CN103502557A - 包括切割元件的复合部件 - Google Patents

Abstract

一种复合部件，其包括：（a）切割元件，所述切割元件包括超硬切割台和基体；及（b）金属或合金层。超硬切割台和基体各自的第一表面彼此连接，金属或合金层邻接于切割台和基体的第二表面，从而围绕切割台和基体的相连接的第一表面。金属或合金层与切割台和基体的第二表面中的一个或两个在形状上大体相配合，以防止其间的相对运动。金属或合金层可以用来将切割元件固定在工具本体内，并且有利地提供实施该固定的适当手段，同时在切割元件固定于工具本体的过程中保护超硬切割台和基体之间的连接。

Description

包括切割元件的复合部件

技术领域

本发明总体涉及一种包括切割元件的复合部件，所述切割元件包括固定于基体的超硬切割台。一些实施例涉及该复合部件的用于保护超硬切割台与基体之间的直接或间接连接的结构特征。其他实施例涉及用于保护超硬切割台与基体之间的连接的方法和用于将切割元件固定于工具本体中的方法。

背景技术

包括超硬切割台的切割元件广泛用于切割、碾磨、研磨、钻孔及其他磨削作业中。例如，在油气钻探工业中，切割元件广泛应用于用来钻入地表的钻头内部。

超硬切割台通常由大量结合到粘着多晶聚结体的超硬微粒构成，典型为金刚石或立方氮化硼。举例来说，多晶金刚石（PCD）是一种包括大量内生长金刚石颗粒和金刚石颗粒间的空隙的超硬材料。PCD通常通过使大量聚集的金刚石颗粒经受超高压和超高温而制成。完全或部分地填充空隙的材料被称为填料或粘合剂材料。PCD通常在烧结助剂下形成，烧结助剂促进了金刚石颗粒的内生长。烧结助剂由于起到了分解金刚石至一定程度并催化其再析出的作用，通常被称作用于金刚石的溶剂/催化剂材料。用于金刚石的溶剂/催化剂被理解为能够促进金刚石生长以及促进直接金刚石-金刚石键在金刚石热稳定的温度和压力下的形成。溶剂/催化剂材料的例子可以是钴、铁、镍和锰以及包括一种或多种这些材料的合金。因此，烧结PCD产品内部的空隙通常完全或部分地填充剩余溶剂/催化剂材料。

超硬切割台通常支撑在某种支撑件或基体上。例如，众所周知的是，超硬切割台支撑在烧结碳化物基体或支撑件上。基体提供合适的装置，用于将包括切割台和基底的切割元件接附在工具本体内。有利的是，其还在超硬切割台是脆性的情况下提供支撑。包含超硬切割台的典型切割元件，包括在大体上圆柱形的基体上的圆盘形切割台，圆柱形的基体例如为大体上圆柱形的烧结碳化物基体（例如碳化钨基体），圆盘形切割台例如为圆盘形PCD台。基体具有与圆盘形切割元件相同或类似的直径。烧结碳化物基体本身包含粘合剂材料，例如钴、镍、铁、锰或这些材料中的一种或多种的合金。

术语切割“台”在本领域广泛使用。虽然本领域中这种台的结构通常为大体上扁平的圆盘，但是切割“台”不需要特殊的形状，除非其形状能够提供可以施加切割或磨削作用的表面。

通常通过将形成切割台所需的组分以微粒形式置于反应容器中的基体上，然后放入高压/高温设备的反应区，经受高压和高温（HPHT），而制得超硬切割台。例如，可以将诸如金刚石微粒的超硬微粒连同诸如钴的溶剂/催化剂微粒放在这种容器中的基体上，例如烧结碳化钨基体，经受HPHT。在HPHT处理期间，组分混合物中的催化剂/溶剂材料和/或存在于烧结碳化物基体中的任何粘合剂材料，例如钴等，可以移动穿过和/或进入大部分超硬微粒而充当催化剂，这些催化剂/溶剂材料使得超硬微粒彼此结合。制造完成后，切割元件包括烧结碳化物层和切割“台”层，切割“台”层包括彼此结合的超硬微粒（例如金刚石微粒）的粘着母体，母体带有包含在这些超硬微粒之间的粘合剂材料的空隙。在许多参考文献中描述了支撑在基体上的切割台的制造，例如WO2008/015622、US2006/0060391和US7533740。

