CN111058774A - 一种用于钻进砂石土层的截齿及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于钻进砂石土层的截齿及其制备方法，所述截齿包括硬质合金头和基体，所述基体表面制备有镍基自熔合金涂层，所述合金涂层下方的所述基体表面制备有包括交叉条纹、横条纹和竖条纹在内的条纹织构类型中的至少一种，所述合金涂层中部凸起，所述合金涂层的表层包含固体润滑剂。本发明从基体表面结构、涂层结构以及润滑剂引入等角度对截齿进行专门设计，制备工艺简单，具备优异的耐磨性和韧性，适用于硬度相对较低的砂石土层钻进，可实现截齿更长的服役寿命。

Description

一种用于钻进砂石土层的截齿及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地质钻探设备工具及其制备方法，具体更涉及一种用于钻进砂石土层的截齿及其制备方法。

背景技术

截齿在地质钻进机具上被广泛使用。截齿通常包括硬质合金头和基体两部分，硬质合金头用于破碎岩土层，而基体的作用在于固定硬质合金头。在钻进过程中，基体由于与岩土层的接触和摩擦会导致磨损的产生。基体通常采用韧性较好的调质态42CrMo等材料，为了确保硬质合金头始终固定于基体中，就要解决基体的磨损问题。在硬质岩层钻进时，通常选取高等级的硬质合金头，同时基体表面也要采用堆焊的方法在基体表面进行堆焊包含WC等较厚的高硬度焊条。

对于建筑等工程中常见的砂石土层来说，由于不是整块岩层，而是大小不等的石块和砂土的混合体，其硬度值相对较低，截齿可以选用等级相对较低的硬质合金头，截齿基体也并不需要采用如堆焊包含WC等硬质焊条的极高硬度涂层来保护。由于焊条或焊丝堆焊过程的高温作用和大范围熔池效应会对截齿基体产生较厚的热影响区域，使得基体的韧性得到降低，影响截齿基体的服役寿命，而较厚的焊层也可能会因为厚度的原因而易于出现崩裂，进而使得对基体的保护降低，这在砂石土层钻进过程中体现更为明显。目前对截齿基体的保护思路大都是采用硬度和耐磨性更好的焊条。虽然摩擦学理论已证明润滑对减磨的效果更好，但堆焊往往受限于焊条材料和焊条尺寸，存在成本和工艺控制难度，因此难以实现润滑的引入。另一方面，堆焊焊条时会出现相邻焊条之间的沟壑和起伏，进而焊条与砂土层之间接触面积加大，易于发生磨粒磨损，而焊条的高粗糙度表面，还会与砂石涂层中的砂石加大摩擦，在一定程度上引起偏磨，还可能会出现应该由硬质合金头完成的钻进工作，被基体表面的焊条涂层所部分代替的非正常和不利现象，进而甚至可能出现焊层开裂或剥落，不利于截齿的有效钻进。

因此，针对大量砂石土层的钻进，开发一种兼顾韧性和耐磨性，并且可以在服役过程中有效钻进的截齿非常的重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钻进砂石土层的截齿及其制备方法，从基体表面结构、涂层结构、润滑剂引入以及制备工艺等角度进行专门设计，获得一种适用于硬度相对较低的砂石土层钻进所需的截齿，使其具备优异的基体结合力、耐磨性和韧性，来实现截齿更长的服役寿命。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种用于钻进砂石土层的截齿，包括硬质合金头和基体，所述基体表面制备有镍基自熔合金涂层，所述合金涂层下方的所述基体表面制备有包括交叉条纹、横条纹和竖条纹在内的条纹织构类型中的至少一种，所述合金涂层中部凸起，所述合金涂层的表层包含固体润滑剂。

所述条纹织构类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且在不同织构类型条纹边界处相互连接，所述条纹均为沿截齿基体外圆面平行分布的弧线或直线。

任一所述织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距不少于1000微米。

所述基体和所述合金涂层之间存在过渡层，所述过渡层的厚度为100-500微米，所述过渡层内涂层与基体之间存在金属元素的相互扩散和渗透，所述扩散和渗透层的厚度为0.1-5微米，所述过渡层为合金涂层与基体共存的织构条纹区域。通过对所述扩散和渗透层的厚度限定，间接限制了涂层重熔过程的工艺，确保了涂层和基体的结合力，同时也保证了其过渡层优异的韧性。

