一种高耐磨聚晶金刚石复合片制造技术

一种高耐磨聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和位于聚晶金刚石层下方的硬质合金基体，聚晶金刚石层为粗颗粒聚晶金刚石层，粗颗粒聚晶金刚石层内部轴向设置粒度小于聚晶金刚石层的细颗粒聚晶金刚石柱体。外部聚晶金刚石层的粒度是粗粒度，作为冲击韧性层保证了在刚进入钻井作业初始阶段的冲击韧性，保证产品不崩齿，降低了损坏率。内部细颗粒聚晶金刚石柱体的粒度是细粒度，粒度比聚晶金刚石层细，作为耐磨层的设计，保证聚晶金刚石复合片从开始使用至完成任务指标的整个过程中，耐磨性保持一致，提高了产品的综合使用性能。提高了产品的综合使用性能。提高了产品的综合使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨聚晶金刚石复合片


[0001]本技术涉及聚晶金刚石复合片领域，更具体的说，涉及一种高耐磨聚晶金刚石复合片。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片（PDC）属于新型功能材料，由金刚石微粉和硬质合金基体在高温高压（HTHP）条件下烧结而成，一般为圆柱体结构外形，其既具有金刚石的高硬度、高耐磨与导热性，又具有硬质合金的强度和冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头和其他耐磨工具的理想材料。
[0003]随着近几年地质钻探领域的深入发展，钻井的钻进深度越来越深，对地质钻探用材料的综合性能的要求也越来越高。随着钻井深度的加深，聚晶金刚石复合片钻头使用条件越来越复杂，对复合片的耐磨性与冲击韧性要求也越来越高，很多聚晶金刚石复合片复合层的磨损量都达到了1/3，甚至更多，所以提高聚晶金刚石复合片复合层的耐磨性已经成为提高钻头钻探能力的关键因素之一。此外，由于在钻井作业中，钻头的速度较高，地质层环境的恶劣复杂，聚晶金刚石复合层也必须有足够的抗冲击韧性才不会在刚开始钻井时出现崩裂，直接损坏失效的情况。但是从聚晶金刚石层的角度来看，要想保证其耐磨性与热稳定性较好，其复合层粒度就要保证偏细，要想保证产品的冲击韧性较好，其复合层粒度就要偏粗，那么在生产聚晶金刚石复合片时，聚晶金刚石复合层的粒度选择上就产生了矛盾。同时，聚晶金刚石复合片在合成过程中，其由外至内的传压方式也导致了复合片的内部与外表面有明显的压力差，导致聚晶金刚石复合片的内部耐磨性明显低于外表面的耐磨性。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的是提供一种高耐磨聚晶金刚石复合片，以解决上述
技术介绍
中提出的同时保证聚晶金刚石层耐磨性，热稳定性，冲击韧性等综合性能良好时，聚晶金刚石复合层的粒度设置的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种高耐磨聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和位于聚晶金刚石层下方的硬质合金基体，所述聚晶金刚石层为粗颗粒聚晶金刚石层，粗颗粒聚晶金刚石层内部轴向设置粒度小于聚晶金刚石层的细颗粒聚晶金刚石柱体。
[0006]所述细颗粒聚晶金刚石柱体为圆柱，细颗粒聚晶金刚石柱体与聚晶金刚石层之间设置过渡层，由细颗粒聚晶金刚石柱体向聚晶金刚石层方向的过渡层内，小颗粒聚晶金刚石逐渐减少，大颗粒聚晶金刚石逐渐增多。
[0007]所述过渡层厚度为0.3
‑
0.8mm。
[0008]所述细颗粒聚晶金刚石柱体位于聚晶金刚石层的中心部位。
[0009]所述细颗粒聚晶金刚石柱体的直径为聚晶金刚石层直径的0.5
‑
0.8倍。
[0010]所述细颗粒聚晶金刚石柱体（8）可设置为空心细颗粒聚晶金刚石圆柱体，空心细
颗粒聚晶金刚石圆柱体与聚晶金刚石层（2）同轴，且沿径向扩散。
[0011]所述空心细颗粒聚晶金刚石柱体（8）的直径为聚晶金刚石层直径的0.1
‑
0.5倍，优选直径由大到小依次为0.4倍、0.2倍。
[0012]所述细颗粒聚晶金刚石柱体（4）和空心细颗粒聚晶金刚石柱体（8）的高度为聚晶金刚石层高度的0.5
‑
1倍。
[0013]所述细颗粒聚晶金刚石柱体（4）和空心细颗粒聚晶金刚石柱体（8）的聚晶金刚石微粉的粒度配比为：2
‑
4μm占10%，4
‑
8μm占20%,16
‑
26μm占60%,30
‑
40μm占10%；粗颗粒聚晶金刚石层的聚晶金刚石微粉的粒度配比为：4
‑
8μm占5%，12
‑
22μm占15%,25
‑
40μm占60%,40
‑
60μm占15%，60
‑
80μm占5%。
