[实用新型]高结合强度的多晶金刚石硬质合金复合片

说明书

本实用新型揭示了一种高结合强度的多晶金刚石硬质合金复合片，应用于PDC锯齿钻头，至少包括硬质合金基体，及在硬质合金基体上高温高压烧结而成的多晶金刚石层，所述硬质合金基体上设有与所述多晶金刚石层产生锚定效应的凸台以及一组位于所述凸台四周的凸出物，所述凸台呈十字状，其中心点位于所述硬质合金基体的中轴线上，所述凸出物和凸台与硬质合金基体一体成型。本实用新型的有益效果主要体现在：结构简单，设计巧妙，可减小内应力，增加硬质合金基体和多晶金刚石层的结合强度，提高多晶金刚石硬质合金复合片的整体抗冲击性能。

技术领域

本实用新型涉及钻探和机加工领域，具体而言，尤其涉及一种高结合强度的多晶金刚石硬质合金复合片。

背景技术

金刚石复合片（简称PDC）是将金刚石微粉与硬质合金基体组装在一起后，在六面顶压机上在高温高压条件下烧结而成的超硬复合材料。它由聚晶金刚石和硬质合金基体构成，兼顾了聚晶金刚石高硬度、高耐磨性和硬质合金基体良好的抗冲击韧性、可焊性的优点，因此被广泛使用于石油（气）钻探、地质勘探、煤田钻采等行业领域。

随着石油（气）钻井深度的不断增加，钻遇地层日益复杂，人类对PDC钻头的使用寿命要求也越来越高。而PDC作为PDC钻头的主要工作部件，其是经焊接固定在钻头基体上，也就使得PDC的切削刃位置是固定不变的，PDC自始至终只有一小部分参与岩层的切削，为了提高PDC钻头的寿命，我们首先想到的就是增加PDC的聚晶金刚石层厚度，但随着聚晶金刚石层的加厚，会使得PDC边缘拉应力区宽度成倍增加，同时PDC边缘界面附近轴向的最大拉应力和最大剪应力也显著增加，最终造成PDC界面极易产生裂纹。这样的后果就是，一方面会严重影响产品烧结时的成品率；另一方面，如果PDC的裂纹出现在钻进工作中，会造成钻头失效，严重影响钻进效率，从而给钻井工作造成巨大损失。

石油（气）钻井过程中，PDC至始至终都需要泥浆来进行冷却，泥浆及混在其中的岩屑对PDC钻齿的工作部位不断冲蚀，常常使得靠近聚晶金刚石层的硬质合金基体率先磨损，从而导致聚晶金刚石层失去支撑而崩损，最终造成钻头失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高结合强度的多晶金刚石硬质合金复合片。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种高结合强度的多晶金刚石硬质合金复合片，应用于PDC锯齿钻头，至少包括硬质合金基体，及在硬质合金基体上高温高压烧结而成的多晶金刚石层，所述硬质合金基体上设有与所述多晶金刚石层产生锚定效应的凸台以及一组位于所述凸台四周的凸出物，所述凸台呈十字状，其中心点位于所述硬质合金基体的中轴线上，所述凸出物和凸台与硬质合金基体一体成型。

优选的，所述硬质合金基体呈圆柱状。

优选的，所述凸台的长度等于所述硬质合金基体的直径，所述凸出物等距离固设在所述硬质合金基体上位于所述凸台的四周，呈圆柱状。

优选的，所述凸台的长度介于所述硬质合金基体的半径与直径之间，所述凸出物等距离固设在所述硬质合金基体上位于所述凸台的四周，呈矩形状。

优选的，所述凸台的长度小于所述硬质合金基体的半径，所述凸出物等距离固设在所述硬质合金基体上位于所述凸台的四周，呈矩形状。

优选的，所述硬质合金基体上还设有一宽带环，所述凸出物均位于所述宽带环内，且所述宽带环的直径等于所述硬质合金基体的直径。

优选的，所述凸台的高度为0.3mm~1.5mm，宽度为0.5mm~5mm。

优选的，所述凸台的十字状边界是笔直的，或是弯曲的。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、烧结前，硬质合金基体的表面呈凹凸状，与多晶金刚石层之间产生锚定效应，以增加两者之间的附着力；