[发明专利]挖掘工具的超硬尖端和包含其的挖掘工具

说明书

技术领域

本发明一般涉及挖掘工具的超硬尖端和包含所述超硬尖端的挖掘工具，特别但不唯一地用于路面碾磨或采矿。

背景技术

美国专利申请公开号为2009/0051211公开了一种具有在非平面界面处连接至烧结金属碳化物基层的超硬材料的高抗冲击力工具。超硬材料具有带尖锐顶端的尖的几何结构，该顶端具有1.27mm至3.175mm的半径以及从该顶端至基层平坦中心部分具有2.45mm至12.7mm的厚度。根据该现有技术，具有较尖锐，更尖的顶端的冲击尖端比具有更钝顶端的冲击尖端更不易于断裂，因为后者易于基本更少地穿入被分解的主体中，由此对金刚石基层提供了很少的扶壁支撑力并导致超硬材料在具有更大表面积的更低载荷下无法剪切或弯曲。因此，预计更钝的工具易于比更尖锐的工具在低得多的冲击能量下受到损坏，这被认为是由于在更尖锐的工具中更大的表面积上的负荷分布。

存在对一种含有具有很高耐磨性和抗断裂性的超硬尖端的挖掘工具的需求。

发明内容

从第一个方面看，本发明提供了一种挖掘工具的冲击尖端，其包含在(冲击结构和基层之间的)界面边界处连接至基层的冲击结构，所述冲击结构包含超硬材料，且所述基层包含碳化物材料；冲击结构具有与界面边界相对的冲击端，冲击端包括圆形顶端，该圆形顶端具有大于3.176，至少3.2mm或至少3.3mm和至多约6mm，至多约5mm或至多约4mm的纵断面曲率半径(纵断面穿过顶端和与顶端相对的界面边界)。

通过公开的内容设想有各种组合和配置，其中以下是非限定性和非穷举的实例。

挖掘工具可以用于例如分解道路铺路材料或采矿作业中的岩石组分，并且挖掘工具可被安装到载体，比如用于道路碾磨或采矿设备的辊筒或连接至辊筒的固定装置上。

超硬材料可包括或由例如合成或天然金刚石、多晶金刚石(PCD)材料、立方氮化硼(cBN)、多晶立方氮化硼(PCBN)材料和或碳化硅粘合金刚石材料构成。

在一些配置实例中，冲击结构可包括含有金刚石颗粒的PCD材料，该金刚石颗粒具有至少约15微米的平均尺寸。作为PCD材料的原材料使用的金刚石颗粒的尺寸分布可以是多种模式的，和或包含在PCD材料中的共生金刚石颗粒的尺寸分布可以是多种模式的(通过对PCD材料的抛光表面的图像分析可以测量后者的尺寸分布)。

靠近冲击端的至少一个冲击区域的冲击结构的至少一个区域可由PCD材料构成，该PCD材料在金刚石颗粒之间的间隙内含有填充材料，填充材料的含量大于区域中5％重量的PCD材料。如此处所用，冲击区域为冲击端的区域，当使用时挖掘工具冲击主体或组成时，该区域可以冲击式地啮合待分解的主体或组成。填充材料可包括用于金刚石的催化剂材料，比如钴、铁、镍和或锰，或包括这些中任一个的合金或化合物。在一些配置中，冲击区域可包括顶端，并且可基本上在整个冲击端上延伸。在一些配置中，冲击结构可基本上由在金刚石颗粒之间的间隙中含有填充材料的PCD材料构成，所述填充材料的含量在整个冲击结构内基本上是均匀的，或填充材料的含量可以在从PCD材料的至少5％重量至约20％重量的范围内变化。

冲击端至少一部分一般可以是圆锥形，并且在一些配置中，冲击端可具有球形钝锥的一般形状。其中顶端采取圆形锥头的一般形状。冲击表面的至少一部分或者与冲击表面的至少一部分的切线可以与冲击顶端周边相切的平面成一个角度倾斜，所述角度至少约35度或40度并且最多约55度或45度。在一个具体实施例中，角度可大致为43度。

在各种配置的实施例中，界面边界可为大致平面或非平面，并且可包括在基层主体中的凹陷和或从基层主体中的凸起。例如，界面边界一般可为圆顶形，其由基层的凸面近端边界限定。基层的近端边界可具有至少约1mm、至少约2mm或至少约5mm和或至多约20mm的纵断面曲率半径。在一些实施例中，在与冲击结构的顶端相对的基层近端边界中可存在凹陷(凹面)。在配置实施例中，顶端和与所述顶端相对的界面边界之间的冲击结构的厚度可以至少约为2.5mm，和或最多约10mm。在顶端和与所述顶端相对的冲击尖端基层远端之间的冲击尖端的高度至少约9mm。在一些配置的实施例中，基层近端可具有至少部分被周围突起(shelf)围绕的一般为圆顶形的中心区域，其中圆顶形区域可包括中心凹陷，或者不包括中心凹陷。