CN114734541B - 一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法；所述金刚石薄壁钻头包括：钻头本体，钻头本体具有内孔和侧壁，侧壁具有包围内孔的内表面，内孔由侧壁的一端延伸至另一端；在侧壁内表面上沿其周向分别附着有复合层和第一金刚石磨粒层，复合层和第一金刚石磨粒层的两侧边缘两两相接，其中复合层包括附着于侧壁内表面上的过渡层和附着于过渡层上的第二金刚石磨粒层，复合层的厚度大于第一金刚石磨粒层的厚度，侧壁一端的端面上设置有第三金刚石磨粒层，侧壁外表面上设置有第四金刚石磨粒层。本发明的钎焊金刚石薄壁钻头具有自排屑性能好、钻削速率快、使用寿命长的优点。

Description

一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法

技术领域

本发明属于钎焊金刚石工具制备技术领域，尤其涉及一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法。

背景技术

由于陶瓷、玻璃、大理石、花岗岩等硬脆材料的表面硬度比较高，采用普通的钢质及合金钻头无法正常进行打孔，而金刚石钻头的硬度比陶瓷、玻璃等硬脆材料高，使得金刚石钻头广泛应用于硬脆材料的打孔上。

金刚石钻头按制造方法通常可分为电镀、烧结和钎焊金刚石钻头。电镀金刚石钻头上的金刚石磨料由于仅是被机械包覆在镀层与基体之间，使得镀层对磨料的把持力小，极容易因磨料脱落和镀层成片剥离导致钻头整体失效。烧结金刚石钻头中的金刚石颗粒仅靠胎体收缩后产生的机械夹持力镶嵌于胎体金属基体中，并没有形成化学键或冶金结合，金刚石颗粒在长期工作过程中早于胎体分离，使得烧结金刚石钻头的寿命和性能大大降低。而钎焊金刚石钻头利用焊料中铬、钛等活性元素与金刚石形成冶金结合，使金刚石与焊料、焊料与基体之间产生牢固把持，因此，钎焊金刚石钻头具有较高的钻削效率和较好的使用寿命，能够广泛应用于陶瓷、玻璃、石材等硬脆材料的加工。

然而，实际使用中发现，普通的金刚石薄壁钻头在钻削过程中，主要依靠钻头端面辅以内外表面钻削被加工材料，使钻头钻入被加工材料中，形成钻孔。钻孔时，由于钻头与被加工材料的内孔壁间隙极小，排屑困难，容易造成钻头内腔堵塞，影响金刚石钻头正常工作。当钻头内孔较大时，可以利用工具将粉屑清出，然而从整体施工上看施工效率大大减慢。当钻削孔较小时（6mm钻头），内孔3mm左右不易清出粉屑，如果堵孔钻头继续打孔的话，内腔的粉屑会阻碍钻头的深入，使钻进速度减慢，且堆积的粉屑由于摩擦生热，使金刚石受热碳化失效，因此，降低金刚石钻头的使用寿命。而对于上述问题目前国内专利及文献尚未有详细报道及分析。

中国发明专利申请公开了CN104400916A一种低速干打钎焊小孔钻，该现有技术中：金刚石钻头的前端周缘上开设有若干V型豁口，金刚石钻头的外周壁上开设有若干轴向延伸的V型凹槽，在金属筒体内填充固体聚烯烃石蜡。该钻头设计方案有助于延长钎焊小孔钻的使用寿命，但在实际使用过程中，该类钻头极易出现钻头堵孔不易清理影响继续钻进。

因此，研发和制备得到一种自排屑性能好、钻削速率快、使用寿命长的钎焊金刚石薄壁钻头尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法。通过本发明的制备方法得到的钎焊金刚石薄壁钻头，由于钻头本体侧壁在周向上的部分内表面上设置了过渡层，过渡层上附着了第二金刚石磨粒层，而其余部分未设置过渡层，而是直接在内表面上附着了第一金刚石磨粒层，导致钻头本体内侧壁两边上存在两种不同厚度的附着层，从而使得第一金刚石磨粒层与被加工材料之间形成间隙，该间隙能够对钻削过程中产生的钻屑进行容纳，提高钻头钻削过程中的容屑能力，更加便于钻削过程中钻屑排出，且可提高钻头内孔钻屑残留物的脱出能力，避免钻头内孔堵塞，使得金刚石钻头可以连续作业。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，包括：钻头本体，所述钻头本体具有内孔和侧壁，所述侧壁具有包围所述内孔的内表面，所述内孔由所述侧壁的一端延伸至另一端；在所述侧壁内表面上沿其周向分别附着有复合层和第一金刚石磨粒层，所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的两侧边缘两两相接，其中所述复合层包括附着于所述侧壁内表面上的过渡层和附着于所述过渡层上的第二金刚石磨粒层，所述复合层的厚度大于所述第一金刚石磨粒层的厚度，所述侧壁一端的端面上设置有第三金刚石磨粒层，所述侧壁外表面上设置有第四金刚石磨粒层。

