CN103406538B - 孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉及用其制造胎体的方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉,其由以下组分混合而成:1）由按质量百分比计的以下组分构成的包裹粉料：铸造碳化钨：20-30%；单晶碳化钨：25-35%；钨粉：5-15%；铜粉：15-25%；镍粉：5-15%；锰粉：1-10%；锌粉：1-10%；钴粉：1-10%；</b><b>2</b><b>）金刚石，其体积比占上述包裹粉料的17.5%-30%。本发明还公开了一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体的制造方法，其包括以下工艺步骤:1)混合；2)造粒；3)装料;4)烧结;5)保温;6)冷却,得到孕镶柱胎体。本发明的孕镶柱胎体粉具有良好的耐磨性、硬度和把持力度。该制造方法使金刚石在胎体粉中分布均匀、包裹可靠。</b>

Description

孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉及用其制造胎体的方法

技术领域

本发明涉及一种合金材料及其制备方法，具体涉及一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉及用其制造胎体的方法。

背景技术

孕镶金刚石钻头是将较细的金刚石颗粒分布到钻头胎体中，钻进时，随着胎体的磨损,金刚石会不断出露克取岩石,具有抗压能力大、抗磨能力强、抗冲击能力较好等特点。但是由于现有技术中烧结出的孕镶柱存在成形质量不高及金刚石颗粒在胎体料中的分布无规律的缺点，导致孕镶柱硬度等性能不均匀而且包裹并不可靠，把持力度不够，容易脱落而影响孕镶金刚石钻头的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，具有良好的耐磨性、硬度和把持力度。

本发明的第二个目的是为了提供一种用本发明的胎体粉的制造孕镶金刚石用孕镶柱胎体的方法,使金刚石在胎体粉中分布均匀、包裹可靠。

实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，

孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其特征在于其由以下组分混合而成:

1）由按质量百分比计的以下组分构成的包裹粉料：

铸造碳化钨：20-30%，其粒度为:50um以下；

单晶碳化钨：25-35%，其粒度为:800目以下；

钨粉：5-15%，其粒度为:50um以下；

铜粉：15-25%，其粒度为:400目以下；

镍粉：5-15%，其粒度为:800目以下；

锰粉：1-10%，其粒度为:800目以下；

锌粉：1-10%，其粒度为:400目以下；

钴粉：1-10%，其粒度为:400目以下；

上述组分的质量百分比之和为100%；

2）金刚石，其体积比占上述包裹粉料的17.5%-30%，其粒度为:20-25目。

优选的，在上述胎体粉中，金刚石浓度为70-120%。

孕镶钻头使用浓度来表示金刚石在胎体中的含量，它是影响孕镶钻头性能的重要结构参数。浓度的算法沿用砂轮制造业的"400%浓度制"，钻头用金刚石的数量一般以浓度表示,即每一立方厘米金刚石层含4.4克拉金刚石,也就是说,金刚石约占胎体的1/4作为100%的浓度,全部都是金刚石时，浓度为400%。本发明优选金刚石浓度为70%～120%，过高了将影响胎体的包镶能力和钻速。

优选的，本发明效果最好的实施例中，按质量百分比计，所述铸造碳化钨为25%，单晶碳化钨30%，钨粉为5%，铜粉为20%，镍粉为5%，锰粉为5%，锌粉为5%，钴粉为5%；金刚石体积比占上述包裹粉料的17.5%-30%。

其中，铸造碳化钨外观形状为多角圆滑颗粒，属于WC和W2C的共晶体结构，具有耐高温、耐磨、抗冲击等特性。单晶碳化钨完全碳化的合金粉，外观呈浅灰色疏松粉末，多角颗粒，组织结构均匀、结晶颗粒大，热稳定性能好，抗冲击能力强。