所述合金涂层为镍基自熔合金涂层，其化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.3%～1.0 %，铬12%～27%，硅3.0%～6.5%，硼3.0%～6.5%，铁 <8%，余量为镍，所述镍基自熔合金涂层粉末包括细粉和粗粉，所述细粉的粒度范围为30-50微米，所述粗粉的粒度范围为30-100微米。

所述合金涂层的表面粗糙度Ra不超过0.2微米，所述合金涂层的硬度不低于55HRC。

所述合金涂层中部凸起处厚度为1-5 mm，所述合金涂层其它位置的厚度不低于0.5 mm。

所述固体润滑剂处于所述合金涂层的表层0.3 mm厚度范围内。

所述固体润滑剂的添加比例为5%-20%，所述固体润滑剂的平均粒度值不超过50微米，所述固体润滑剂为采用纳米镍粉包覆的石墨粉和采用纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的混合粉末，所述纳米镍粉包覆的石墨粉和采用纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的比例按质量百分比计不超过1:1。

一种用于钻进砂石土层的截齿的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）采用钎焊工艺将硬质合金头固定在截齿基体中；

（2）采用喷砂工艺对截齿基体后续需要制备合金涂层对应的基体部位进行粗化处理，利用金属挡板先对非粗化处理区域进行遮挡，最终获得粗糙度Ra不低于5微米的表面；

（3）将截齿基体安装在旋转夹具上后置于激光处理设备平台上，采用激光在上一步进行粗化处理的基体部位制备条纹织构，并根据需要对截齿基体进行相应旋转，根据需要分别制备包括交叉条纹、横条纹和竖条纹在内的条纹织构类型中的至少一种，条纹织构类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且在不同织构类型条纹边界处相互连接，条纹均为平型分布的短直线段，任一织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距不少于1000微米；

（4）采用高压氮气喷枪对上一步获得的截齿表面织构条纹位置进行喷气冲击，使得织构条纹中的残留碎屑粉末得到彻底清理；

（5）采用热喷焊工艺在上一步获得的截齿基体外表面制备镍基合金涂层：首先对绕基体轴线方向旋转状态下的截齿基体外表面进行预加热至100-200℃，接着采用热喷涂设备根据需要进行镍基合金涂层粉末的喷涂，首先进行厚度不超过0.5mm的细粉的喷涂，然后进行粗粉的喷涂，最终获得中间凸起形状的喷涂层；然后采用机械混合的方式根据需要将固体润滑剂按比例与镍基合金涂层粉末混合均匀，并采用热喷涂设备喷涂在镍基合金涂层粉末喷涂层的表层，获得需要厚度的包含固体润滑剂的镍基合金涂层粉末喷涂层；最后采用火焰加热或感应加热的方式对获得的热喷涂层进行加热重熔处理，当表层获得光亮镜面时停止加热，在对凸起部位附近的喷涂层进行重熔处理时：对于火焰加热重熔，要根据喷涂层凸起部位附近的轮廓高低对火焰的位置进行调整，以确保火焰与涂层表面的距离保持不变，然后通过调整火焰对不同位置的加热时间来实现不同部位都得到充分的重熔，对于感应加热重熔，可采用同一感应加热线圈对整个凸起部位附近的喷涂层进行加热，根据凸起部位表面与加热线圈的距离变化来调整感应线圈的功率和加热时间来使得不同部位喷涂层均达到同样的加热温度范围；

（6）对上一步获得的制备有镍基合金涂层的截齿表面涂层进行打磨抛光，使得粗糙度Ra不超过0.2微米，镍基自熔合金涂层中间凸起处厚度最大，涂层厚度为1-5 mm，所述镍基自熔合金涂层在其它位置的厚度不低于0.5 mm，从而获得一种用于钻进砂石土层的截齿。