本发明在自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的钻削过程中，第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层和第四金刚石磨粒层分别起到切削刃的作用，设置复合层的厚度大于第一金刚石磨粒层的厚度，使得复合层距离钻头本体中轴的距离相比于第一金刚石磨粒层更近，进而使得钻头在钻削被加工材料时，第一金刚石磨粒层与被加工材料之间形成间隙，该间隙能够对钻削过程中产生的钻屑进行容纳，且便于钻屑的排出。此外，由于钻削残留物的外径小于侧壁的内径，使得钻削残留物能够从内孔自动脱落，提高内孔针对钻削残留物的脱出能力，避免钻头内孔堵塞，使钻头可以连续作业，有利于提高钻削效率和使用寿命。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，所述钻头还包括与所述侧壁另一端一体连接的底座，所述底座上设置有通孔，所述通孔与所述内孔相连通。

本发明中设置底座与所述侧壁一体连接，可将底座的另一端与钻削设备相连接，从而实现钎焊金刚石薄壁钻头固定在钻削设备上。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，在同一横截面上，所述复合层和所述第一金刚石磨粒层均为扇环，所述复合层的两端分别与所述第一金刚石磨粒层的两端相连接；优选地，所述复合层形成的扇环的外弧长小于等于0.5倍所述侧壁内圆周长（侧壁内表面形成的圆周长）；优选地，所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的轴向高度均小于所述侧壁的轴向高度；更优选地，所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的轴向高度相同。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，所述侧壁的轴向高度为20mm-500mm（比如50mm、100mm、200mm、300mm、400mm），外径为5mm-500mm（比如10mm、50mm、100mm、250mm、400mm），厚度为0.5mm-2.5mm（比如0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.2mm）；优选地，所述过渡层的轴向高度为0.8-15mm（比如1mm、3mm、5mm、8mm、10mm），厚度为0.1-0.5mm（比如0.15mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.45mm）。

本发明中若过渡层的厚度过小，则第一金刚石磨粒层与被加工材料之间形成间隙太小，不易排屑。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，所述复合层的上端边缘与所述第三金刚石磨粒层的内侧边缘相接，所述第四金刚石磨粒层的上端边缘与所述第三金刚石磨粒层的外侧边缘相接。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，所述第二金刚石磨粒层为扇环，所述第二金刚石磨粒层形成的扇环的外径与所述过渡层形成的扇环的内径相等；优选地，所述第二金刚石磨粒层的厚度与所述第一金刚石磨粒层的厚度、第三金刚石磨粒层的厚度、第四金刚石磨粒层的厚度相同。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，所述第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度均为0.1mm-1.5mm（比如0.15mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.2mm）。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头中，作为一种优选实施方式，以所述钻头本体的中心轴为基准，所述侧壁的内表面形成的圆柱的轴和所述侧壁的外表面形成的圆柱的轴之间的同轴度为±0.05mm。

本发明第二方面提供一种上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、通过粘结涂覆法或者预钎焊涂覆法在钻头本体的侧壁内表面相应位置附着过渡层；

步骤二、将第一镍基钎料粉与金刚石颗粒进行混料处理，得到混合钎料；

步骤三、将混合钎料分别涂覆在未附着所述过渡层的侧壁内表面、所述过渡层表面、所述侧壁一端的端面和所述侧壁外表面，然后进行钎焊处理分别得到所述第一金刚石磨粒层、所述第二金刚石磨粒层、所述第三金刚石磨粒层和所述第四金刚石磨粒层。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述粘结涂覆法为采用粘结剂将所述过渡层附着在钻头本体的侧壁内表面；优选地，所述粘结剂为水溶性胶粘剂、树脂型胶粘剂、水性不干胶、油性不干胶中的一种；优选地，所述过渡层为金属薄板、筛网或带有网孔的薄板；优选地，所述过渡层的材质为普通钢板或不锈钢板；更优选地，所述过渡层的材质为45钢、A3钢或304不锈钢。