在本领域中还已知，例如WO2008/015622中，增加超硬元件中存在的溶剂/催化剂材料，会损害切割元件的热稳定性。缓和该问题的处理是已知的。例如，US2006/0060391描述了PCD本体的处理，通过合适的工艺，例如酸浸法、王水浴法、电解法或其组合，从PCD本体的选定区域移除基本上全部的催化剂材料。

US2006/060391中也指出，PCD本体可以形成为带有或不带有结合于其的基体材料。

WO2010/117834和US7533740是描述将预成形的热稳定金刚石切割台固定到基体的参考文献的例子。

在例如钻头等的使用中，切割台与基体组合通常被安装到例如形成钻头本体的下面的刀片中的插口内。其在例如US2008/0185189中有所描述。切割元件通常钎焊在插口中的适当位置上。

发明内容

从一个方面看，本发明提供了一种复合部件，其包括超硬切割台、基体和金属或合金层；超硬切割台具有第一表面，该超硬切割台的第一表面与基体的第一表面连接，金属或合金层邻接于切割台和基体的第二表面，从而围绕切割台和基体的第一表面之间的连接；（i）金属或合金层和（ii）与其相邻的切割台和基体的第二表面中的一个或两个，在形状上大体相配合，以防止其间的相对运动。

从另一个方面看，本发明提供了一种利用金属或合金层保护超硬切割台与基体之间的连接的方法，该方法包括：（i）在超硬切割台和基体中的一个或两个上形成一个或多个凹陷和/或突起；（ii）设置金属或合金层，从而围绕切割台和基体之间的连接；（iii）使金属或合金层形成为跟随超硬切割台中或基体中或两者中的每个凹陷和/或突起的轮廓，从而在金属或合金层与超硬切割台或基体或两者之间形成过盈配合。任选地，还有另一步骤，包括：（iv）使金属或合金层结合到工具本体上，从而使切割台和基体相对于工具本体固定。

具体实施方式

金属或合金层邻接于切割台和基体的第二表面，从而围绕切割台和基体之间的连接。这里所说的金属或合金层邻接于切割台和基体的第二表面的情况，包括与这些第二表面直接接触的情况。还包括存在使金属或合金层与切割台和基体的第二表面分开的中间部件的情况。

应用于某些实施例的金属或合金层通常为分立部件，其独立于切割台和基体独立提供，围绕这些部件之间的连接而设置，并形成为（例如CIPed）遵循这些部件中的一个或两个的轮廓。为此，金属或合金层可以是自支撑层。

在某些实施例中，金属或合金层，以及切割台和/或基体的第二表面中的一个或多个，均设置有凹陷和/或突起，这些凹陷和/或突起彼此配合。任选地，金属或合金层与切割台和/或基体的相配合的形状提供了相互的干涉或摩擦配合。

金属或合金层与其接触的切割台和/或基体的一个或多个表面的相配合的形状基本上防止了其间的相对运动。对此，指的是相互之间任何方向上的相对运动，例如相对转动，相对横向运动，彼此朝向或彼此远离它们的接触表面的相对运动。

对于某些实施例，切割台和基体两者的第二表面的形状设计成与金属或合金层配合，例如其上包含凹陷或突起。由于这允许金属或合金层与切割台和基体两者之间形成过盈配合，是非常有利的。因此，金属或合金层能够在切割台和基体之间的连接的任一侧上特有地固定到两个部件上。然而，即使切割台和基体中的一个与金属或合金层之间只存在相配合形状，金属或合金层通过其自身的完整性，仍然可以保留在其围绕切割台和基体之间的连接的位置，从而处于保护连接的适当位置上，正如后面更详细描述的。

金属或合金层与其接触的切割台和/或基体的一个或多个表面的相配合的形状基本上防止了其间的相对运动。为此，这两个部件可以例如在表面上具有相配合的形式，例如表面上具有凹陷和/或直立突起。例如，这些部件可以具有相配合形状的凹陷、直立凹座或乳头状突起、凹槽、隆起、十字形凹陷或隆起、一个或多个成角度凹槽，即与圆周方向成一定角度的凹槽、螺旋螺纹型突起或凹槽等等。这种从表面延伸的形式可以是凸面或凹面形状或其组合。

