WO2012037814A1 - 粉末冶金材料及制造金刚石钻头的方法 - Google Patents

粉末冶金材料及制造金刚石钻头的方法 Download PDF

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王立伟
时会彬
孟凡爱
江斌
焦红发
于涛
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博深工具股份有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of powder metallurgy materials, and relates to a powder metallurgy material for preparing a reinforced concrete diamond bit matrix, and a method for manufacturing a diamond bit by using the powder metallurgy material. Background technique
  • drills are usually used to drill floor slabs or foundations. Most of the materials are reinforced concrete.
  • drill bits are also used to drill reinforced concrete, but in the current working mode. The construction requires high working efficiency. Therefore, when drilling reinforced concrete, the drill bit is required to have a faster cutting speed to meet the requirements of the tight construction period.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to avoid the deficiencies in the prior art, and to propose a new diamond bit carcass which has the advantage of fast cutting speed and improves the working efficiency in actual drilling and cutting.
  • the invention provides a method of making a diamond drill bit comprising the steps of:
  • the cutter head and the rigid body are welded into a drill bit.
  • the diamond drill bit body of the invention has the advantages of fast cutting speed and improves the working efficiency in actual drilling and cutting.
  • the bit cutter head using the carcass has a low sintering temperature, avoids high temperature damage to the diamond, and functions to save energy and reduce consumption, so that the cost performance of the drill bit is improved, and has a strong competitive advantage.
  • the invention also provides a method for preparing a diamond drill bit, comprising the steps of: mixing copper powder, tin powder, iron powder, nickel powder, prealloyed powder to form a powder according to the following formula: metallurgical material:
  • copper powder is 26%-32%
  • tin powder is 0%-3%
  • Iron powder 20%-30%
  • nickel powder 0%-4%
  • the components of the powder metallurgy material are based on the mass percent content of the total mass: copper powder 26%, tin powder 2%, iron powder 24%, nickel powder.
  • the sintering is carried out at a sintering temperature of 795 °C.
  • the diamond is continuously mixed with the powder metallurgy material for 1-2 hours to obtain a powder; the powder is put into a graphite mold, and the mold is assembled and placed in a vacuum hot pressing sintering furnace. Sintering at a sintering temperature of 795 ° C to form a cutter head;
  • Copper powder 270g, tin powder 25g, iron powder 220g, nickel powder 15g, pre-alloy powder 470g, wherein the composition and mass ratio of the pre-alloyed powder are: Fe: Co: Cu 69: 16: 15 , diamond 40g. According to the above ratio, weigh each powder into the mixing drum and mix for 30 minutes, then add diamond to continue mixing for 2-3 hours; put the mixed powder into the graphite mold, assemble the mold and put the vacuum into it.
  • sintering temperature is 780 °C ; high-frequency welding of sintered head and rigid body into cplOSmm drill bit, actual drilling of reinforced concrete, concrete thickness 23cm, number C40, steel bar diameter 18mm, steel bar The thickness direction is distributed in 4 layers, and the cutting speed is 2.9 cm/min.
  • Foreign product composition and ratio Cu: Sn: Fe: Co 24: 2: 6: 68, sintering temperature is 860 ° C, drilling cutting speed 1.9 cm / min, the present invention is 80 ° C lower than the sintering temperature of foreign products, speed ratio Foreign products are 53% faster.
  • sintering temperature is 770 °C ; high-frequency welding of sintered head and rigid body (pl08mm drill bit, actual drilling and reinforced concrete, concrete thickness 23cm, number C40, steel bar diameter 18mm, steel bar 4 layers in the thickness direction, drilling cutting speed 3.3cm / min.
  • Foreign product composition and ratio Cu: Sn: Fe: Co 24: 2: 6: 68, sintering temperature is 860 ° C, drilling cutting speed 1.9cm / min
  • the invention is 90 ° C lower than the sintering temperature of foreign products, and the speed is 74% faster than foreign products.
  • sintering temperature is 795 °C; high-frequency welding of sintered head and rigid body (pl08mm drill bit, actual drilling and reinforced concrete, concrete thickness 23cm, number C40, steel bar diameter 18mm, steel bar 4 layers in the thickness direction, drilling speed 3.5cm / min.