优选的，铸造碳化钨的粒度为:10-40um；碳化钨的粒度为:100-800目；钨粉的粒度为:10-40um；铜粉的粒度为:100-400目；镍粉的粒度为:100-800目；锰粉的粒度为:100-800目；锌粉的粒度为:100-400目；钴粉的粒度为:100-400目；金刚石的粒度为:20-25目。

优选的，铸造碳化钨的粒度为:20um；单晶碳化钨的粒度为:200目；钨粉的粒度为:30um；铜粉的粒度为:200目；镍粉的粒度为:400目；锰粉的粒度为:500目；锌粉的粒度为:300目；钴粉的粒度为:100目；金刚石的粒度为:20目。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体的制造方法，其包括以下工艺步骤:

1)混合：将除金刚石以外的各组分按照本发明的第一个目的中的比例混合均匀；

2)造粒：将混合好的粉料按重量每9克为一份，每一份粉料包裹一颗金刚石,然后进行造粒；

3)装料：将造粒好的材料装到模具中压实;

4)烧结：将装好料的模具放入到热压烧结机中进行烧结，烧结温度900-1200℃，压强2-15MPa;

5)保温：烧结完成后，上述装有料的模具继续在热压烧结机中保温10-20分钟;

6)冷却：将上述装有料的模具取出，冷却至室温，即可出模,得到孕镶柱胎体。

本发明的有益效果在于：

本发明的采用铸造碳化钨，单晶碳化钨，钨粉，铜粉，镍粉，锰粉，锌粉，钴粉，金刚石为原料，这几种原料之间的性能相互补充，因此，得到的钻头胎体粉具有良好的耐磨性、硬度和把持力度。本发明采用热压工艺，相比无压浸渍工艺，孕镶柱的压实密度提高了30%；同时造粒工艺保证了金刚石在胎体粉中分布均匀、包裹可靠。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

下述组分中的百分率%为重量占比率。

实施例1：

一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其由以下组分混合而成:

1）由按质量百分比计的以下组分构成的包裹粉料：铸造碳化钨：25%，其粒度为:50um；单晶碳化钨：30%，其粒度为:800目；钨粉：5%，其粒度为:50um；铜粉：20%，其粒度为:400目；镍粉：5%，其粒度为:800目；锰粉：5%，其粒度为:800目；锌粉：5%，其粒度为:400目；钴粉：5%，其粒度为:400目；

2）金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%，其粒度为:20-25目。在上述胎体粉中，金刚石浓度为100%。

一种孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体的制造方法，其包括以下工艺步骤:

1)混合：将除金刚石以外的各组分按照上述配方中的比例混合均匀；

2)造粒：将混合好的粉料按重量每9克为一份，每一份粉料包裹一颗金刚石,然后进行造粒；

3)装料：将造粒好的材料装到模具中压实;

4)烧结：将装好料的模具放入到热压烧结机中进行烧结，烧结温度900-1200℃，压强2-15MPa;

5)保温：烧结完成后，上述装有料的模具继续在热压烧结机中保温10-20分钟;

6)冷却：将上述装有料的模具取出，冷却至室温，即可出模,得到孕镶柱胎体。

实施例2：

本实施例的特点是：所述铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：25%；钨粉：10%；铜粉：20%；镍粉：10%；锰粉：2%；锌粉：5%；钴粉：8%；金刚石体积比占上述包裹粉料的30%。在上述胎体粉中，金刚石浓度为120%。铸造碳化钨的粒度为:20um；单晶碳化钨的粒度为:200目；钨粉的粒度为:30um；铜粉的粒度为:200目；镍粉的粒度为:400目；锰粉的粒度为:500目；锌粉的粒度为:300目；钴粉的粒度为:100目；金刚石的粒度为:20目。其他与具体实施例1相同。

