專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)式金剛石層切削齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油、地質(zhì)鉆頭的切削齒，具體說(shuō)是涉及一種復(fù)式金剛石層切削齒。
背景技術(shù)：
金剛石切削齒是在超高壓高溫條件下由金剛石燒結(jié)體層與硬質(zhì)合金基材層(硬質(zhì)合金襯底)燒結(jié)而成，兼有金剛石和硬質(zhì)合金的優(yōu)異性能，被廣泛用于石油、天然氣鉆頭。工作時(shí)，金剛石切削齒暴露在鉆頭的最外部，在地表以下數(shù)十米至數(shù)千米的深層工作，直接作用于巖層，對(duì)巖層進(jìn)行破碎，工作條件十分惡劣，不僅要承受巨大的沖擊力，同時(shí)還會(huì)受到強(qiáng)烈的磨蝕作用。巨大的沖擊力可使堅(jiān)硬無(wú)比的金剛石切削齒大片脫落，甚至使得金剛石和與其結(jié)合的硬質(zhì)合金基材層部分或全部分離，使整個(gè)金剛石鉆頭快速失效。另外，因地層中無(wú)數(shù)的碎礫石對(duì)金剛石切削齒的工作表面有著強(qiáng)烈的磨蝕作用，即使是非常耐磨的金剛石燒結(jié)體也會(huì)被迅速地磨損，使金剛石切削齒失去應(yīng)有的鋒利性，不僅會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)速度的降低同時(shí)也會(huì)影響鉆頭的使用壽命。
為改進(jìn)金剛石燒結(jié)體——硬質(zhì)合金鉆齒的結(jié)構(gòu)，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為ZL02290359.3的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種非平面結(jié)合結(jié)構(gòu)的金剛石復(fù)合片，該專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)改進(jìn)硬質(zhì)合金結(jié)合面的幾何形狀，雖使金剛石切削齒的抗沖擊性有所提高，但仍不能滿(mǎn)足既要抗沖擊，又要適應(yīng)強(qiáng)烈磨蝕的惡劣工況下的使用要求。
上述實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)所制造的金剛石切削齒如圖1所示，其工作層為單一結(jié)構(gòu)的金剛石燒結(jié)體，如果要提升其抗沖擊性能，則耐磨蝕性能將會(huì)下降；若想提高其耐磨蝕性能，則會(huì)造成抗沖擊性能有所減弱，難以做到兩全其美。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種兼?zhèn)淇箾_擊性能和超耐磨蝕性能為一體的復(fù)式金剛石層切削齒。
本實(shí)用新型的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的復(fù)式金剛石層切削齒包括硬質(zhì)合金基材層和附著在硬質(zhì)合金基材層(硬質(zhì)合金襯底)上的金剛石材料工作層，其中所述金剛石材料工作層包括附著在硬質(zhì)合金基材層上的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層和附著在抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層上的耐磨型金剛石燒結(jié)體層。
本實(shí)用新型中所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層與抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)；所述抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層與硬質(zhì)合金基材層之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)或凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
本實(shí)用新型中所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層的厚度為0.3～0.8mm，抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層的厚度為0.7～2mm。
本實(shí)用新型中所述的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層和耐磨型金剛石燒結(jié)體層均為現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品，其中抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層是由88-94wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co在超高溫高壓下燒結(jié)而成；耐磨型金剛石燒結(jié)體層由86-92wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co或W在超高溫高壓下燒結(jié)而成。
本實(shí)用新型中所述的硬質(zhì)合金基材層、抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層和耐磨型金剛石燒結(jié)體層共同在超高溫高壓下燒結(jié)而成。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特性位于中間層的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置可使整個(gè)金剛石材料工作層的抗沖擊性能得以大幅度提高，而位于最上層的切削齒的上工作部分——即耐磨型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置又可使整個(gè)金剛石材料工作層具有了超強(qiáng)耐磨蝕的能力，使得金剛石材料工作層同時(shí)兼?zhèn)淇箾_擊和超強(qiáng)耐磨蝕的能力，在不降低抗沖擊性能的情況下，能使切削齒的耐磨蝕性能得以提高。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1′是金剛石材料層頂面，2′是金剛石材料工作層，3′是硬質(zhì)合金基材層。
圖2是本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1是金剛石材料工作層頂面，2是耐磨型金剛石燒結(jié)體層，3是抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層，4是硬質(zhì)合金基材層，5是耐磨型金剛石燒結(jié)體層和抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層共同構(gòu)成的金剛石材料工作層。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)做進(jìn)一步描述實(shí)施例1如圖2所示，本實(shí)施例的復(fù)式金剛石層切削齒包括通過(guò)在超高壓高溫條件下以燒結(jié)的方式附著在硬質(zhì)合金基材層4(硬質(zhì)合金襯底)上的金剛石材料工作層5，所述金剛石材料工作層5包括附著在硬質(zhì)合金基材層4上的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3和附著在抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3上的耐磨型金剛石燒結(jié)體層2；所述抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3是由88-94wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co在超高溫高壓下燒結(jié)而成；耐磨型金剛石燒結(jié)體層2由86-92wt％的金剛石粉末和金屬Ni或Fe或Co或W在超高溫高壓下與抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層一同燒結(jié)而成；所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層2的厚度為0.3～0.8mm，抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3的厚度為0.7～2mm；且所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層2與抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3之間、抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3與硬質(zhì)合金基材層4之間的結(jié)合面均為平面結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例的復(fù)式金剛石層切削齒與實(shí)施例1的不同之處在于所述抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層3與硬質(zhì)合金基材層4之間的結(jié)合面為凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
權(quán)利要求1.一種復(fù)式金剛石層切削齒，它包括硬質(zhì)合金基材層(4)和附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的金剛石材料工作層(5)，其特征在于所述金剛石材料工作層(5)包括附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)和附著在抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)上的耐磨型金剛石燒結(jié)體層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)式金剛石層切削齒，其特征在于所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層(2)與抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)式金剛石層切削齒，其特征在于所述抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)與硬質(zhì)合金基材層(4)之間的結(jié)合面為平面結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)式金剛石層切削齒，其特征在于所述抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)與硬質(zhì)合金基材層(4)之間的結(jié)合面為凹凸相間的結(jié)構(gòu)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)式金剛石層切削齒，其特征在于所述耐磨型金剛石燒結(jié)體層(2)的厚度為0.3～0.8mm，抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)的厚度為0.7～2mm。
專(zhuān)利摘要一種復(fù)式金剛石層切削齒，它包括硬質(zhì)合金基材層(4)和附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的金剛石材料工作層(5)，所述金剛石材料工作層(5)包括附著在硬質(zhì)合金基材層(4)上的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)和附著在抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層(3)上的耐磨型金剛石燒結(jié)體層(2)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特性位于中間層的抗沖擊型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置可使整個(gè)金剛石材料工作層的抗沖擊性能得以大幅度提高，而位于最上層的切削齒的上工作部分——即耐磨型金剛石燒結(jié)體層的設(shè)置又可使整個(gè)金剛石材料工作層具有了超強(qiáng)耐磨蝕的能力，使得金剛石材料工作層同時(shí)兼?zhèn)淇箾_擊和超強(qiáng)耐磨蝕的能力，在不降低抗沖擊性能的情況下，能使切削齒的耐磨蝕性能得以提高。
文檔編號(hào)E21B10/46GK2846705SQ20052003202
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者江曉樂(lè) 申請(qǐng)人:鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司