[發(fā)明專利]金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的預(yù)浸潤銀釬焊法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710052186.5
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101049647A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉陽;段隆臣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: B23K1/20
• 分類號: B23K1/20;B23K1/19;B23K1/00;B23K1/002;C21D11/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金剛石復(fù)合片與碳鋼之間焊接方法。

背景技術(shù)

金剛石復(fù)合片PDC(Polycrystalline?Diamond?Compact)其上部為聚晶金剛石薄層，下部為碳化鎢硬質(zhì)合金基底，金剛石復(fù)合片(PDC)工具在地質(zhì)勘探、石油鉆井、機(jī)械加工等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。目前金剛石復(fù)合片與鋼基體(鉆頭體)之間的焊接多數(shù)都采用氧氣—乙炔釬焊或高頻感應(yīng)釬焊，即直接將焊料和焊劑放在硬質(zhì)合金基底和碳鋼焊接面之間，然后采用火焰或高頻感應(yīng)加熱使焊料熔化進(jìn)行焊接。由于金剛石復(fù)合片基底多為WC含量高達(dá)90％的硬質(zhì)合金，與碳鋼或合金鋼之間的性能差異很大，所以采用目前的釬焊工藝與焊接方法，易造成鉆頭上的復(fù)合片產(chǎn)生“脫片”現(xiàn)象。“脫片”是目前市場上的PDC地質(zhì)取心鉆頭或全面鉆進(jìn)PDC鉆頭在使用過程中出現(xiàn)的主要失效形式，其原因是由于焊接不牢而引起的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、焊接效果好的金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的預(yù)浸潤銀釬焊法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的預(yù)浸潤銀釬焊法，其特征在于它包括如下步驟：

1)、對金剛石復(fù)合片、碳鋼的焊接面進(jìn)行清潔預(yù)處理；

2)、將選擇好的銀釬焊料和釬焊劑先加到金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面上進(jìn)行熱處理，使銀焊料在金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面進(jìn)行浸潤和擴(kuò)散，所述的熱處理的溫度為650-700℃，時間為5-10秒鐘；

3)、將銀釬焊料加到碳鋼焊接面上進(jìn)行熱處理，使其在表面浸潤和擴(kuò)散，所述的熱處理的溫度為650-700℃，時間為5-10秒鐘；

4)、將銀焊料和釬焊劑加到已浸潤的金剛石復(fù)合片基底(的硬質(zhì)合金表面)與碳鋼(的焊接面)之間，采用氧氣—乙炔火焰加熱或高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行焊接。

所述的銀釬焊料的熔點為595-700℃。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明的釬焊接在不改變現(xiàn)有釬焊裝備的情況下，通過采用預(yù)浸潤技術(shù)，能充分排除焊接層中的氣泡，焊接面不會出現(xiàn)漏焊、缺焊現(xiàn)象；通過預(yù)浸潤處理技術(shù)提高金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的焊接質(zhì)量，操作簡單、經(jīng)濟(jì)實用、焊接效果好；解決了目前市場上金剛石復(fù)合片鉆頭易“脫片”的問題，有很好的市場推廣應(yīng)用前景。

2.通過采用預(yù)浸潤技術(shù)，焊料在焊縫間充分鋪展，焊層均勻，能最大限度地提高金剛石復(fù)合片基底與碳鋼面之間銀釬焊層的抗剪能力，提高了產(chǎn)品的焊接強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有釬焊法易產(chǎn)生焊接缺陷導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定這一難以解決的問題；

3.金剛石復(fù)合片(PDC)工具在地質(zhì)勘探、石油鉆井、機(jī)械加工、木器加工等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，本發(fā)明有很好市場應(yīng)用前景。

具體實施方式

實施例1：

金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的預(yù)浸潤銀釬焊法，它包括如下步驟：

1)、對金剛石復(fù)合片、碳鋼的焊接面進(jìn)行清潔預(yù)處理。

2)、將選擇好的銀釬焊料和釬焊劑先加到金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面上進(jìn)行熱處理，使銀焊料在金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面進(jìn)行浸潤和擴(kuò)散，所述的熱處理的溫度為650℃，時間為5秒鐘；釬焊劑的作用是去除焊接面的氧化層和油污，對銀釬焊料助熔，增加焊料的流動性，提高焊接表面的光潔度，實際操作時，銀釬焊料與釬焊劑之間沒有定量的重量配比關(guān)系。銀焊料在金剛石復(fù)合片基底硬質(zhì)合金表面進(jìn)行浸潤層的厚度0.10～0.15mm。

3)、將銀釬焊料加到碳鋼焊接面上進(jìn)行熱處理，使其在表面浸潤和擴(kuò)散，所述的熱處理的溫度為650℃，時間為5秒鐘。銀焊料在碳鋼焊接面進(jìn)行浸潤層的厚度0.10～0.15mm。

4)、將銀焊料和釬焊劑加到已浸潤的金剛石復(fù)合片基底與碳鋼之間，采用氧氣—乙炔火焰加熱進(jìn)行焊接。釬焊劑與銀焊料同時加入，加入后立即進(jìn)行焊接。

焊料選用312銀焊料，釬焊劑選用102，釬焊溫度650℃，預(yù)壓力0.65Kg時間為5秒鐘。

本發(fā)明的釬焊接采用氧氣—乙炔火焰加熱，所選用銀釬焊料的熔點不超過700℃，焊接時間短，不會對復(fù)合片金剛石聚晶層產(chǎn)生影響，操作簡單、焊接效果好。

實施例2：

金剛石復(fù)合片與碳鋼之間的預(yù)浸潤銀釬焊法，它包括如下步驟：

1)、對金剛石復(fù)合片、碳鋼的焊接面進(jìn)行清潔預(yù)處理。

2)、將選擇好的銀釬焊料和釬焊劑先加到金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面上進(jìn)行熱處理，使銀焊料在金剛石復(fù)合片基底的硬質(zhì)合金表面進(jìn)行浸潤和擴(kuò)散，所述的熱處理的溫度為680℃，時間為8秒鐘；銀焊料在金剛石復(fù)合片基底硬質(zhì)合金表面進(jìn)行浸潤層的厚度0.10～0.15mm。