耐热型金刚石切削齿制造技术

一种耐热型金刚石切削齿，它包括硬质合金基材层（４）和附着在硬质合金基材层（４）上的金刚石材料工作层（５），其特征在于：所述金刚石材料工作层（５）包括附着在硬质合金基材层（４）上的耐热度＜７００℃的普通型金刚石烧结体层（３）和附着在普通型金刚石烧结体层（３）上的耐热度＞７００℃的耐热型金刚石烧结体层（２）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于石油、地质钻头的切削齿，具体说是涉及一种耐热型金刚石切削齿。
技术介绍
金刚石切削齿是在超高压高温条件下由金刚石烧结体层与硬质合金基材层(硬质合金衬底)烧结而成，兼有金刚石和硬质合金的优异性能，被广泛用于石油、天然气钻头。工作时，金刚石切削齿暴露在钻头的最外部，在地表以下数十米至数千米的深层工作，直接作用于岩层，对岩层进行破碎，工作条件十分恶劣，不仅要承受巨大的冲击力，同时还会受到强烈的磨蚀作用。在金刚石层与岩层的实际接触的很小区域会产生瞬间的高温，在这种微小的高温区，金刚石会因过热而遭破坏，反映在宏观上表现为金刚石层的过快磨损，使金刚石切削齿失去应有的锋利性，不仅会导致钻进速度的降低同时也会影响钻头的使用寿命。为改进金刚石烧结体——硬质合金钻齿的结构，中国专利ZL02290359.3的技术专利公开了一种非平面结合结构的金刚石复合片，该专利技术通过改进硬质合金结合面的几何形状，虽使金刚石切削齿的抗冲击性有所提高，但仍不能满足既要抗冲击，又要适应强烈磨蚀的恶劣工况下的使用要求。上述技术专利技术所制造的金刚石切削齿如图1所示，其工作层为单一结构的金刚石烧结体，这种普通型金刚石烧结体的耐热程度一般不超过700℃。在实际钻井过程中，最上层的金刚石由于直接与地下深处的岩石相摩擦，其瞬间高温会使金刚石层产生龟裂，进而破坏了金刚石晶粒间的结合，使金刚石层逐渐剥离、磨损。
技术实现思路
本技术的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种既具备普通型金刚石烧结体所具有的抗冲击性能和耐磨蚀性能，又能承受瞬间的切削高温的新型耐热型金刚石切削齿。本技术的目的可通过下述技术措施来实现本技术的耐热型金刚石切削齿包括硬质合金基材层和附着在硬质合金基材层(硬质合金衬底)上的金刚石材料工作层，其中所述金刚石材料工作层包括附着在硬质合金基材层上的耐热度＜700℃的普通型金刚石烧结体层(抗冲击型)和附着在普通型金刚石烧结体层上的耐热度＞700℃的耐热型金刚石烧结体层。本技术中所述耐热型金刚石烧结体层与普通型金刚石烧结体层之间的结合面为平面结构；所述普通型金刚石烧结体层与硬质合金基材层之间的结合面为平面结构或凹凸相间的结构面。本技术中所述耐热型金刚石烧结体层的厚度为0.1～0.3mm，普通型金刚石烧结体层的厚度为0.7～3mm。本技术中所述的普通型金刚石烧结体层和耐热型金刚石烧结体层均为现有技术的产品，其中普通型金刚石烧结体层是由88-94wt％的金刚石粉末和金属Ni或Fe或Co在超高温高压下烧结而成；耐热型金刚石烧结体层由86-92wt％的金刚石粉末和金属Ni或Fe或Si在超高温高压下烧结而成，或由98wt％以上的纯金刚石构成。本技术与现有技术相比具有以下特性位于中间层的普通型金刚石烧结体层的设置可使整个金刚石材料工作层具备一般金刚石烧结体所具备的抗冲击性和耐磨性，而位于最上层的切削齿的上工作部分——即耐热型金刚石烧结体层的设置又可使整个金刚石材料工作层具有了超强耐热的能力，使得金刚石材料工作层同时兼备抗冲击、耐磨蚀和耐热的能力，在不降低抗冲击性能的情况下，能使切削齿的耐热性能得以提高，进而使得切削齿的整体耐用度——使用寿命得以大幅度提高。附图说明图1为现有技术的结构图。图中1′是金刚石材料层顶面，2′是金刚石材料工作层，3′是硬质合金基材层。