作为特定例子，超硬切割台可以是大体上圆盘形的。基体大体上为圆柱形的，具有与圆盘形切割台基本上相同的直径和/或与之同轴。

切割台和/或基体的第二表面可以是侧表面或边缘表面。例如，对于圆盘形切割台和圆柱形基体，第二表面可以是这些部件的弯曲侧。

对于超硬切割元件，可以使用任何适合的超硬材料。例如，可以是提到的多晶金刚石和立方氮化硼（cBN）。

在超硬切割台包括PCD的情况下，任何催化剂/溶剂可以包括例如钴、镍、铁、锰或包含一种或多种这样的金属的合金。在超硬切割台包括cBN的情况下，催化剂/溶剂可以包括例如铝、碱金属、钴、镍、钨等等。

对于基体，可以使用任何适合的材料。在有些实施例中，可以是通过钎焊、锡焊或熔焊容易地结合的材料。为此，基体材料可以包含金属，例如可以是烧结金属碳化物，例如碳化钨。烧结金属碳化物基体可以包含制造碳化物基体时残留的催化剂材料，例如钴等等。

金属或合金层可以通过任何合适的方法施加到超硬切割台和基体之间的连接周围。可以是任何合适的构造。金属或合金层可以通过压紧抵靠超硬切割台和基体的侧表面而形成。该压紧可以通过外部施加的压紧力或通过内部的拉拔力而实现。许多方法适于将金属或合金层压紧抵靠在切割台和/或基体上。这些方法包括等静压制（isostaticpressing）、柔性模具机械深拉、金属旋压或冷缩配合。通常，所述冷缩配合工艺通常通过在装配之前加热或冷却一个部件，并使该部件在装配之后恢复到环境温度而实现，该工艺对下伏部件施加相当大的应力，但是如果在金属或合金层选择得比其冷缩配合到其上的基体或切割台更薄的一些实施例中使用冷缩配合，这种应力可以减到最小。在有些实施例中，已发现，方便的压紧方法是等静压制，例如抵靠超硬切割台和基体进行CIP（冷等静压制）或HIP（热等静压制）。这种压紧方法导致金属或合金层遵循超硬切割台和基体的侧表面轮廓。在切割台和/或基体包括凹陷或突起，例如包括底切凹槽的凹槽的情况下，金属或合金层在压紧工序下变形，从而遵循该凹陷的、突起的或带有凹槽的表面。在这种情况下，变形之后的金属或合金层在变形区域基本上保留了其原始厚度，仅仅是变形而遵循切割台的轮廓。同样，金属或合金层可以是这样的层，即在施加到切割台之前，其厚度基本上均匀，在例如通过使之变形遵循切割台和基体的轮廓的压紧方法施加到切割台之后，压紧工序之后仍然保持基本上均匀的厚度，该层仅仅是改变其轮廓以遵循切割台和基体的轮廓。

在基体和/或超硬切割台包括凹陷和/或突起的一些实施例中，形成金属或合金层的步骤不但使得面对下伏超硬切割台和/或基体的金属或合金层表面遵循超硬切割台或基体或两者中的各个凹陷和/或突起的轮廓，而且也使得金属或合金层的相对表面遵循这些轮廓。

金属层和基体和切割台，或金属层和基体和切割台中的每一个的配合形状部分不会对彼此施加力或者只施加很小的力。这些部件之间不存在明显的力，这属于典型的冷缩配合实施例的情况，其中，冷缩配合部件的厚度占待冷缩配合到其上的部分的厚度的相当大的百分比（例如30-90%）。

在金属或合金层围绕基体和切割台之间的连接的情况中，金属或合金层可以形成围绕连接的闭环，例如，对于圆柱形基体和切割台，金属或合金层同样为圆柱形形状，可以是端部开口或封闭的圆柱，如果封闭，为便于施加，通常在一端封闭。

作为在超硬切割台和基体之间的连接周围施加金属或合金层的另一种可能性，金属或合金层可以现场形成。例如，可以利用粉末成形法在模具中现场形成，例如粉末冶金，模具使得现场形成的金属或合金层形状协作地配合到切割台和基体上，以便遵循其轮廓，包括例如遵循其中的任何凹陷或突起的轮廓。

对于金属或合金层，可以使用任何适合的材料。例如，可以是铁、诸如Fe-Ni的耐腐蚀性合金、诸如退火低碳钢的钢、或合金钢。其他例子包括Nb、Mo、Ta、稀土超合金、Hastelloy^TM超合金和淬火钢。选择金属或合金层的一个决定因素是材料的延展性和强度；对于金属或合金层发生变形的应用，例如金属或合金层采用被压紧（例如通过CIPed）的层的形式，充分的延展性和强度经得起金属成型，是非常有利的，以便遵循包含凹陷或突起的切割台的轮廓。对于某些实施例，决定金属或合金层的金属的另一个因素是易于连接到工具本体，例如钎焊能力。