[0014]所述聚晶金刚石层进行深脱钴处理，脱钴深度为700μm以上。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0016]1.外部聚晶金刚石层的粒度是粗粒度，作为冲击韧性层保证了在刚进入钻井作业初始阶段的冲击韧性，保证产品不崩齿，降低了损坏率。内部细颗粒聚晶金刚石柱体的粒度是细粒度，粒度比聚晶金刚石层细，作为耐磨层的设计，保证聚晶金刚石复合片从开始使用至完成任务指标的整个过程中，耐磨性保持一致，提高了产品的综合使用性能；
[0017]2.根据实验室检测效果，冲击韧性保持不变，从外表面至中心的磨损量由原来的30%缩减到10%，耐磨性比之前的产品提升20%。
[0018]3.对聚晶金刚石层进行深脱钴（700um以上），可提高产品的热稳定性，对聚晶金刚石层的上端面进行倒角，提高复合片使用过程中的冲击韧性。
[0019]4.保证了钻井质量的稳定性，增大了钻井深度，降低了钻井成本，减少了钻头损坏情况，提升了作业效率。
附图说明
[0020]图1是聚晶金刚石复合片剖面结构示意图1。
[0021]图2是聚晶金刚石复合片剖面结构示意图2。
[0022]图3是聚晶金刚石复合片剖面结构示意图3。
[0023]图4是聚晶金刚石复合片剖面结构示意图4。
[0024]图5是具体实施例4组装过程图1。
[0025]图6是具体实施例4组装过程图2。
[0026]图7是具体实施例4组装过程图3。
[0027]图8是具体实施例4组装过程图4。
[0028]图9是具体实施例4聚晶金刚石复合片俯视图。
[0029]其中，1、硬质合金基体；2、聚晶金刚石层；3、过渡层；4、细颗粒聚晶金刚石柱体；5、空心圆柱体；6、金属底杯；7、金属帽杯；8、空心细颗粒聚晶金刚石柱体。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。
[0031]一种高耐磨聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层2和位于聚晶金刚石层下方的硬质合金基体1，所述聚晶金刚石层2为粗颗粒聚晶金刚石层，粗颗粒聚晶金刚石层内部轴
向设置粒度小于聚晶金刚石层的细颗粒聚晶金刚石柱体4。
[0032]所述细颗粒聚晶金刚石柱体4为圆柱，细颗粒聚晶金刚石柱体4与聚晶金刚石层2之间设置过渡层3，由细颗粒聚晶金刚石柱体4向聚晶金刚石层2方向的过渡层内，小颗粒聚晶金刚石逐渐减少，大颗粒聚晶金刚石逐渐增多。
[0033]所述过渡层3厚度为0.3
‑
0.8mm；过渡层3的设置有利于聚晶金刚石复合层中两种不同粒度的聚晶金刚石结合的更加紧密，牢固。
[0034]所述细颗粒聚晶金刚石柱体4位于聚晶金刚石层2的中心部位。
[0035]所述细颗粒聚晶金刚石柱体4的直径为聚晶金刚石层直径的0.5
‑
0.8倍。
[0036]所述细颗粒聚晶金刚石柱体（8）可设置为空心细颗粒聚晶金刚石圆柱体，空心细颗粒聚晶金刚石圆柱体与聚晶金刚石层（2）同轴，且沿径向扩散。
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层（2）和位于聚晶金刚石层下方的硬质合金基体（1），其特征在于：所述聚晶金刚石层（2）为粗颗粒聚晶金刚石层，粗颗粒聚晶金刚石层内部轴向设置粒度小于聚晶金刚石层的细颗粒聚晶金刚石柱体（4）。2.根据权利要求1所述的高耐磨聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述细颗粒聚晶金刚石柱体（4）为圆柱，细颗粒聚晶金刚石柱体（4）与聚晶金刚石层（2）之间设置过渡层（3），由细颗粒聚晶金刚石柱体（4）向聚晶金刚石层2方向的过渡层内，小颗粒聚晶金刚石逐渐减少，大颗粒聚晶金刚石逐渐增多。3.根据权利要求2所述的高耐磨聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述过渡层（3）厚度为0.3
‑
0.8mm。4.根据权利要求1所述的高耐磨聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述细颗粒聚晶金刚石柱体（4）位于聚晶金刚石层（2）的中心部位。5.根据权利要求4所述的高耐磨聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述细颗粒聚晶金刚石柱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宁，
申请(专利权)人：河南晶锐新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：