实施例3：

本实施例的特点是：所述铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：25%；钨粉：10%；铜粉：20%；镍粉：5%；锰粉：4%；锌粉：6%；钴粉：10%；金刚石体积比占上述包裹粉料的17.5%。在上述胎体粉中，金刚石浓度为70%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例4：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：30%；单晶碳化钨：25%；钨粉：5%；铜粉：15%；镍粉：5%；锰粉：10%；锌粉：1%；钴粉：9%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例5：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：25%；单晶碳化钨：25%；钨粉：5%；铜粉：25%；镍粉：5%；锰粉：5%；锌粉：5%；钴粉：5%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例6：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：35%；钨粉：5%；铜粉：20%；镍粉：5%；锰粉：5%；锌粉：9%；钴粉：1%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例7：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：25%；钨粉：15%；铜粉：15%；镍粉：15%；锰粉：1%；锌粉：7%；钴粉：2%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例8：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：25%；钨粉：5%；铜粉：25%；镍粉：10%；锰粉：2%；锌粉：3%；钴粉：10%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

实施例9：

本实施例的特点是：铸造碳化钨：20%；单晶碳化钨：30%；钨粉：10%；铜粉：20%；镍粉：5%；锰粉：3%；锌粉：10%；钴粉：2%；金刚石：体积比占上述包裹粉料的25%。其他与具体实施例1或2相同。

上述实施例1-9的包裹粉料的配方统计表可参见表1。

表1配方统计表

对上述实施例1-9中的钻头进行密度、硬度、磨耗比等性能进行测试，测试结果见表2：

表2产品的性能参数表

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其特征在于其由以下组分混合而成:

1)由按质量百分比计的以下组分构成的包裹粉料：

铸造碳化钨：20-30％，其粒度为:50μm以下；

单晶碳化钨：25-35％，其粒度为:800目以下；

钨粉：5-15％，其粒度为:50μm以下；

铜粉：15-25％，其粒度为:400目以下；

镍粉：5-15％，其粒度为:800目以下；

锰粉：1-10％，其粒度为:800目以下；

锌粉：1-10％，其粒度为:400目以下；

钴粉：1-10％，其粒度为:400目以下；

上述组分的质量百分比之和为100％；

2)金刚石，其体积比占上述包裹粉料的17.5％-30％，其粒度为:20-25目；金刚石浓度为70-120％。

2.根据权利要求1所述的孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其特征在于：按质量百分比计，所述铸造碳化钨为25％，单晶碳化钨30％，钨粉为5％，铜粉为20％，镍粉为5％，锰粉为5％，锌粉为5％，钴粉为5％；其中，金刚石的体积比占上述包裹粉料的17.5％-30％。

3.根据权利要求1所述的孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其特征在于：铸造碳化钨的粒度为:10-40μm；单晶碳化钨的粒度为:100-800目；钨粉的粒度为:10-40μm；铜粉的粒度为:100-400目；镍粉的粒度为:100-800目；锰粉的粒度为:100-800目；锌粉的粒度为:100-400目；钴粉的粒度为:100-400目；金刚石的粒度为:20-25目。

4.根据权利要求1所述的孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体粉，其特征在于：铸造碳化钨的粒度为:20μm；单晶碳化钨的粒度为:200目；钨粉的粒度为:30μm；铜粉的粒度为:200目；镍粉的粒度为:400目；锰粉的粒度为:500目；锌粉的粒度为:300目；钴粉的粒度为:100目；金刚石的粒度为:20目。

5.孕镶金刚石钻头用孕镶柱胎体的制造方法，其包括以下工艺步骤:

1)混合：将除金刚石以外的各组分按照权利要求1中的比例混合均匀；

2)造粒：将混合好的粉料按重量每9克分为一份，每一份粉料包裹一颗金刚石,然后进行造粒；

3)装料：将造粒好的材料装到模具中压实；

4)烧结：将装好料的模具放入到热压烧结机中进行烧结，烧结温度900-1200℃，压强2-15MPa；

5)保温：烧结完成后，上述装有料的模具继续在热压烧结机中保温10-20分钟；

6)冷却：将上述装有料的模具取出，冷却至室温，即可出模,得到孕镶柱胎体。