根据一个实施例，切割台为大体上圆盘形，基体为大体上圆柱形，金属或合金层可以提供围绕并接触圆盘形超硬切割台的弯曲侧面和圆柱形基体的弯曲侧面的中空圆柱形形状，以便环绕切割台和基体之间的连接。在一个实施例中，金属或合金层为围绕切割台/基体连接的套筒的形式。在另一个实施例中，金属或合金层为在切割元件和基体周围拉制的杯子的形式。通过设置这种杯子，使得杯子的底座承坐在圆柱形基体的底座上，然后绕基体和切割台向上拉杯子，使得杯子的侧面沿着基体的弯曲侧面以及沿着圆盘形切割台的弯曲侧面的至少一部分延伸，由此定位和安装该杯子。在另一个例子中，也可以通过设置这种杯子，使得杯子的底座承坐在切割台的顶部上，然后绕切割台和基体向下拉杯子，使得杯子的侧面沿着圆盘形切割台的弯曲侧面以及沿着基体的弯曲侧面的至少一部分延伸，由此定位和安装这种杯子。这里提到了底座和顶部、上和下，这些都是相对术语，假设的是基体在底部、切割台在其顶部的任意取向。在工作时，基体和切割台可以倒置，或者彼此成任何角度。

金属或合金层可以具有适于适宜的形成能力以及热屏蔽和化学屏蔽性能的任意适当的厚度，两者都依赖于其组分。金属或合金层的典型最小厚度为0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm或0.15mm，金属或合金层的典型最大厚度为0.6mm、0.5mm、0.4mm或0.3mm。在一些实施例中，金属或合金层较厚，例如厚度为6mm、4mm、2mm、1mm或0.8mm。金属或合金层典型为0.5-0.25mm厚，例如约0.2mm厚。

金属或合金层的厚度与其相邻的切割台和/或基体在金属或合金层的厚度方向上测量的尺寸之比最多为1:10，或者在一些实施例中，最多为1:15、1:20或1:40。通常，切割台和基体为实心圆柱形形状，金属或合金层为围绕它们的中空圆柱形形状。在这种情况下，金属或合金层的厚度测量为中空圆柱形金属或合金筒壁的厚度，其相邻的切割台和/或基体在金属或合金层的厚度方向上测量的尺寸是切割台和/或基体的直径。

超硬切割台与基体的结合可以通过例如钎焊、锡焊、熔焊或胶粘而实现。基体可以包括烧结金属碳化物，例如碳化钨。

在有些实施例中，切割台和/或基体包括其上具有一个或多个凹陷和/或突起的表面，金属或合金层的至少一部分抵靠切割台和/或基体的表面的至少一部分而形成（例如压紧）。通常，金属或合金层形成（例如压紧）为直接接触切割台和/或基体，但是也可以在金属或合金层与切割台和/或基体之间存在一中间层。

所述的实施例实现了一种结构，在该结构中，金属或合金层以保护超硬切割台和基体的第一表面之间的连接的方式机械地结合到基体和/或切割台上。该保护可以是保护其免受外部加热和/或保护其免受外部化学侵蚀。该保护应用于超硬切割台和基体之间的任何连接。这对于超硬切割台和基体之间存在需要保护的化学结合的情况尤其有利，例如本领域中众所周知的钎焊结合。提供保护而免受的外部加热或外部化学侵蚀可以是，例如应用于将切割元件固定到工具本体上、即切割元件装配钎焊步骤中的钎焊加热和化学钎焊材料。

机械地结合到基体和/或切割台上以此保护基体和切割台之间的连接的金属或合金层还提供了附着于工具本体的方便手段。因此，在一个实施例中，还存在将金属或合金层结合到工具本体上的另一步骤，从而将超硬切割台和基体固定到工具本体上。这可以通过例如钎焊、锡焊或熔焊实现。在这种情况下，金属或合金层形成一种方便的中间部件，以形成钎焊连接或类似连接，同时保护切割元件的切割台和基体之间的连接免受装配钎焊工艺的影响。

