CN110449678B - 一种提高pdc与钢基体连接强度的钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，包括将钻头钢基体和PDC硬质合金段进行预处理；将预处理的PDC硬质合金段激光刻蚀处理后，将其依次进行镀钴和镀镍，使PDC硬质合金段形成钴镍复合镀层；在钻头钢基体上加工齿穴，并对齿穴圆周面拉丝处理后用丙酮清洗；在涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段圆周面和拉丝处理后的齿穴圆周面上涂覆单质硼和镍铈合金混合粉末；在涂有单质硼和镍铈合金混合粉末齿穴底面上放纤料后，将PDC硬质合金段放于齿穴内并在PDC与齿穴圆周面之间放钎料，得到钎焊装配组合件；将钎焊装配组合件放置于电阻炉中加热，随炉冷却至室温取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接，本发明提高了钎焊接头强度和PDC钻头使用寿命。

Description

一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法
技术领域
本发明涉及PDC与钻头钢基体的连接技术领域，具体涉及一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法。
背景技术
PDC钻头，即聚晶金刚石复合片钻头，是20世纪80年代钻井技术三大创新之一，具有高效优质的性能，广泛应用于石油勘探和地质钻井等领域，由于PDC钻头在井下作业时将承受破碎岩石时所产生的各种应力作用，要求钻头要有足够的强度和韧性，过去曾因PDC复合片与钻头钢基体之间钎焊质量不理想，而出现PDC复合片的脱落和碎裂，因此，PDC钻头在生产过程中的关键技术是如何提高PDC复合片与钻头钢基体的钎焊质量，尤其是提高钎焊强度。然而，PDC复合片在钎焊过程中不能超过760℃极限温度，否则PDC复合片的耐磨性将受影响，而低于这个温度的钎料，其抗剪强度和耐冲击韧性都不能满足聚晶金刚石复合片钎焊强度的要求。目前，PDC钻头的钎焊大多采用大面积包镶钎焊法，该工艺操作复杂，技术难度大，不易焊透，造成钎缝不饱满，产生气孔、夹渣等焊接缺陷，同时所用钎料与硬质合金、钢基体的热膨胀系数差别较大，钎焊接头残余应力较大，从而导致钎焊接头强度较低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，实现了常压下完成PDC与钻头钢基体之间的高强度连接，提高了PDC钻头使用寿命。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体和PDC硬质合金段依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段依次进行镀钴和镀镍处理，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层；
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴，并对齿穴圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆单质硼和镍铈合金混合粉末，备用；
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料后，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接。
进一步的，所述步骤二中对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路或网状纹路，所述条状纹路和网状纹路深度为0.05～1 mm，纹路间距1～4 mm。
进一步的，所述齿穴呈圆台状，所述齿穴的下底面大于上底面，且所述齿穴的母线与轴线夹角为0.5～2°。
进一步的，所述步骤三中在齿穴圆周面进行拉丝处理的方法为：将齿穴固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路。
进一步的，所述拉丝纹路为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路深度为0.2～0.8mm。
进一步的，所述步骤四中单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4～5：1。
进一步的，所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层厚度为0.1～1 mm，所述镀钴的钴层厚度与镀镍的镍层厚度的比例为1：3～5。
进一步的，所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺。
进一步的，所述圆盘形纤料和筒形钎料为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料。
进一步的，所述步骤六中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以10～20℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温20～40 min，然后，以10～20 ℃/min的升温速度升高至680～740 ℃，保温2～10 min。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过对PDC硬质合金段激光刻蚀处理从而在PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路或网状纹路，以及在激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段上涂覆复合镀覆钴镍层，再通过对钻头钢基体上齿穴拉丝处理，一方面降低镀覆应力和钎焊应力，提高钎料的润湿性和流铺性，增大接头钎焊面积，减少钎缝夹渣和气孔；另一方面防止PDC硬质合金段中钴的损失，避免PDC硬质合金段的热损伤，提高钎焊接头强度和PDC钻头使用寿命；
（2）本发明通过将齿穴设计为圆台状齿穴，有利于齿穴内部钎缝的排渣，进一步减少钎缝夹渣；
（3）本发明通过在PDC硬质合金段和钻头钢基体齿穴圆周面上涂覆单质硼和镍铈合金混合粉末，可以在钎焊时去除待焊表面的氧化膜，减少钎缝中夹渣和气孔，降低钎缝中的氧含量，提高钎缝质量；
（4）本发明钎料为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料，PDC复合片在钎焊过程中不能超过760℃极限温度，否则PDC复合片的耐磨性将受影响，而低于这个温度的钎料，其抗剪强度和耐冲击韧性都不能满足聚晶金刚石复合片钎焊强度的要求，选取熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料，焊接质量较好；
