支撑作用，延长该复合片的使用寿命。另外，嵌入凸起两端弧形面的设计可使得嵌入凸起在受到反向冲击力时，硬质合金基体对嵌入凸起起到支撑作用，避免硬质合金基体和嵌入凸起分离，确保两者之间紧密结合。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：传统复合片被侵蚀后的主视图；

图2：本实用新型中该复合片在切削底层时的主视图；

图3：本实用新型的立体图；

图4：本实用新型的主视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图2至图4所示，本实用新型揭示了一种耐腐蚀冲蚀的聚晶金刚石复合片，主要应用于pdc齿钻头，当然，亦可用于端铣刀、用于铣削或车床车削的刀刃可替换式切削刀片、金工锯、齿轮刀具、铰刀、丝锥或者用于对曲轴进行销铣削的刀片、用于切割玻璃基板的切割件、光纤切割器。

该复合片至少包括硬质合金基体1及在其上高温高压烧结而成的超硬材料层2，所述超硬材料层2为聚晶金刚石或聚晶立方氮化硼。所述硬质合金基体1的上表面设有呈锯齿状的凹槽11，所述超硬材料层2包括圆柱状本体21以及设置在所述圆柱状本体21下表面与相应地所述凹槽11结构相匹配的嵌入凸起22，所述嵌入凸起22插接至所述凹槽11内，以增加超硬材料层2和硬质合金基体1的接触面积和结合强度。上述结构新颖，通过嵌入凸起和凹槽相配合增加硬质合金基体和超硬材料层之间的接触面积，即使结合面位置的硬质合金基体被部分侵蚀后，嵌入凸起也可对超硬材料层起支撑作用，延长该复合片的使用寿命。

本实施例中，所述嵌入凸起22呈手指状，上窄下宽，其两端面分别为具有角度的第一弧形面23和第二弧形面24，其中，所述第二弧形面24的切线方向与该复合片切削时受到的反向冲击力的方向垂直。该设计可使得所述嵌入凸起22在受到反向冲击力时，所述硬质合金基体1对所述嵌入凸起22起到支撑作用，避免所述硬质合金基体1和嵌入凸起22分离，确保两者之间紧密结合。

进一步的，所述嵌入凸起22的深度为0.5～1mm，长度为小于或等于2mm。所述第一弧形面23和第二弧形面24的切线之间的夹角由上向下逐渐减小，且所述夹角为20～90°。夹角太小会导致该复合片合成后有质量问题，夹角太大会导致该复合片合成后效果不太明显，优选的，所述夹角为30～80°。

本实用新型中，所述硬质合金基体1的底面和一侧面上还通过焊接与pdc锯齿钻头连接的钎焊焊结点12，位于所述硬质合金基体1侧面上的钎焊焊结点12的高度等于所述圆柱状本体21底面与所述硬质合金基体1底面之间的距离。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。