在基体为大体上圆柱形并且超硬切割台为大体上圆盘形的一个实施例中，该方法包括：在大体上圆柱形基体的弯曲表面上，或在圆盘形超硬切割台的弯曲表面上，或者在两者上，形成环形凹陷和/或突起，例如环形凹槽。在金属或合金层在基体和/或超硬切割台的侧面上被拉制的情况下，环形凹陷和/或突起可以在金属拉制步骤之前形成在基体和/或超硬切割台上。

在有些实施例中，超硬切割台包括已经至少部分地耗尽催化剂/溶剂的PCD或cBN，在一些实施例中，基本上完全耗尽了催化剂/溶剂。这种催化剂/溶剂耗尽可以通过例如酸浸法等实现。已经部分地或完全地浸出催化剂溶剂的超硬切割台之间的连接对冲击特别脆弱，利用在此描述的金属或合金层可有利地保护该连接。金属或合金层也顺便提供了将基体和浸出的PCD层附着在工具本体内的方便手段。金属或合金层可以机械地固定到浸出的PCD层上，否则该PCD层难以结合到周围的工具本体上。金属或合金层本身容易结合，例如钎焊，到工具本体上。

附图说明

现在参照附图，描述仅仅作为例子的一些实施例，其中：

图1是根据一个实施例的切割元件的透视图，其带有保护切割元件的部件之间的连接的金属或合金层；

图2是根据一变形实施例的切割元件的透视图；

图3是图2的切割元件沿着图4中线C-C剖开的侧面剖视图；

图4是显示了图2和3的切割元件的隐藏细节的平面图；

图5是透视图，图6是侧面剖视图，显示了将图2-4的切割元件固定到钻头本体；和

图7a、7b和8分别是切割元件的另一个实施例的透视图、局部剖开的透视图和侧面剖视图。

参照附图，图1是根据一个实施例的切割元件的透视图，其带有保护切割元件的部件之间的连接的金属或合金层。在该实施例中，切割元件21包括直接固定于圆柱形烧结碳化钨基体27的圆盘形PCD切割台23。PCD切割台23和基体27可以在HPHT环境下一起形成在一筒罐中，例如通过在筒罐中将金刚石微粒和催化剂放在预成形的烧结碳化物基体上方，然后使筒罐经受HPHT状况，或者可以一起形成，然后再分开，经过某种方式处理，例如浸出催化剂，再固定，或者可以分别形成，然后固定在一起。如果需要固定，可以通过例如钎焊，例如微波钎焊或HPHT钎焊。也可以采用其他合适的固定手段，例如胶粘或者类似的结合手段。

PCD盘23具有在其边缘表面周围延伸的环形凹槽29，圆柱形烧结碳化钨基体27具有绕其弯曲表面延伸的两个类似的彼此纵向间隔开的环形凹槽31。杯子形状的Nb金属或合金层33，下文称为金属杯33，已经拉制在切割元件21上，使得金属杯33的底座承坐在切割元件的底座上，金属杯33的侧面承坐在基体27和PCD盘23的侧面上。金属杯33的侧面沿着基体27的侧面和PCD盘23的侧面的整个长度向上延伸，并稍微超过PCD盘23的暴露切割表面，如附图标记35所示。金属杯33抵靠下伏的基体27和PCD切割台23被冷等静压制（CIPed），以便金属杯33遵循下伏的基体27和切割台23的轮廓，尤其是遵循PCD切割台23上的凹槽29和碳化物基体27上的凹槽31的凹槽轮廓。杯33和碳化钨基体27之间或者杯33和切割台23之间没有化学结合，但是两者存在由金属杯33上的相配合凹陷（凹槽）与碳化物基体27和PCD切割台23上各自的凹槽31和29产生的过盈配合或摩擦配合形成的机械结合。金属杯层33遵循凹槽29和31的轮廓，没入到凹槽内；所以，其具有面向外的表面，该表面也带有凹槽。所以，金属杯33的金属或合金层的内表面和外表面分别遵循切割台23和碳化物基体27中的凹槽形状29和31。显然，观察部件时，金属杯33遵循下伏凹槽切割台23和基体27的轮廓。这不必取穿过部件的横截面来确定。金属杯厚度在CIP工序之后基本上未发生变化；它仅仅发生变形以便遵循下伏的轮廓。因而，金属或合金层33的厚度在其整个面积上在压紧工序之前以及在压紧工序之后基本上是均匀的。金属或合金层的厚度为0.2mm。