综上所述，本发明通过钎缝结构设计、连接表面改性和钎焊工艺的合理把握，增加了钎料的润湿性和流铺性，增大了接头钎焊面积，减少了钎缝气孔和夹渣，降低了钎焊接头残余应力，实现了常压下完成PDC与钻头钢基体之间的高强度连接，提高了PDC钻头使用寿命。
附图说明
图1是本发明钎焊装配装置分解结构示意图；
图2是本发明钎焊装配装置的主视剖视图；
图3是本发明PDC硬质合金段圆周表面为网状纹路的结构示意图；
图4是本发明PDC硬质合金段圆周表面为条状纹路的结构示意图；
图5是本发明DC硬质合金段圆周表面涂覆有钴镍复合层的结构示意图；
图6是本发明齿穴的结构示意图；
附图标记：1、钻头钢基体，2、齿穴，3、拉丝纹路，4、圆盘形钎料，5、筒形钎料，6、钴层，7、聚晶金刚石薄层，8、镍层，9、混合涂层，10、PDC硬质合金段，11、条状纹路，12、网状纹路，13、钴镍复合镀层。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如附图所示，本发明用于提高PDC与钻头钢基体连接强度采用的钎焊装配组合件包括在所述钻头钢基体1的中心处设置有齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，所述齿穴2的圆周表面经过拉丝处理形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，所述拉丝纹路3宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路3深度为0.2～0.8mm，且在拉丝纹路3的表面上涂覆有混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末；
所述PDC硬质合金段10圆周表面经过激光刻蚀处理刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.05～1 mm，纹路间距为1～4 mm，在所述条状纹路11或网状纹路12的外表面覆盖有双层涂层，所述双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层13以及在钴镍复合镀层13外表面涂覆的混合涂层9，进一步的，所述的PDC硬质合金段10上钴镍复合镀层的厚度为0.1～1 mm，所述钴镍复合镀层13由位于内层的钴层6与位于外层的镍层8组成，且所述钴层6与镍层8厚度的比例为1：3～5，所述PDC硬质合金段10的顶部为聚晶金刚石薄层7，在齿穴2底面设置有圆盘形钎料4以及在齿穴2圆周面设置有筒形钎料5，将PDC硬质合金段10扣合在齿穴2内组装成钎焊装配装置。
一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，主要包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体1和PDC硬质合金段10依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段10进行激光刻蚀处理，对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.05～1 mm，纹路间距1～4mm，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段10依次进行镀钴和镀镍处理，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层13，所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层13厚度为0.1～1 mm，所述镀钴的钴层6厚度与镀镍的镍层8厚度的比例为1：3～5，且所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺；
其中所述步骤二中镀钴的方法为化学镀钴，其主要步骤为：
1）、称取氯化钴粉末，将称取的氯化钴粉末全部溶解于蒸馏水中形成溶液A，其中所述蒸馏水的体积与氯化钴粉末总重量比例为34ml﹕1g；
2）、称取氯化亚锡粉末，将其全部溶解于蒸馏水中形成溶液C，并加入稀盐酸，调节溶液C的PH值为1～3，其中所述氯化亚锡粉末的重量为氯化钴粉末重量的50%，所述蒸馏水体积与氯化亚锡粉末总重量的比例为65ml﹕1g；
称取氯化钯粉末，将其全部溶解于蒸馏水中形成溶液D，并加入稀盐酸，调节溶液D的PH值为3～5，其中所述氯化钯粉末的重量为氯化钴粉末重量的2%，所述蒸馏水的体积与氯化钯粉末总重量的比例为2000ml﹕1g；
称取氢氧化钠粉末，将其全部溶解于蒸馏水中形成溶液E，其中所述氢氧化钠粉末为氯化钴粉末重量的20%，所述蒸馏水的体积与氢氧化钠粉末总重量的比例为150ml﹕1g；
将溶液C、溶液D和溶液E置于15～25℃下，恒温备用；
3）、量取溶液C、溶液D和溶液E，将激光刻蚀后的PDC硬质合金段依次浸入溶液C、溶液D和溶液E中分别进行敏化、活化和解胶处理，然后，将解胶后的PDC硬质合金段进行蒸馏水冲洗至中性，吹干备用；
所述敏化、活化和解胶处理均在15～25℃下，恒温保持8～10min；
4）、依次称取次亚磷酸钠粉末、柠檬酸钠粉末、氯化铵粉末，将其全部溶解于溶液A中形成溶液B，将溶液B置于15～25℃下，恒温备用；
其中所述次亚磷酸钠粉末重量为氯化钴粉末重的66.6 %，所述柠檬酸钠粉末重量为氯化钴粉末重量的2.5倍，所述氯化铵粉末的重量为氯化钴粉末重量的1.6倍；
5）、量取溶液B，并加入溶液E形成化学镀钴溶液F，通过改变溶液E与溶液B的比例，调节溶液F的PH值为9～10；将解胶处理后的PDC硬质合金段浸入化学镀钴溶液F中，在80～95℃温度下恒温保持1～2h，取出后蒸馏水冲洗至中性，得到化学镀钴的PDC硬质合金段。
其中所述步骤二中镀镍的方法为电镀镍，主要步骤为：
a、称取氯化镍粉末，所述氯化镍粉末与氯化钴粉末的质量比为：150～200：28～32，将称取的氯化镍粉末全部溶解于蒸馏水中形成溶液G，所加蒸馏水的体积与氯化镍粉末总质量的比例为4ml﹕1g；
b、依次称取硫酸镍粉末、硼酸粉末、十二烷基硫酸钠粉末，将其全部溶解于溶液G中形成电镀镍溶液H，并加入稀盐酸，调节溶液H的PH值为3～4，将溶液H置于15～25℃下，恒温备用；
其中所述硫酸镍粉末重量为氯化镍粉末重量的20%，所述硼酸粉末重量为氯化镍粉末重量的16%，所述十二烷基硫酸钠粉末重量为氯化镍粉末重量的0.2 %；
c、将电镀镍溶液H置于电镀槽中，将镀钴后的PDC硬质合金段浸入电镀镍溶液H中电镀镍，电镀温度25～50 ℃，电流密度为1～5 A/dm2；
d、将电镀镍后的PDC硬质合金段进行冲洗至中性，吹干备用。
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，并对齿穴2圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴2圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