  • Foreign product composition and ratio Cu : Sn : Fe: Co 24: 2: 6: 68, sintering temperature is 860 ° C, drilling cutting speed 1.9cm / min
  • the invention has a sintering temperature of 65° lower than that of foreign products (:, the speed is 84% faster than foreign products.

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Description

粉末冶金材料及制造金刚石钴头的方法
技术领域
本发明属粉末冶金材料技术领域， 涉及一种用于制作钢筋混凝土 金刚石钻头胎体的粉末冶金材料， 及利用该粉末冶金材料制造金刚石 钻头的方法。 背景技术
在建筑行业中， 楼房改建和加固时一般会使用钻头钻切楼板或地 基等， 其材质大多为钢筋混凝土， 在其他一些土建行业也会釆用钻头 钻切钢筋混凝土， 而在当前的工作模式下， 施工要求较高的工作效率， 因此在钻切钢筋混凝土时， 要求钻头有较快的钻切速度， 才能满足紧 张工期的要求。
因此需要提供一种钻速较快的金刚石钻头。 发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免现有技术中的不足，而提出一 种新的金刚石钻头胎体， 该胎体具有钻切速度快的优点， 提高实际钻切 时的工作效率。
为此，本发明提供了一种用于制作钢筋混凝土金刚石钻头胎体的粉 末冶金材料，其组分及质量百分比含量分别为：铜 26%-32%，锡 0%-3%， 铁 20%-30%， 镍 0%-4%， 预合金 40%-50%， 其中所述预合金的成分和 质量比例为： Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16。
另一方面， 本发明提供了一种制备金刚石钻头的方法， 其包括如 下步骤：
按照如下配方混合铜粉， 锡粉， 铁粉， 镍粉， 预合金粉形成粉末 冶金材料：
基于所述粉末冶金材料的总质量， 铜粉 26%-32%， 锡粉 0%-3%， 铁粉 20%-30%， 镍粉 0%-4%， 预合金粉 40%-50%， 其中所述预合金的 成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16； 将金刚石与所述粉末冶金材料继续混合得到粉料；
将所述粉料投入石墨模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉 中烧结成型形成刀头；
将所述刀头与刚体焊接成钻头。
本发明的金刚石钻头胎体具有钻切速度快的优点，提高实际钻切时 的工作效率。 此外， 应用该胎体的钻头刀头烧结温度低， 避免对金刚石 的高温损伤， 并且起到节能降耗的作用， 使钻头的性价比提高， 具有很 强的竞争优势。 具体实施方式 本发明提供了一种用于制作钢筋混凝土金刚石钻头胎体的粉末冶 金材料， 其组分及基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜 26%-32%, 锡 0%-3%， 铁 20%-30%， 镍 0%-4%， 预合金 40%-50%， 其中所述预合金的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16。 根据某些优选实施方案， 本发明粉末冶金材料的组分及基于其总 质量的质量百分比含量分别为：铜 26%-30%，锡 1%-3%,铁 21%-27%， 镍 1%-4%， 预合金 40%-47%， 其中所述预合金的成分和质量比例为- Fe: Co: Cu=69-72: 14-16.5： 12.5-15。 根据某些特别优选的实施方案， 本发明粉末冶金材料的组分及基 于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜 26%, 锡 2%， 铁 24%， 镍 3% , 预合金 45%， 其中所述预合金的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=69.5-71.5： 14.5-16： 13-14。 根据某些更优选的实施方案， 本发明粉末冶金材料中， 所述预合 金的成分和比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5。
本发明还提供了一种制备金刚石钻头的方法， 其包括如下步骤： 按照如下配方混合铜粉， 锡粉， 铁粉， 镍粉， 预合金粉形成粉末 冶金材料：
基于所述粉末冶金材料的总质量， 铜粉 26%-32%， 锡粉 0%-3%， 铁粉 20%-30%， 镍粉 0%-4%， 预合金粉 40%-50%， 其中所述预合金的 成分和质量比例为: Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16；