本发明采用粘结涂覆法在钻头本体的侧壁内表面相应位置附着过渡层中，选择普通钢板或不锈钢板作为过渡层材质在于，钢板原料容易获得且成本低，能够与混合钎料牢固结合。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述预钎焊涂覆法包括：以第二镍基钎料作为预钎料，在真空、惰性气体或还原气体下进行预钎焊处理制得过渡层；优选地，所述第二镍基钎料为焊片、粉末或焊膏；优选地，按照质量百分比，所述第二镍基钎料的成分为：Cr 18.5%-19.5%（比如18.7%、18.9%、19.1%、19.2%、19.3%），Si 7%-10.5%（比如7.5%、8.5%、8.8%、9%、9.5%），余量为Ni；优选地，所述预钎焊处理的温度为1065-1200℃（比如1070℃、1090℃、1100℃、1150℃、1180℃），保温时间为5-30min（比如11min、12min、14min、16min、18min）。

本发明中限定第二镍基钎料的成分为镍、铬、硅；金属Ni具有韧性好、延展性强、强度中等、熔点高、耐腐蚀和抗氧化的特性，Ni原子在预钎焊处理的过程中对金刚石几乎不会发生侵蚀作用。通过向金属Ni中加入Si元素，可降低其熔化温度，增加钎料合金溶液的流动性，提高钎料的润湿性，还可以增强钎料的抗氧化能力。过渡元素Cr属于强碳化物形成元素，在预钎焊过程中在界面处生成碳化物，能够有效降低液态钎料的内界面张力，对金刚石的浸润性有促进作用。本发明中若预钎焊处理的温度低于1065℃，则会使得第二镍基钎料不熔化；若预钎焊处理的温度高于1200℃，则会导致钎料液体流淌。本发明通过将第二镍基钎料进行预钎焊处理从而制得过渡层。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤二中，所述第一镍基钎料粉与所述金刚石颗粒的质量比为2.3:1~5:1（比如2.5:1、2.8:1、3.2:1、3.5:1、4:1）；优选地，所述第一镍基钎料粉的平均粒径为30-600μm（比如50μm、80μm、100μm、300μm、500μm），所述金刚石颗粒的平均粒径为100-1000μm（比如200μm、400μm、500μm、700μm、900μm）；优选地，按照质量百分比，所述第一镍基钎料粉的成分为：Cr 6%-15%（比如7%、9%、10%、12%、14%），Si 4%-5%（比如4.2%、4.3%、4.4%、4.6%、4.8%），B 2.75%-3.5%（比如2.85%、2.9%、3.1%、3.3%、3.4%），Fe 2.5%-5%（比如2.6%、3.2%、3.5%、4%、4.5%），余量为Ni。

本发明中限定第一镍基钎料粉的成分为镍、铬、硅、硼、铁；其中，镍、铬、硅同第二镍基钎料中镍、铬、硅的作用相同；加入B元素能够降低第一镍基钎料粉的熔化温度，增加钎料合金熔液的流动性，提高其润湿能力，还可增加其抗氧化能力；加入少量Fe元素，对降低第一镍基钎料粉的熔点及提高其强度有促进作用。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中使用的第二镍基钎料的熔点为T2，在所述步骤二中使用的第一镍基钎料粉的熔点为T1，T2>T1。

本发明中限定第二镍基钎料的熔点高于第一镍基钎料粉的熔点，使得在使用高熔点的第二镍基钎料制备得到过渡层后，该过渡层不会在第一镍基钎料粉与金刚石颗粒混合后进行钎焊处理的过程中熔化。如果第一镍基钎料熔点大于或等于第二镍基钎料熔点，会导致在混合钎料的钎焊处理过程中第二镍基钎料熔化，从而使得第二镍基钎料起不到过渡层的作用。

在上述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤三中，所述钎焊处理的温度为1020-1060℃（比如1025℃、1030℃、1035℃、1040℃、1050℃），保温5-30min（比如11min、12min、14min、16min、18min）；优选地，所述钎焊处理在真空、惰性气体或还原气体条件下进行。

本发明中钎焊处理的温度低于1020℃，则会使得第一镍基钎料粉、金刚石磨料之间不能进行充分的化学反应，结合不牢固；若钎焊处理的温度高于1060℃，则会导致钎料液体流淌，及高温下金刚石磨料的热损伤倾向。