在图1所示的实施例的变形（未示出）中，该对环形凹槽31可以替换为单个环形凹槽31，任选在所示的两个环形凹槽的上方。该变形实施例足以保护PCD切割台/基体连接。

在使用时，在回转式钻头等中，切割元件典型通过钎焊而结合到钻头刀片的插口中。该步骤称之为"装配钎焊"。金属杯33覆盖PCD切割台23和烧结碳化物基体27之间的连接线，因此，在装配钎焊期间，PCD切割台23和烧结碳化物基体之间的连接线被金属杯33保护而免受装配钎焊的热量以及可能由装配钎焊工序引起的化学侵入影响。在钻头运行期间，杯33的位于PCD切割台23的切割表面上方的任何延长部35很容易被冲蚀走，从而允许拉制金属杯33的过程中的容许误差存在。

图2-4显示了类似于图1所示的实施例，但是存在一些细微改变。在图2-4中，类似于图1的部件使用了与图1相同的附图标记，但带有附加的'后缀。图2-4中的改变在于，金属杯33'没有延伸超过PCD切割台23'的上表面，圆柱形基体27'在其底部边缘（远离切割台）形成倒角，如附图标记39所示。另外，在图2-4的实施例中，PCD切割台23'和碳化物基体27'通过钎焊连接40彼此固定在一起。尤其是该钎焊连接由金属或合金层33'在随后的切割元件21'装配钎焊到钻头本体中时进行保护。

图5和6示出了图2-4的切割元件通过装配钎焊固定到钻头本体41中。如两图所示，钻头本体包括插口43（仅示出了一个），切割元件21'插入到所述插口43中。它们是切割元件的一种近似配合，但不是过盈配合。为了将切割元件21'固定到这些插口43中，在切割元件21与插口43之间引入一钎焊层45，并施加热量以实施装配钎焊。通过切割元件31的倒角区域39为钎焊连接提供特定的强度，从而为钎焊层45提供环形插口，以形成可靠的钎焊连接。在该钻头装配钎焊作业期间，PCD切割台23'和基体27'之间的原有钎焊连接40被保护而免受装配钎焊的热量以及来自装配钎焊材料本身的任何化学侵蚀。机械固定的Nb金属或合金层33'还提供了方便易于钎焊固定于钻头本体的材料。可以选择比PCD切割台23'或碳化物基体27'中任一种或两者更易于钎焊到钻头本体材料的材料。通过机械地固定到这两个部件，金属或合金层33'作为中间部件而将这两个部件（PCD切割台23'和碳化物基体27'）连接到钻头本体41上。同时作为保护罩来保护切割元件钎焊层40免受热量和化学降解的影响，否则在钎焊至钻头本体41的过程中，热量和化学降解会对其产生影响。

图7a、7b和8显示了切割元件的另一个实施例。在该实施例中，切割元件51包括借助于钎焊层60固定于圆柱形烧结碳化钨基体57的圆盘形PCD切割台53。PCD切割台53具有在围绕其边缘表面延伸的环形凹槽59，圆柱形烧结碳化钨基体57具有围绕其弯曲表面延伸的两个类似的彼此纵向间隔开的环形凹槽61。杯子63形状的Nb金属或合金层被拉制在切割元件21上，使得金属杯53的底座承坐在切割元件的顶部上，即PCD切割台53的顶部上（在示出的方向上），金属杯63的侧面承坐在PCD切割台53的侧面上，并沿着基体57的侧面向下部分延伸。在使用时，仅仅覆盖切割表面的金属表面被磨掉，露出下方的切割表面，因此金属表面不会不利地影响产品的磨损/切割性能。如同前述实施例一样，金属杯53抵靠下伏的基体57和PCD切割台53被冷等静压制（CIPed），使得金属杯63遵循下伏的基体57和切割台53的轮廓，尤其是遵循PCD切割台53上的凹槽59和碳化物基体57上的凹槽61的凹槽轮廓。如前所述，杯63和碳化钨基体57之间或者杯63和PCD切割台53之间没有化学结合，但是两者存在由金属杯63上以及碳化物基体57和PCD切割台53上的相配合凹陷（凹槽）产生的过盈配合或摩擦配合形成的机械结合。该实施例可以用图1-4的实施例所述的方式固定在如图5和6所示的钻头本体的插口中。

Claims (18)

