[发明专利]钻探用金刚石复合片基体制备方法及复合片基体

说明书

技术领域

本发明涉及到一种硬质合金产品及其制作方法，具体涉及一种金刚石复合片用硬质合金基体及其制备，属金刚石/硬质合金复合材料制备技术领域。

背景技术：

金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact,简称PDC）是由金刚石微粉与硬质合金基体在超高压条件下烧结而成的一种层状结构复合超硬材料，采用金刚石复合片作为岩石切削齿的复合片钻头已广泛应用于石油、天然气钻井行业。目前一般采用钴含量在15-16%的钨钴硬质合金作为钻探用金刚石复合片的基体，以确保金刚石微粉在高压烧结时基体有足够的钴扩散进入金刚石层，促进其烧结，并使硬质合金基体与金刚石层牢固结合。但在实际应用中发现，金刚石复合片在钻进过程中至始至终都需要泥浆来进行冷却，泥浆与夹杂其中的岩屑对复合片的不断冲刷常常使得复合片的硬质合金基体部分率先磨损，导致金刚石层失去支撑而崩缺。因此，作为金刚石复合片组成部分之一的硬质合金基体不但要有较高的抗冲击韧性，还应具有足够的耐磨性。随着钻井深度与钻进地层硬度的增加，对复合片合金基体耐磨性的要求也越来越高。现有的硬质合金基体难以满足需要，因此很有必要对此加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201310530290， 名称为“一种合成聚晶金刚石复合片的硬质合金基体”的发明专利，该专利公开了一种用于合成聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，其中，硬质合金基体中用于与金刚石的结合面为弧形面，且弧形面上设置有均匀分布的凸起。本申请中通过将硬质合金基体中与金刚石结合的结合面设置为弧形面，并在弧形面上设置凸起，设置的弧形面一方面增加了金刚石层与硬质合金基体的接触面积，以减小单位接触面上的残余应力，还减小了合成聚晶金刚石复合片过程中的横向压力梯度，从而改善了复合片中的残余热应力分布。

2、专利号为CN201320220994， 名称为“一种用于聚晶金刚石复合片的柱状硬质合金基体”的实用新型专利，该专利公开了一种用于聚晶金刚石复合片的柱状硬质合金基体，在基体的上端面设有一个或多个凸起，各凸起为呈同心的环状凸起；上端面边缘有一个或多个环状间隔分布的下沉沟槽，所述下沉沟槽之间是面对称或中心对称，相邻两个突起之间构成环形凹槽。

3、专利号为CN201120149569， 名称为“一种人造金刚石复合片用硬质合金基体” 的实用新型专利，该专利公开了一种人造金刚石复合片用硬质合金基体，该基体整体呈圆柱形，其一个端面为平面，另一个端面的中间部分为穹形凸台，该穹形凸台的两端分别具有一个V型槽。该实用新型的人造金刚石复合片用硬质合金基体具有特殊槽型结构，从而有效提高该类产品的综合使用性能，并降低其材料消耗。

4、专利号为CN201220551569， 名称为“一种人造金刚石球齿复合片用平台型硬质合金基体” 的发明专利，该专利公开了一种人造金刚石球齿复合片用平台型硬质合金基体，它包括有圆柱形底座和断面为梯形的圆台，所述的断面为梯形的圆台顶部为平台，所述的平台的边缘处向下为大圆弧过渡面，所述的大圆弧过渡面下端连接圆台面的上端。所述的圆台面的下端与小圆弧过渡面上端连接，所述小圆弧过渡面下端与所述圆柱形底座的上端环面连接。该专利利用这种硬质合金基体生产的梯形台齿及与其类似形状齿在内的多种异型人造金刚石球齿复合片，其金刚石层厚度均匀，内在残余应力低，产品质量及稳定性均有显著提高。

上述这些专利虽然都涉及到聚晶金刚石复合片的硬质合金基体，但都没有提出如何改进硬质合金基体耐磨性的问题，因此仍没有解决实际应用中那种复合片的硬质合金基体部分率先磨损，导致金刚石层失去支撑而崩缺的问题，因此仍有待进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有聚晶金刚石复合片的硬质合金基体部分率先磨损，导致金刚石层失去支撑而崩缺的不足，提出一种耐磨性更好，同时又能保证基体与金刚石层牢固结合的硬质合金基体，该硬质合金基体的耐磨性可显著提高，从而提高金刚石复合片的使用寿命。