其中进行拉丝处理的方法为：将齿穴2固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路深度为0.2～0.8mm。
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末，其中所述单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4～5：1。
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件，其中所述圆盘形纤料4和筒形钎料5为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接，其中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以10～20 ℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温20～40min，然后，以10～20 ℃/min的升温速度升高至680～740 ℃，保温2～10 min。
实施例1：
一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，主要包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体1和PDC硬质合金段10依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段10进行激光刻蚀处理，对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.05 mm，纹路间距1mm，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段10依次进行化学镀钴和电镀镍处理，所述化学镀钴、电镀镍的方法如上所述，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层13，所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层13厚度为0.1mm，所述镀钴的钴层6厚度与镀镍的镍层8厚度的比例为1：3，且所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺；
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，并对齿穴2圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴2圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
其中进行拉丝处理的方法为：将齿穴2固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.2mm，拉丝纹路深度为0.2mm。
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末，其中所述单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4：1。
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件，其中所述圆盘形纤料4和筒形钎料5为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接，其中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以10 ℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温20 min，然后以10℃/min的升温速度升高至680 ℃，保温2 min。
实施例2：
一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，主要包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体1和PDC硬质合金段10依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段10进行激光刻蚀处理，对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.08 mm，纹路间距2mm，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段10依次进行化学镀钴和电镀镍处理，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层13，所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层13厚度为0.5 mm，所述镀钴的钴层6厚度与镀镍的镍层8厚度的比例为1：4，且所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺；
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，并对齿穴2圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴2圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
其中进行拉丝处理的方法为：将齿穴2固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.3mm，拉丝纹路深度为0.5mm。
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末，其中所述单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4：1。
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件，其中所述圆盘形纤料4和筒形钎料5为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接，其中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以15℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温30min，然后以15/min的升温速度升高至710 ℃，保温7 min。