与现有技术相比，本发明申请技术方案的优点在于：

1.本发明申请通过多方面综合设计，获得的截齿具有更好的结合强度和更好的韧性。针对基体表面的厚涂层的结合强度和韧性问题，本发明采用了基体表面制备织构结构，并从织构条纹深度和织构条纹的排布两方面进行了专门设计。一方面，不同于常见的深度在数十微米左右，甚至是低于10微米的织构条纹深度，本发明申请技术方案的条纹织构的深度为100-500微米，如此大深度的条纹设计，不是从常见的粗糙度角度来改善涂层和基体的结合力，而是另辟蹊径，引入了数百微米厚的过渡层来连接基体和涂层，通过显著提高涂层和基体的接触面积，在该织构条纹深度范围内为形成涂层和基体共存的过渡层提供了保证，并在后期加热重熔过程中在过渡层的基体-涂层界面上形成较厚的元素共渗，进一步提高过渡层的结合力；底层采用合金涂层细粉的处理使得合金粉末可以充分进入织构条纹的底部，涂层的结合力和韧性得到进一步改善，而由织构数百微米深度条纹织构与条纹中合金涂层的交替共存的特殊结构，显著区别于常规的金属过渡层或成分渐变梯度过渡层，通过采用大尺度条纹织构的处理，形成了一个在同一深度区域内“基体-涂层”间隔交替共存的数百微米厚度的特殊过渡层，由于该过渡层呈现规律性交错连接的共存形式，在基体与涂层之间形成了成分和硬度的过度梯度，作为表层硬质厚涂层的过渡层，有利于应力的释放和韧性的改善，可以获得较厚的喷焊合金涂层；另一方面，现有技术中过渡层实现了涂层和基体之间的上下单向结合，而本发明技术方案中层不同类型织构条纹交替分布且不同类型条纹边界处相互连接，后期形成的过渡将涂层和基体之间的结合拓展成为了上下、左右的空间结合，从使得在各种工况条件下钻进，受力方向各不相同时，都可以通过过渡层得到基体的有效支撑，涂层与基体之间都可以牢固结合。

2. 本发明通过引入固体润滑剂，使得截齿的耐磨性的显著改善。本发明采用热喷焊的工艺，结合镍基合金涂层的相对高硬度和润滑剂的润滑性，在韧性较好的镍基合金涂层表面引入“石墨和纳米二氧化硅”的固体润滑剂，采用纳米镍粉包覆固体润滑剂使得合金涂层的质量得到保证，软质易转移粘附的石墨和硬质纳米二氧化硅两种润滑剂相互配合，显著降低镍基合金涂层与砂石土层之间的磨损剧烈程度，使得原本应该由硬质合金头承担的钻进工作可以交由硬质合金头来完成，可以更好的适应砂石土层的掘进。

3. 本发明在防偏磨方面和工艺方面还有其他优势。截齿表面涂层中间凸起结构可以减少截齿基体与岩土层接触的面积，从而更好地实现自由旋转，避免偏磨的出现，更好地保护基体。涂层润滑剂和涂层凸起结构的结合，加大了润滑剂的存在纵深，可以延长润滑剂作用效果。与截齿表面常见的堆焊处理相比，利用热喷焊工艺显著降低对基体的热影响程度，减少对基体韧性的影响，更好的承受砂石涂层钻进过程中砂石的冲击。制备工艺中采用先粗化后织构，确保织构的有效性，防止织构被破坏，确保涂层与基体的良好结合。

附图说明

图1是本发明截齿的整体结构示意图。

图2是本发明截齿基体的结构示意图。

图3是图2中本发明截齿基体织构条纹结构的放大示意图。

具体实施方式

参见图1所示，本发明的一种用于钻进砂石土层的截齿，包括硬质合金头2和基体1，所述基体1表面制备有镍基自熔合金涂层3，所述合金涂层3可以覆盖整个截齿基体下部至硬质合金头，也可以只是有一定宽度的涂层，具体可结合实际成本控制进行确定。参见图2和图3，所述合金涂层3下方的所述基体1表面制备有包括交叉条纹43、横条纹41和竖条纹42在内的条纹织4类型中的至少一种，所述合金涂层3中部凸起，厚度最大，合金涂层3厚度从中部凸起向基体的上下两侧逐步减小，所述合金涂层3的表层包含固体润滑剂。

不同于截齿产品惯用的堆焊硬质合金焊条的表面强化处理方式，本发明重点从润滑的角度出发，结合镍基合金涂层的相对高硬度和润滑剂的润滑性，在韧性较好的镍基合金涂层表面引入“石墨和纳米二氧化硅”的固体润滑剂，软质易转移粘附的石墨和硬质纳米二氧化硅两种润滑剂相互配合，显著降低镍基合金涂层与砂石土层之间的磨损剧烈程度，更好的适应砂石土层的钻探和掘进。

所述条纹织构4类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且在不同织构类型条纹边界处相互连接，所述条纹均为沿截齿基体外圆面平行分布的弧线或直线。多种织构类型条纹共存时，可以利用不同条纹织构的条纹方向的差异，以及利用不同织构类型条纹交替分布且在条纹末端相互连接时对涂层的共同结合作用，来更好的改善截齿在砂石涂层钻进过程中合金涂层所承受的应力，进而改善合金涂层的韧性及与基体之间的结合力。