将金刚石与所述粉末冶金材料继续混合得到粉料；
将所述粉料投入石墨模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉 中烧结成型形成刀头；
将所述刀头与刚体焊接成钻头。 根据某些优选的实施方案， 本发明方法中， 所述粉末冶金材料的 组分基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜粉 26%-30% , 锡粉 1%-3%， 铁粉 21%-27%， 镍粉 1%-4%， 预合金粉 40%-47%， 其中所述 预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=69-72: 14-16.5： 12.5-15。 根据某些特别优选的实施方案， 本发明方法中， 所述粉末冶金材 料的组分基于其总质量的质量百分比含量分别为：铜粉 26%，锡粉 2%， 铁粉 24%， 镍粉 3%, 预合金粉 45%， 其中所述预合金粉的成分和质量 比例为： Fe: Co: Cu=69.5-71.5 : 14.5-16： 13-14。 根据某些更优选的实施方案， 本发明方法中， 所述预合金粉的成 分和质量比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5。 根据某些更优选的实施方案， 本发明方法中， 所述烧结成型在 795 °C的烧结温度下进行。 根据某些尤其优选的实施方案， 本发明方法中， 其包括如下步骤： 按照如下配方混合铜粉， 锡粉， 铁粉， 镍粉， 预合金粉形成粉末 冶金材料- 基于所述粉末冶金材料的总质量，铜粉 26%,锡粉 2%，铁粉 24%, 镍粉 3%，预合金粉 45%，其中所述预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5；
将金刚石与所述粉末冶金材料继续混合 1-2小时得到粉料； 将所述粉料投入石墨模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉 中在 795 °C的烧结温度下烧结成型形成刀头；
将所述刀头与刚体焊接成钻头。 以下结合实施例进一步说明本发明。 除非特别指明， 本发明中， 所 有比例、 含量、 份数均以质量计， 温度均指摄氏度， 所有术语都具有本 领域惯常的含义。 实施例 1 :
取铜粉 270g， 锡粉 25g， 铁粉 220g， 镍粉 15g， 预合金粉 470g， 其中所述预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=69: 16： 15 , 金 刚石 40g。 将按照上述配比分别称取各种粉料放入混料筒中混合 30分 钟， 然后加入金刚石继续混合 2-3小时； 将混合好后的粉料投入石墨模 具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉中烧结成型， 烧结温度为 780°C ; 将烧结好的刀头与刚体高频焊接成 cplOSmm的钻头， 实际钻切 钢筋混凝土， 混凝土厚度 23cm、 标号 C40， 钢筋直径 18mm， 钢筋在厚 度方向分布 4层， 钻切速度 2.9cm/min。 国外产品成分及比例 Cu: Sn: Fe: Co=24: 2： 6： 68， 烧结温度为 860°C， 钻切速度 1.9cm/min， 本发 明比国外产品烧结温度低 80°C， 速度比国外产品快 53%。
实施例 2:
取铜粉 290g， 锡粉 30g， 铁粉 225g， 镍粉 25g， 预合金粉 430g， 其中所述预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co.- Cu=70.5 : 15： 14.5 , 金刚石 42g。 将按照上述配比分别称取各种粉料放入混料筒中混合 30 分钟， 然后加入金刚石继续混合 2-3小时； 将混合好后的粉料投入石墨 模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉中烧结成型， 烧结温度为 770 °C ; 将烧结好的刀头与刚体高频焊接成（pl08mm的钻头， 实际钻切 钢筋混凝土， 混凝土厚度 23cm、 标号 C40， 钢筋直径 18mm， 钢筋在厚 度方向分布 4层， 钻切速度 3.3cm/min。 国外产品成分及比例 Cu: Sn: Fe: Co=24: 2: 6： 68, 烧结温度为 860°C， 钻切速度 1.9cm/min， 本发 明比国外产品烧结温度低 90°C， 速度比国外产品快 74%。