本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：

（1）本发明制备得到的钎焊金刚石薄壁钻头设置过渡层的厚度与第二金刚石磨粒层的厚度之和（即复合层的厚度）大于第一金刚石磨粒层的厚度，使得第一金刚石磨粒层与被加工材料之间形成间隙，该间隙能够对钻削过程中产生的钻屑进行容纳，提高了钎焊金刚石薄壁钻头的容屑能力，有利于钻削过程中钻屑的排出，且可进一步提高钎焊金刚石薄壁钻头内孔对于钻屑残留物的脱出能力，从而避免内孔堵塞，有利于提高钻削效率和使用寿命。

（2）本发明制备得到的钎焊金刚石薄壁钻头可以连续作业，具有自排屑、施工效率高的优点，可用于陶瓷、混凝土、石材、玻璃等非金属材料，亦可用于铁、铝等金属材料的钻屑加工。

（3）本发明自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法具有制造成本低、工艺简单可靠、可重复性强的特点。

附图说明

图1为本发明自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的整体纵剖结构示意图；

图2为图1中AA处横剖结构示意图；

附图标记说明：1、钻头本体；11、内孔；12、侧壁；2、底座；21、通孔；3、复合层；31、过渡层；32、第二金刚石磨粒层；4、第一金刚石磨粒层；5、第三金刚石磨粒层；6、第四金刚石磨粒层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够实践和再现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中的试验方法中，如无特殊说明，均为常规方法，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。以下实施例中所述的原料均可从公开商业途径获得。

本发明的具体实施方式提供了一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法，参照图1和图2，所述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头包括一体连接的钻头本体1和底座2，钻头本体1具有内孔11和侧壁12，侧壁12具有包围内孔11的内表面，内孔11由侧壁12的一端延伸至另一端；侧壁12内表面沿其周向分别附着有复合层3和第一金刚石磨粒层4，二者均为扇环，复合层3和第一金刚石磨粒层4的两侧边缘两两相接；复合层3包括附着于侧壁12内表面上的过渡层31和附着于过渡层31上的第二金刚石磨粒层32；过渡层31的两侧端分别与第一金刚石磨粒层4的两侧端相连接形成圆环；过渡层31的厚度与第二金刚石磨粒层32的厚度之和（即复合层3的厚度）大于第一金刚石磨粒层4的厚度，侧壁12的端面上附着有第三金刚石磨粒层5，侧壁外表面12上附着有第四金刚石磨粒层6；底座2上开设有通孔21，通孔21与内孔11相连通，底座2的另一端可与钻削设备相连接，从而实现钎焊金刚石薄壁钻头固定在钻削设备上。

进一步地，复合层3形成的扇环的外弧长小于等于0.5倍侧壁12内圆周长；复合层3和第一金刚石磨粒层4的轴向高度均小于侧壁12的轴向高度；复合层3、第一金刚石磨粒层4的轴向高度相同。

进一步地，侧壁12的轴向高度为20mm-500mm，外径为5mm-500mm，厚度为0.5mm-2.5mm；过渡层31的轴向高度为0.8-15mm，厚度为0.1-0.5mm。

进一步地，以钻头本体1的中心轴为基准，侧壁12内表面形成的圆柱的轴和侧壁12外表面形成的圆柱的轴之间的同轴度为±0.05mm。

进一步地，第二金刚石磨粒层32为扇环，第二金刚石磨粒层32形成的扇环的外径与过渡层31形成的扇环的内径相等；第二金刚石磨粒层32的厚度与第一金刚石磨粒层4的厚度、第三金刚石磨粒层5的厚度、第四金刚石磨粒层6的厚度相同，厚度均为0.1mm-1.5mm。

进一步地，复合层3的上端边缘与第三金刚石磨粒层5的内侧边缘相接，第四金刚石磨粒层6的上端边缘与第三金刚石磨粒层5的外侧边缘相接。

本发明中一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、通过粘结剂涂覆法或预钎焊涂覆法将过渡层31附着在钻头本体1侧壁12内表面相应位置，其中，粘结剂涂覆法中，使用的粘结剂为水溶性胶粘剂、树脂型胶粘剂、水性不干胶、油性不干胶中的一种，过渡层31为金属薄板、筛网或带有网孔的薄板，材质为45钢、A3钢或304不锈钢；预钎焊涂覆法中，采用第二镍基钎料作为预钎料，在真空、惰性气体或还原气体下进行温度为1065-1200℃，保温时间为5min-30min的预钎焊处理制得过渡层31；