实施例3：
一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，主要包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体1和PDC硬质合金段10依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段10进行激光刻蚀处理，对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.05～1 mm，纹路间距1～4mm，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段10依次进行化学镀钴和电镀镍处理，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层13，所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层13厚度为1 mm，所述镀钴的钴层6厚度与镀镍的镍层8厚度的比例为1：5，且所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺；
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，并对齿穴2圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴2圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
其中进行拉丝处理的方法为：将齿穴2固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.5mm，拉丝纹路深度为0.8mm。
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末，其中所述单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为5：1。
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件，其中所述圆盘形纤料4和筒形钎料5为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接，其中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以20 ℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温40 min，然后，以20 ℃/min的升温速度升高至740 ℃，保温10 min。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将钻头钢基体和PDC硬质合金段依次进行打磨、碱洗、酸洗、丙酮擦洗和蒸馏水冲洗，风干备用；
步骤二、将步骤一风干后的PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理，将激光刻蚀处理后的PDC硬质合金段依次进行镀钴和镀镍处理，使PDC硬质合金段形成一层钴镍复合镀层；
对PDC硬质合金段进行激光刻蚀处理的方法为：采用激光将PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路或网状纹路；
步骤三、在步骤一风干后的钻头钢基体上加工齿穴，所述齿穴呈圆台状，所述齿穴的下底面大于上底面，且所述齿穴的母线与轴线夹角为0.5～2°，并对齿穴圆周面进行拉丝处理，然后将拉丝处理后的齿穴圆周面进行丙酮清洗，风干备用；
步骤四、在步骤二得到的涂覆有钴镍复合镀层的PDC硬质合金段的圆周表面和步骤三得到的拉丝处理后的齿穴圆周面上均匀涂覆单质硼和镍铈合金混合粉末，备用；
步骤五、在涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的齿穴内的底面上放置圆盘形纤料后，将涂覆有单质硼和镍铈合金混合粉末的PDC硬质合金段放置于齿穴内，并在PDC硬质合金段与齿穴圆周面之间放置筒形钎料，得到钎焊装配组合件；
步骤六、将步骤五中得到的钎焊装配组合件放置于电阻炉中按程序控制加热，然后随炉冷却至室温，取出装配组合件，完成PDC与钢基体的高强度连接。
2.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述条状纹路和网状纹路深度为0.05～1 mm，纹路间距1～4 mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述步骤三中在齿穴圆周面进行拉丝处理的方法为：将齿穴固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路。
4.根据权利要求3所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述拉丝纹路为乱纹、波纹、螺纹中的一种，且所述拉丝纹路宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路深度为0.2～0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述步骤四中单质硼和镍铈合金混合粉末中，单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4～5：1。
6.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述PDC硬质合金段上钴镍复合镀层厚度为0.1～1 mm，所述镀钴的钴层厚度与镀镍的镍层厚度的比例为1：3～5。
7.根据权利要求1或6所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述镀镍处理后镍层中均匀分布有镍刺。
8.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述圆盘形纤料和筒形钎料为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料。
9.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钢基体连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述步骤六中电阻炉按程序控制加热的参数为：控制电阻炉以10～20 ℃/min的升温速度升高至600 ℃，保温20～40 min，然后，以10～20 ℃/min的升温速度升高至680～740 ℃，保温2～10 min。
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