图2是本技术的第一种实施方式的结构示意图。图3是本技术的第二种实施方式的结构示意图。图中1是金刚石材料层顶面，2是耐热型金刚石烧结体层，3是普通型金刚石烧结体层，4是硬质合金基材层，5是耐热型金刚石烧结体层和普通型金刚石烧结体层共同构成的金刚石材料工作层。具体实施方式本技术以下将结合实施例(附图)做进一步描述实施例1如图2所示，本实施例的耐热型金刚石切削齿包括通过在超高压高温条件下以烧结的方式附着在硬质合金基材层4(硬质合金衬底)上的金刚石材料工作层5，所述金刚石材料工作层5包括附着在硬质合金基材层4上的耐热度＜700℃的普通型金刚石烧结体层(抗冲击型)3和附着在普通型金刚石烧结体层3上的耐热度＞700℃的耐热型金刚石烧结体层2；所述普通型金刚石烧结体层3是由88-94wt％的金刚石粉末和金属Ni或Fe或Co在超高温高压下烧结而成；耐热型金刚石烧结体层2由86-92wt％的金刚石粉末和金属Ni或Fe或Si在超高温高压下与普通型金刚石烧结体层一同烧结而成，或由98wt％以上的纯金刚石构成；所述耐热型金刚石烧结体层2的厚度为0.1～0.3mm，普通型金刚石烧结体层3的厚度为0.7～3mm；且所述耐热型金刚石烧结体层2与普通型金刚石烧结体层3之间、普通型金刚石烧结体层3与硬质合金基材层4之间的结合面均为平面结构。实施例2如图3所示，本实施例的耐热型金刚石切削齿与实施例1的不同之处在于所述普通型金刚石烧结体层(抗冲击型)3与硬质合金基材层4之间的结合面为凹凸相间的结构面。权利要求1.一种耐热型金刚石切削齿，它包括硬质合金基材层(4)和附着在硬质合金基材层(4)上的金刚石材料工作层(5)，其特征在于所述金刚石材料工作层(5)包括附着在硬质合金基材层(4)上的耐热度＜700℃的普通型金刚石烧结体层(3)和附着在普通型金刚石烧结体层(3)上的耐热度＞700℃的耐热型金刚石烧结体层(2)。2.根据权利要求1所述的耐热型金刚石切削齿，其特征在于所述耐热型金刚石烧结体层(2)与普通型金刚石烧结体层(3)之间的结合面为平面结构。3.根据权利要求1所述的耐热型金刚石切削齿，其特征在于所述普通型金刚石烧结体层(3)与硬质合金基材层(4)之间的结合面为平面结构。4.根据权利要求1所述的耐热型金刚石切削齿，其特征在于所述普通型金刚石烧结体层(3)与硬质合金基材层(4)之间的结合面为凹凸相间的结构面。5.根据权利要求1或2所述的耐热型金刚石切削齿，其特征在于所述耐热型金刚石烧结体层(2)的厚度为0.1～0.3mm，普通型金刚石烧结体层(3)的厚度为0.7～3mm。专利摘要一种耐热型金刚石切削齿，它包括硬质合金基材层(4)和附着在硬质合金基材层(4)上的金刚石材料工作层(5)，其特征在于所述金刚石材料工作层(5)包括附着在硬质合金基材层(4)上的耐热度＜700℃的普通型金刚石烧结体层(3)和附着在普通型金刚石烧结体层(3)上的耐热度＞700℃的耐热型金刚石烧结体层(2)。本技术与现有技术相比具有以下特性位于最上层的耐热型金刚石层的设置可使金刚石材料层的耐热性或散热性能得到较大幅度的提高，从而降低金刚石层在切削砂泥岩时的热损伤风险，有效避免金刚石材料工作层最上层的热破坏，并能将局部产生的热冲击迅速缓解，进而使得切削齿的整体耐用度得以大幅度提高。文档编号B32B5/00GK2846707SQ20052014363公开日2006年12月13日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日专利技术者江晓乐, 衡军 申请人:郑州新亚复合超硬材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江晓乐，衡军，
申请(专利权)人：郑州新亚复合超硬材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：