步骤二、将第一镍基钎料粉与金刚石颗粒进行混料处理，得到混合钎料；

步骤三、将混合钎料分别涂覆在未附着过渡层31的侧壁12内表面、过渡层31表面、侧壁12端面和侧壁12外表面，然后在真空、惰性气体或还原气体下进行温度为1020-1060℃，保温5min-30min的钎焊处理分别得到第一金刚石磨粒层4、第二金刚石磨粒层32、第三金刚石磨粒层5和第四金刚石磨粒层6。

实施例1 一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头及其制备方法

本实施例中制备得到的自排屑钎焊薄壁金刚石钻头的钻头本体侧壁的外径为8mm，厚度为1mm，轴向高度为35mm，过渡层选用45钢薄板，其长度为6mm，高度为10mm，厚度为0.5mm，第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度均为0.5mm，轴向高度为10mm。

本实施例的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、通过水溶性胶粘剂将45钢薄板粘结在钻头本体侧壁内表面；

步骤二、将第一镍基钎料粉与金刚石颗粒进行混料处理，得到混合钎料；其中，第一镍基钎料粉与金刚石颗粒的质量比为4.6：1，第一镍基钎料粉的平均粒径为400μm，金刚石颗粒的平均粒径为300μm，按照质量百分比计，第一镍基钎料粉的成分为：Cr 14%，Si4.5%，B 3.1%，Fe 4.5%，余量为Ni；

步骤三、将混合钎料分别涂覆在侧壁未附着过渡层的内表面、过渡层表面、侧壁端面和侧壁外表面，然后在真空条件下进行温度为1030℃，保温时间为20min的钎焊处理分别得到第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层和第四金刚石磨粒层。

实施例2 一种自排屑钎焊薄壁金刚石钻头的制备方法及其制备方法

本实施例中制备得到的自排屑钎焊薄壁金刚石钻头的钻头本体侧壁的外径为25mm，厚度为1.5mm，轴向高度为35mm，过渡层其弧长为20mm，高度为10mm，厚度为0.5mm，第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度为0.7mm，轴向高度为10mm。

本实施例的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、通过将第二镍基钎料粉末作为预钎料，于真空条件下进行温度为1120℃，保温时间为10min的预钎焊处理制得过渡层使其附着在钻头本体内表面，其中，第二镍基钎料粉末熔化区间T2为1080℃-1135℃，按照质量百分比计，第二镍基钎料粉末的成分为：Cr19%，Si 10%，余量为Ni。

步骤二、将第一镍基钎料粉与金刚石颗粒进行混料处理，得到混合钎料；其中，第一镍基钎料粉与金刚石颗粒的质量比为4.6:1，第一镍基钎料粉的平均粒径为600μm，金刚石颗粒的平均粒径为500μm，按照质量百分比计，第一镍基钎料粉的成分为：Cr 14%，Si4.5%，B 3.1%，Fe 4.5%，余量为Ni；该第一镍基钎料粉末熔化区间T1为960℃-1058℃。

步骤三、将混合钎料分别涂覆在未附着过渡层的侧壁内表面、过渡层表面、侧壁端面和侧壁外表面，然后在真空条件下进行温度为1030℃，保温时间为20min的钎焊处理分别得到第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层和第四金刚石磨粒层。

对比例1

本对比例1钎焊薄壁金刚石钻头的钻头本体侧壁的外径为8mm，厚度为1mm，轴向高度为35mm，不设置过渡层，第一金刚石磨粒层与第二金刚石磨粒层两侧边缘两两相接形成圆环附着在钻头本体的侧壁的内表面上，第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度为0.5mm，轴向高度为10mm。

对比例2

本对比例2钎焊薄壁金刚石钻头的钻头本体侧壁的外径为25mm，厚度为1.5mm，轴向高度为35mm，不设置过渡层，第一金刚石磨粒层与第二金刚石磨粒层两侧边缘两两相接形成圆环附着在钻头本体的侧壁的内表面上，第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度为0.7mm，轴向高度为10mm。

