一种聚晶金刚石复合片的制作方法

本实用新型涉及超硬复合材料技术领域，具体为一种聚晶金刚石复合片。

背景技术：

聚晶金刚石复合片，简称复合片，是一种将硬质合金基体和金刚石粉末在高温高压下烧结而成的超硬材料，具有高硬度、高耐磨的优异性能。主要使用在金刚石钻头上，现已广泛应用于地质钻探、石油、天然气、页岩气和煤炭开采等领域；随着勘探开发的发展，复杂地层使用的钻头设计所需的复合片的性能不断提升，对复合片的使用寿命和切削效率提出了更高的要求。

传统的复合片，是一层或者多层金刚石层粘接在硬质合金基体上，形成一个圆柱体，多层金刚石层之间通常是平面的结合界面，不同金刚石层与金刚石层之间的差异，增加了金刚石复合片的残余应力，导致聚晶金刚石复合片的抗冲击性能降低，故而提出一种聚晶金刚石复合片来解决上述所提出的问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种聚晶金刚石复合片，具备减小聚晶金刚石复合片中不同金刚石层与金刚石层之间的残余应力等优点，解决了传统的复合片，是一层或者多层金刚石层粘接在硬质合金基体上，形成一个圆柱体，多层金刚石层之间通常是平面的结合界面，不同的金刚石层与金刚石层之间的差异，增加了金刚石复合片的残余应力，导致聚晶金刚石复合片的抗冲击性能降低的问题。

(二)技术方案

为实现上述减小聚晶金刚石复合片中不同金刚石层与金刚石层之间的残余应力的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层至少设置两层，相邻所述聚晶金刚石层之间通过凹凸结构连接。

优选的，所述凹凸结构为相互适配的凸起和凹陷；所述凸起和凹陷分别设置在相邻两个聚晶金刚石层相向的面上。

优选的，所述凸起为棱状凸起。

优选的，所述棱状凸起为均匀分布的半圆状凸起，其横截面积为半圆，所述半圆状凸起至少为两个。

优选的，所述棱状凸起为多段圆弧状凸起，其横截面积为多段圆弧，并且位于中线上。

优选的，所述凸起为球形凸起，所述球形凸起的数量为一个或多个。

优选的，所述凸起为环形波纹凸起，所述环形波纹凸起包括波峰部和波谷部。

优选的，所述凸起为若干个椭圆形球体凸起，所述椭圆形球体凸起以中心位置呈阵列分布。

优选的，所述聚晶金刚石层的最底部烧结有硬质合金基体，所述聚晶金刚石层和硬质合金基体呈椭圆柱状。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种聚晶金刚石复合片，具备以下有益效果：

1、该聚晶金刚石复合片，通过聚晶金刚石层的多层设置，并且聚晶金刚石层之间设有凸起和与之匹配的凹陷，增加了聚晶金刚石层间的结合面积能有效的减小不同金刚石层与金刚石层之间的残余应力，从而降低聚晶金刚石复合片的整体残余应力，提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能，提高聚晶金刚石复合片的使用寿命。

2、该聚晶金刚石复合片，通过复合片呈椭圆柱状，增强了复合片的攻击性，提高了切削效率。

附图说明

图1为现有的一种聚晶金刚石复合片结构示意图；

图2为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图

图3为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图；

图4为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图

图5为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图；

图6为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图

图7为本实用新型结构中聚晶金刚石层凸起的一种实施例示意图。

图中：1硬质合金基体、2聚晶金刚石层、21下层聚晶金刚石层、211第一球形凸起、212多段圆弧状凸起、213半圆状凸起、214波谷部、215波峰部、216椭圆形球体凸起、217第二球形凸起、22上层聚晶金刚石层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层2以及与聚晶金刚石层连接的硬质合金基体1，聚晶金刚石层2至少设置两层；聚晶金刚石层2和硬质合金基体1呈椭圆柱状，横截面积为椭圆，上下一致，增强了复合片的攻击性，提高了切削效率；相邻聚晶金刚石层2之间通过凹凸结构连接，凹凸结构为凸起和凹陷，凹陷和凸起相适配；凸起和凹陷分别设置在相邻两个聚晶金刚石层2相向的面上；以下为两层结构的聚晶金刚石层2进行实施例的说明，其中分为顶层聚晶金刚石层22和下层聚晶金刚石层21，顶层聚晶金刚石层22的上表面可以为平面、圆弧或尖棱形等形状；顶层聚晶金刚石层22和下层聚晶金刚石层21相向的两个面相匹配，其中一个面可以为平面或弧面，另外一个面与之相匹配。