1.一种复合部件，包括超硬切割台、基体和金属或合金层；超硬切割台具有第一表面，该超硬切割台的第一表面与基体的第一表面连接，金属或合金层邻接于切割台和基体的第二表面，从而围绕切割台和基体的第一表面之间的连接；（i）金属或合金层和（ii）与其相邻的切割台和基体的第二表面中的一个或两个，在形状上大体相配合，以防止其间的相对运动。

2.如权利要求1所述的复合部件，其中，金属或合金层和与其相邻的切割台和/或基体的一个或多个表面的接触表面均设置有凹陷和/或突起，这些凹陷和/或突起彼此大体相配合，以防止其间的相对运动。

3.如权利要求2所述的复合部件，其中，不但最接近基体和切割台的金属或合金层的表面，而且金属或合金层的相对表面，都具有包括凹陷和/或突起的轮廓，所述轮廓遵循切割台和/或基体上的凹陷和/或突起的轮廓。

4.如前述任一权利要求所述的复合部件，其中，金属或合金层的厚度和与其相邻的切割台和/或基体在金属或合金层的厚度方向上测量的尺寸之比最多为1:10。

5.如前述任一权利要求所述的复合部件，其中，金属或合金层的厚度最多为6mm。

6.如前述任一权利要求所述的复合部件，其中，超硬切割元件包括多晶金刚石（PCD）。

7.如前述任一权利要求所述的复合部件，其中，基体包括烧结碳化物。

8.如权利要求5所述的复合部件，其中，基体包括烧结金属碳化物。

9.如前述任一权利要求所述的复合部件，其中，切割台为大体上圆盘形，基体为大体上圆柱形，金属或合金层提供围绕并邻接于圆盘形超硬切割台的弯曲侧面的至少一部分和圆柱形基体的弯曲侧面的至少一部分的中空圆柱形形状，以便围绕切割台和基体之间的连接。

10.如权利要求8所述的复合部件，其中，金属或合金层为在切割元件周围拉制的杯子的形状，使得杯子的底座承坐在基体的底座上，杯子的侧面沿着圆柱形基体的弯曲侧面以及沿着圆盘形切割台的弯曲侧面的至少一部分延伸。

11.如权利要求8所述的复合部件，其中，金属或合金层为在切割元件周围拉制的杯子的形状，使得杯子的底座承坐在切割元件的顶部上，杯子的侧面沿着圆盘形切割台的弯曲侧面以及沿着圆柱形基体的弯曲侧面的至少一部分延伸。

12.一种利用金属或合金层保护超硬切割台与基体之间的连接的方法，该方法包括：（i）在超硬切割台和基体中的一个或两个上形成一个或多个凹陷和/或突起；（ii）设置金属或合金层，从而围绕切割台和基体之间的连接；（iii）使金属或合金层形成为跟随超硬切割台中或基体中或两者中的每个凹陷和/或突起的轮廓，从而在金属或合金层与超硬切割台或基体或两者之间形成过盈配合。

13.如权利要求12所述的方法，其中，使金属或合金层形成为跟随超硬切割台中或基体中或两者中的每个凹陷和/或突起的轮廓的步骤，通过冷等静压制进行。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中，形成金属或合金层的步骤不但使得面对下伏超硬切割台和/或基体的金属或合金层的表面遵循超硬切割台或基体或两者中的各个凹陷和/或突起的轮廓，而且也使得金属或合金层的相对表面遵循这些轮廓。

15.如权利要求12-14中任一权利要求所述的方法，还包括在形成金属或合金层之后的附加步骤：使金属或合金层结合到工具本体上，从而使切割台和基体相对于工具本体固定。

16.如权利要求12-15中任一权利要求所述的方法，其中，超硬切割台为大体上圆盘形，基体为大体上圆柱形。

17.如权利要求16所述的方法，其中，金属或合金层大体上为杯子形状，其设置成使得杯子的底座承坐在圆柱形基体的底座上或者切割台的顶部上，该方法包括：沿着圆柱形基体的弯曲侧面和圆盘形超硬切割元件的弯曲边缘拉制金属杯的侧面，以覆盖超硬切割元件和基体之间的连接。

18.如权利要求15或16所述的方法，其中，在超硬切割台和基体中的一个或两个上形成一个或多个凹陷和/或突起的步骤包括：在基体的弯曲表面上，或在超硬切割台的弯曲表面上，或者在两者上，形成环形凹槽。

Images