性能测试

将本发明实施例1-2和对比例1-2的钎焊薄壁金刚石钻头进行钻削实验，具体结果参见表1和表2。

表1

表2

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，包括：钻头本体，所述钻头本体具有内孔和侧壁，所述侧壁具有包围所述内孔的内表面，所述内孔由所述侧壁的一端延伸至另一端；在所述侧壁内表面上沿其周向分别附着有复合层和第一金刚石磨粒层，所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的两侧边缘两两相接，其中所述复合层包括附着于所述侧壁内表面上的过渡层和附着于所述过渡层上的第二金刚石磨粒层，所述复合层的厚度大于所述第一金刚石磨粒层的厚度，所述侧壁一端的端面上设置有第三金刚石磨粒层，所述侧壁外表面上设置有第四金刚石磨粒层；所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的轴向高度均小于所述侧壁的轴向高度；

所述自排屑钎焊金刚石薄壁钻头的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、通过粘结涂覆法或者预钎焊涂覆法在钻头本体的侧壁内表面相应位置附着过渡层；

步骤二、将第一镍基钎料粉与金刚石颗粒进行混料处理，得到混合钎料；按照质量百分比，所述第一镍基钎料粉的成分为：Cr 6%-15%，Si 4%-5%，B 2.75%-3.5%，Fe 2.5%-5%，余量为Ni；

步骤三、将混合钎料分别涂覆在未附着所述过渡层的侧壁内表面、所述过渡层表面、所述侧壁一端的端面和所述侧壁外表面，然后进行钎焊处理分别得到所述第一金刚石磨粒层、所述第二金刚石磨粒层、所述第三金刚石磨粒层和所述第四金刚石磨粒层；

在所述步骤一中，所述粘结涂覆法为采用粘结剂将所述过渡层附着在钻头本体的侧壁内表面；所述粘结剂为水溶性胶粘剂、树脂型胶粘剂、水性不干胶、油性不干胶中的一种；所述过渡层为金属薄板、筛网或带有网孔的薄板；

或者在所述步骤一中，所述预钎焊涂覆法包括：以第二镍基钎料作为预钎料，在真空、惰性气体或还原气体下进行预钎焊处理制得过渡层；按照质量百分比，所述第二镍基钎料的成分为：Cr 18.5%-19.5%，Si 7%-10.5%，余量为Ni；在所述步骤一中使用的第二镍基钎料的熔点为T2，在所述步骤二中使用的第一镍基钎料粉的熔点为T1，T2>T1。

2.根据权利要求1所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，所述钻头还包括与所述侧壁另一端一体连接的底座，所述底座上设置有通孔，所述通孔与所述内孔相连通。

3.根据权利要求1所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，所述复合层形成的扇环的外弧长小于等于0.5倍所述侧壁内圆周长；所述复合层和所述第一金刚石磨粒层的轴向高度相同。

4.根据权利要求3所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，所述复合层的上端边缘与所述第三金刚石磨粒层的内侧边缘相接，所述第四金刚石磨粒层的上端边缘与所述第三金刚石磨粒层的外侧边缘相接；所述第二金刚石磨粒层形成的扇环的外径与所述过渡层形成的扇环的内径相等；所述第二金刚石磨粒层的厚度与所述第一金刚石磨粒层的厚度、第三金刚石磨粒层的厚度、第四金刚石磨粒层的厚度相同。

5.根据权利要求4所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，所述侧壁的轴向高度为20mm-500mm，外径为5mm-500mm，厚度为0.5mm-2.5mm；所述过渡层的轴向高度为0.8-15mm，厚度为0.1-0.5mm；所述第一金刚石磨粒层、第二金刚石磨粒层、第三金刚石磨粒层、第四金刚石磨粒层的厚度均为0.1mm-1.5mm；以所述钻头本体的中心轴为基准，所述侧壁的内表面形成的圆柱的轴和所述侧壁的外表面形成的圆柱的轴之间的同轴度为±0.05mm。

6.根据权利要求1所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，在所述步骤一中，所述预钎焊处理的温度为1065-1200℃，保温时间为5-30min。

7.根据权利要求6所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，在所述步骤二中，所述第一镍基钎料粉与所述金刚石颗粒的质量比为2.3:1-5:1；所述第一镍基钎料粉的平均粒径为30-600μm，所述金刚石颗粒的平均粒径为100-1000μm。

8.根据权利要求1所述的自排屑钎焊金刚石薄壁钻头，其特征在于，在所述步骤三中，所述钎焊处理的温度为1020-1060℃，保温5-30min；所述钎焊处理在真空、惰性气体或还原气体条件下进行。

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