任一所述织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距相等且不少于1000微米。进一步的，条纹深度可以选取100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米和500微米，宽度可以选取100微米、200微米、300微米、350微米、400微米、450微米和500微米，条纹间距可以选取1000微米、3000微米、5000微米和10000微米。

所述基体1和所述合金涂层3之间存在过渡层，所述过渡层内涂层与基体之间存在金属元素的相互扩散和渗透，所述扩散和渗透层的厚度为0.1-5微米，所述过渡层为合金涂层与基体共存的织构条纹区域。过渡层的形成是由于合金涂层粉末在喷涂过程进入到基体表面织构条纹中并充满，在后续喷涂层重熔过程中，与基体形成冶金结合，进而在该织构条纹区域同一深度范围内形成的基体与合金涂层共存的特殊过渡层。该过渡层的设计不仅在成分上显著区别于涂层领域常用的纯金属过渡层或者成分渐变梯度涂层，而且在尺度上现有技术中涂层和基体之间的过渡层通常从数百纳米到数微米不等，而本发明中合金涂层与基体共存的织构条纹区域的过渡层则达到了数百微米厚度，加上还有一定厚度的所述扩散和渗透层的存在，很好的实现了对基体和合金涂层两者之间的连接，该厚度刚好是通过对织构条纹的很好利用来实现的。

所述条纹深度和宽度的选取可以确保合金涂层粉末在喷涂时可以充分进入织构条纹的底部，使涂层的结合力和韧性得到进一步改善，同时使得基体表面织构条纹中存在一定量的合金涂层，而由织构数百微米深度条纹织构与条纹中合金涂层的交替共存的特殊结构，既在基体与涂层之间形成了一个在同一深度区域内“基体-涂层”间隔交替共存的特殊层，可以显著改善涂层和基体之间的结合力，还可以形成中等硬度的过度梯度，作为表层硬质厚涂层的过渡层，有利于应力的释放和韧性的改善。

所述合金涂层3为镍基自熔合金涂层，其化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.3%～1.0 %，铬12%～27%，硅3.0%～6.5%，硼3.0%～6.5%，铁 <8%，余量为镍，所述镍基自熔合金涂层粉末包括细粉和粗粉，所述细粉的粒度范围为30-50微米，该粒度的控制使得粉末可以充分喷涂进入织构条纹的底部，所述粗粉的粒度范围为30-100微米。

所述合金涂层3的表面粗糙度Ra不超过0.2微米，所述合金涂层3的硬度不低于55HRC。该粗糙度条件下可以减小与砂石土层的摩擦阻力，使得截齿基体可以自由旋转，避免偏磨，进而使得硬质合金头能够根据实际工况需要自由旋转，更好的实现有效钻进。

所述合金涂层3中部凸起处厚度为1-5 mm，所述合金涂层3其它位置的厚度不低于0.5 mm。

进一步的，所述合金涂层3中部凸起处厚度可选为1 mm，所述合金涂层3厚度最小处位置的厚度可选为0.5 mm，其它位置平缓过渡连接；所述合金涂层3中部凸起处厚度可选为5 mm，所述合金涂层3厚度最小处位置的厚度可选为1 mm，其它位置平缓过渡连接；所述合金涂层3中部凸起处厚度可选为4 mm，所述合金涂层3厚度最小处位置的厚度可选为1.2mm，其它位置平缓过渡连接；所述合金涂层3中部凸起处厚度可选为3 mm，所述合金涂层3厚度最小处位置的厚度可选为0.8 mm，其它位置平缓过渡连接。

所述固体润滑剂处于所述合金涂层3的表层0.3 mm厚度范围内。

所述固体润滑剂的添加比例为5%-20%，所述固体润滑剂的平均粒度值不超过50微米，所述固体润滑剂为采用纳米镍粉包覆的石墨粉和采用纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的混合粉末，所述纳米镍粉包覆的石墨粉和采用纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的比例按质量百分比计不超过1:1。

进一步的，所述固体润滑剂的添加比例可选为5%、10%、15%、17%和20%，所述固体润滑剂的平均粒度可选为50微米、10微米和40微米。

通过对合金涂层中间凸起外形的设计，使得涂层中间高，上下两侧低，而固体润滑剂全部处于所述合金涂层的表层0.3 mm厚度范围内，在实际服役过程中，当中间涂层的固体润滑剂被消耗后，两侧的固体润滑剂还可以在磨损过程中进行补充，进而在实际上延长了固体润滑剂的作用效果。