实施例 3 : 取铜粉 260g， 锡粉 20g， 铁粉 240g， 镍粉 30g, 预合金粉 450g， 其中所述预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5， 金刚石 38g。 将按照上述配比分别称取各种粉料放入混料筒中混合 30 分钟， 然后加入金刚石继续混合 2-3小时； 将混合好后的粉料投入石墨 模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉中烧结成型， 烧结温度为 795 °C ; 将烧结好的刀头与刚体高频焊接成 (pl08mm的钻头， 实际钻切 钢筋混凝土， 混凝土厚度 23cm、 标号 C40， 钢筋直径 18mm， 钢筋在厚 度方向分布 4层， 钻切速度 3.5cm/min。 国外产品成分及比例 Cu: Sn: Fe: Co=24: 2： 6： 68, 烧结温度为 860°C , 钻切速度 1.9cm/min， 本发 明比国外产品烧结温度低 65° (：， 速度比国外产品快 84%。

Claims

权 利 要 求
1、 一种用于制作钢筋混凝土金刚石钻头胎体的粉末冶金材料， 其 组分及基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜 26%-32%， 锡 0%-3%, 铁 20%-30%， 镍 0%-4%， 预合金 40%-50%， 其中所述预合金 的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16。
2、 根据权利要求 1所述的粉末冶金材料， 其特征在于： 其组分及 基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜 26%-30%， 锡 1%-3%， 铁 21%-27%, 镍 1%-4%， 预合金 40%-47%， 其中所述预合金的成分和质 量比例为： Fe: Co: Cu=69-72: 14-16.5： 12.5-15。
3、 根据权利要求 2所述的粉末冶金材料， 其特征在于： 其组分及 基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜 26%， 锡 2%， 铁 24%, 镍 3%， 预合金 45%， 其中所述预合金的成分和质量比例为： Fe: Co : Cu=69.5-71.5 : 14.5-16： 13-14。
4. 根据权利要求 1、 2或 3所述的粉末冶金材料， 其特征在于所述 预合金的成分和比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5。
5. 一种制备金刚石钻头的方法， 其包括如下步骤- 按照如下配方混合铜粉， 锡粉， 铁粉， 镍粉， 预合金粉形成粉末 冶金材料：
基于所述粉末冶金材料的总质量， 铜粉 26%-32%， 锡粉 0%-3%， 铁粉 20%-30%， 镍粉 0%-4%， 预合金粉 40%-50%, 其中所述预合金的 成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=68-74: 13-18： 11-16；
将金刚石与所述粉末冶金材料继续混合得到粉料；
将所述粉料投入石墨模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉 中烧结成型形成刀头；
将所述刀头与刚体焊接成钻头。
6. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 粉末冶金材料的组 分基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜粉 26%-30%， 锡粉 1%-3%, 铁粉 21%-27%, 镍粉 1%-4%， 预合金粉 40%-47°/。， 其中所述 预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=69-72: 14-16.5： 12.5-15。
7. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 粉末冶金材料的组 分基于其总质量的质量百分比含量分别为： 铜粉 26%， 锡粉 2%， 铁粉
24%, 镍粉 3%， 预合金粉 45%， 其中所述预合金粉的成分和质量比例 为: Fe: Co: Cu=69.5-71.5 : 14.5-16： 13-14。
8. 根据权利要求 5的方法， 其中所述预合金粉的成分和质量比例 为: Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5。
9. 根据权利要求 5 的方法， 其中所述烧结成型在 795 °C的烧结温 度下进行。
10. 根据权利要求 5的方法， 其包括如下步骤：
按照如下配方混合铜粉， 锡粉， 铁粉， 镍粉， 预合金粉形成粉末 冶金材料：
基于所述粉末冶金材料的总质量，铜粉 26%，锡粉 2%，铁粉 24%， 镍粉 3%,预合金粉 45%,其中所述预合金粉的成分和质量比例为： Fe: Co: Cu=71 : 15.5： 13.5；
将金刚石与所述粉末冶金材料继续混合 1-2小时得到粉料； 将所述粉料投入石墨模具中， 组装好模具后放入真空热压烧结炉 中在 795 °C的烧结温度下烧结成型形成刀头；
将所述刀头与刚体焊接成钻头。
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