其中图1为现有的一种圆柱体状的聚晶金刚石复合片的结构示意图

图2和图3所示为凸起的一种实施方式

凸起为球形凸起，有两种形式，其中第一球形凸起211的数量为一个位于靠近硬质合金基体端的下层聚晶金刚石层21顶部的中心位置处，为一个较大的球形凸起；第二球形凸起217数量为若干个，呈蜂窝状分布在靠近硬质合金基体端的下层聚晶金刚石层21的顶部，为较小的球形凸起。

图4和图7为凸起的一种实施方式

凸起为棱状的凸起，第一种形式为均匀排列在下层聚晶金刚石层21的顶部的半圆状凸起213，其横截面积为半圆，半圆状凸起213的数量至少为两个，可以沿着聚晶金刚石层2和硬质合金基体1形成的椭圆柱状的椭圆的长轴分布排列；也可以沿着聚晶金刚石层2和硬质合金基体1形成的椭圆柱状的椭圆的短轴分布排列；也可以交错进行分布在下层聚晶金刚石层21的顶部；

凸起为长条形的多段圆弧状凸起212，其横截面积为多段圆弧，位于下层聚晶金刚石层21顶部的中线位置处，长条形的多段圆弧状凸起212的多段圆弧的数量不少于三段，每段圆弧的半径可以相同也可以不相同，或者其中相邻或者对称的部分相同。

图5为凸起的一种实施方式

凸起为环形波纹凸起，包括波谷部214和波峰部215，波峰部215和波谷部214从中心位置处向外扩散，即从靠近硬质合金基体端的下层聚晶金刚石层21顶部的中心位置处向外扩散；

图6为凸起的一种实施方式

凸起包括若干椭圆形球体凸起216，椭圆形球体凸起216以靠近硬质合金基体端的下层聚晶金刚石层21的顶部为中心阵列分布，并且该顶部为圆弧面，具体的为向上凸起的圆弧面，顶层聚晶金刚石层22的下表面与其相适配。

通过以上几种实施方式，说明了多种凸起的结构，并且远离硬质合金基体端的上层聚晶金刚石层22的底部设有的凹陷与对应的凸起相匹配，从而增加聚晶金刚石层之间的结合面积，能有效的减小不同金刚石层与金刚石层之间的残余应力，从而降低聚晶金刚石复合片的整体残余应力，提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能，提高聚晶金刚石复合片的使用寿命。

在使用时

(1)聚晶金刚石层2和硬质合金基体1呈椭圆柱状，在高速转动切削时，增强了复合片的攻击性，提高了切削效率。

(2)聚晶金刚石层2的多层设置，并且聚晶金刚石层2之间设有凸起和与之匹配的凹陷，增加了聚晶金刚石层2间的结合面积，减少了残余应力。

综上所述，该聚晶金刚石复合片，通过聚晶金刚石层2的多层设置，并且聚晶金刚石层2之间设有凸起和与之匹配的凹陷，增加了聚晶金刚石层2间的结合面积能有效的减小不同金刚石层与金刚石层之间的残余应力，从而降低聚晶金刚石复合片的整体残余应力，提高聚晶金刚石复合片的抗冲击性能，提高聚晶金刚石复合片的使用寿命；通过复合片呈椭圆柱状，增强了复合片的攻击性，提高了切削效率；解决了传统的复合片，是一层或者多层金刚石层粘接在硬质合金基体上，形成一个圆柱体，多层金刚石层之间通常是平面的结合界面，不同金刚石层与金刚石层之间的差异，增加了金刚石复合片的残余应力，导致聚晶金刚石复合片的抗冲击性能降低的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。