需要说明的是，本发明技术方案中各种组分的含量或比例均以质量百分含量计算。

一种用于钻进砂石土层的截齿的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）采用钎焊工艺将硬质合金头2固定在截齿基体1中；

（2）采用喷砂工艺对截齿基体1后续需要制备合金涂层3对应的基体1部位进行粗化处理，利用金属挡板先对非粗化处理区域进行遮挡，最终获得粗糙度Ra不低于5微米的表面；截齿基体表面并不是全部制备合金涂层，因此只需要对后续需要制备涂层的对应基体区域进行粗化处理即可，为了防止其他基体区域被粗化过程破坏表面，因此可利用金属挡板先对非粗化处理区域进行遮挡；

（3）将所述截齿基体1安装在旋转夹具上后置于激光处理设备平台上，采用激光在上一步进行粗化处理的基体部位制备条纹织构4，并根据需要对截齿基体1进行相应旋转，根据需要分别制备包括交叉条纹43、横条纹41和竖条纹42在内的条纹织构类型中的至少一种，条纹织构类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且在不同织构类型条纹边界处相互连接，条纹均为平型分布的短直线段，任一织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距不少于1000微米；实际激光制备织构条纹过程中，可采用大功率一次处理的方式，也可以采用低功率多次重复处理的方式进行，还可以将激光扫描速度作为调节因素之一；

（4）采用高压氮气喷枪对上一步获得的截齿表面织构条纹位置进行喷气冲击，使得织构条纹中的残留碎屑粉末得到彻底清理；

（5）采用热喷焊工艺在上一步获得的截齿基体1外表面制备镍基合金涂层：首先对绕基体轴线方向旋转状态下的截齿基体1外表面进行预加热至100-200℃，这样有利于后期合金涂层粉末热喷涂时与基体的粘结，接着采用热喷涂设备根据需要进行镍基合金涂层粉末的喷涂，首先进行厚度不超过0.5mm的细粉的喷涂，细粉可以充分进入织构条纹的底部，并与表面的粉末形成良好的结合，然后进行粗粉的喷涂，最终获得中间凸起形状的喷涂层；然后采用机械混合的方式根据需要将固体润滑剂按比例与镍基合金涂层粉末混合均匀，并采用热喷涂设备喷涂在镍基合金涂层粉末喷涂层的表层，获得需要厚度的包含固体润滑剂的镍基合金涂层粉末喷涂层；最后采用火焰加热或感应加热的方式对获得的热喷涂层进行加热重熔处理，当表层获得光亮镜面时停止加热，在对凸起部位附近的喷涂层进行重熔处理时：对于火焰加热重熔，要根据喷涂层凸起部位附近的轮廓高低对火焰的位置进行调整，以确保火焰与涂层表面的距离保持不变，然后通过调整火焰对不同位置的加热时间来实现不同部位都得到充分的重熔，对于感应加热重熔，可采用同一感应加热线圈对整个凸起部位附近的喷涂层进行加热，根据凸起部位表面与加热线圈的距离变化来调整感应线圈的功率和加热时间来使得不同部位喷涂层均达到同样的加热温度范围；本步骤采用热喷焊的两步法工艺不仅使得基体的热影响程度和深度降低，而且很好的实现了对固体润滑剂的添加及其厚度的调整；重熔处理后，会在截齿基体织构条纹区域形成合金涂层与基体共存的过渡层，显著改善合金涂层的韧性和与基体的结合力；

（6）对上一步获得的制备有合金涂层3的截齿表面涂层进行打磨抛光，使得粗糙度Ra不超过0.2微米，镍基自熔合金涂层中间凸起处厚度最大，涂层厚度为1-5 mm，所述镍基自熔合金涂层在其它位置的厚度不低于0.5 mm，从而获得一种用于钻进砂石土层的截齿。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于钻进砂石土层的截齿，包括硬质合金头和基体，其特征在于，所述基体表面制备有镍基自熔合金涂层，所述合金涂层下方的所述基体表面制备有包括交叉条纹、横条纹和竖条纹在内的条纹织构类型中的至少一种，所述合金涂层中部凸起，所述合金涂层的表层包含固体润滑剂。

2.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述条纹织构类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且不同织构类型条纹的边界处相互连接，所述条纹均为沿截齿基体外圆面平行分布的弧线或直线。

3.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，任一所述织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距不少于1000微米。

4.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述基体和所述合金涂层之间存在过渡层，所述过渡层的厚度为100-500微米，所述过渡层为合金涂层与基体共存的织构条纹区域。

5.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述合金涂层为镍基自熔合金涂层，其化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.3%～1.0 %，铬12%～27%，硅3.0%～6.5%，硼3.0%～6.5%，铁 <8%，余量为镍，所述镍基自熔合金涂层粉末包括细粉和粗粉，所述细粉的粒度范围为30-50微米，所述粗粉的粒度范围为30-100微米。

6.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述合金涂层的表面粗糙度Ra不超过0.2微米，所述合金涂层的硬度不低于55 HRC。

7.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述合金涂层中部凸起处厚度为1-5 mm，所述合金涂层其它位置的厚度不低于0.5 mm。

8.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述固体润滑剂处于所述合金涂层的表层0.3 mm厚度范围内。

9.如权利要求1所述的一种用于钻进砂石土层的截齿，其特征在于，所述固体润滑剂的添加比例为5%-20%，所述固体润滑剂的平均粒度值不超过50微米，所述固体润滑剂为采用纳米镍粉包覆的石墨粉和采用纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的混合粉末，所述纳米镍粉包覆的石墨粉和所述纳米镍粉包覆的纳米二氧化硅粉的比例按质量百分比计不超过1:1。

10.权利要求1-9所述的任意一种用于钻进砂石土层的截齿的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)采用钎焊工艺将硬质合金头固定在截齿基体中；

(2)采用喷砂工艺对截齿基体后续需要制备合金涂层所对应的基体部位进行粗化处理，利用金属挡板先对非粗化处理区域进行遮挡，最终获得粗糙度Ra不低于5微米的表面；

(3)将截齿基体安装在旋转夹具上后，置于激光处理设备平台上，采用激光在上一步进行粗化处理的基体部位制备条纹织构，并根据需要对截齿基体进行相应旋转，根据需要分别制备包括交叉条纹、横条纹和竖条纹在内的条纹织构类型中的至少一种，条纹织构类型为两种以上时，不同织构类型条纹交替分布且在边界处相互连接，条纹均为平型分布的短直线段，任一织构类型的条纹深度为100-500微米，宽度为100-500微米，条纹间距不少于500微米；

(4)采用高压氮气喷枪对上一步获得的截齿表面织构条纹位置进行喷气冲击，使得织构条纹中的残留碎屑粉末得到彻底清理；

(5)采用热喷焊工艺在上一步获得的截齿基体外表面制备镍基合金涂层：首先对绕基体轴线方向旋转状态下的截齿基体外表面进行预加热至100-200℃，接着采用热喷涂设备根据需要进行镍基合金涂层粉末的喷涂：先进行厚度不超过0.5mm的细粉的喷涂，然后进行粗粉的喷涂，最终获得中间凸起形状的喷涂层；然后采用机械混合的方式根据需要将固体润滑剂按比例与镍基合金涂层粉末混合均匀，并采用热喷涂设备喷涂在镍基合金涂层粉末喷涂层的表层，获得所需要厚度的包含固体润滑剂的镍基合金涂层粉末喷涂层；最后采用火焰加热或感应加热的方式对获得的热喷涂层进行加热重熔处理，当表层获得光亮镜面时停止加热，在对凸起部位附近的喷涂层进行重熔处理时：对于火焰加热重熔，要根据喷涂层凸起部位附近的轮廓高低对火焰的位置进行调整，以确保火焰与涂层表面的距离保持不变，然后通过调整火焰对不同位置的加热时间来实现不同部位都得到充分的重熔，对于感应加热重熔，可采用同一感应加热线圈对整个凸起部位附近的喷涂层进行加热，根据凸起部位表面与加热线圈的距离变化来调整感应线圈的功率和加热时间，来使得不同部位喷涂层均达到同样的加热温度范围；

(6)对上一步获得的制备有镍基合金涂层的截齿表面涂层进行打磨抛光，使得粗糙度Ra不超过0.2微米，镍基自熔合金涂层中间凸起处厚度最大，涂层厚度为1-5 mm，所述镍基自熔合金涂层在其它位置的厚度不低于0.5 mm，从而获得一种用于钻进砂石土层的截齿。

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