[發(fā)明專利]一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉及用其制造胎體的工藝有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110433249.8 | 申請日： | 2011-12-21 |
| 公開（公告）號： | CN102489699A | 公開（公告）日： | 2012-06-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳俊勇;楊英祥;賴建新;溫貴凡;張力軒;龐正光 | 申請（專利權(quán)）人： | 深圳新速通石油工具有限公司 |
| 主分類號： | B22F1/00 | 分類號： | B22F1/00;B22F3/16 |
| 代理公司： | 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288 | 代理人： | 李悅 |
| 地址： | 518100 廣東省深圳市寶安區(qū)福永*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 金剛石 復(fù)合 鉆頭 胎體粉 制造 工藝 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種合金材料及其制備方法，具體涉及一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉及用其制造胎體的工藝。
背景技術(shù)
在石油鉆井中，聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭的使用日益廣泛，隨著鉆井工藝的發(fā)展和進(jìn)一步提高，PDC鉆頭的性能逐漸成為鉆進(jìn)的首要要求，如要求其鉆井時的速度要更快，在保證金剛鉆頭本身耐磨的前提下，還要進(jìn)一步要求金剛石鉆頭的切削刀翼更深、更薄，同時還要求在高速切削工作的切削齒能快速有效冷卻，以及切削的巖屑能快速排除。這就需要PDC鉆頭胎體材料能同時具備耐磨性、抗彎強度和沖擊韌性。目前的金剛石鉆頭的胎體粉是由普通的粒顆粒的鑄造碳化鎢和鎳粉混合而成的，其胎體的質(zhì)量及表面光滑程度不高，導(dǎo)致了鉆頭的性能呢不均，其抗彎強度和沖擊韌性不能很好滿足現(xiàn)有的實際需要，而且這種普通的粒顆粒的鑄造碳化鎢滲透性能較差，制造鉆頭所需的時間較長，費時費力，成本高，實用性不強。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉，具有較高的耐磨性、抗彎強度和沖擊韌性以及較好的滲透性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用本發(fā)明的胎體粉的制造胎體的工藝，工藝簡單，耗時短，成本低，實用性強。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉，其由按質(zhì)量百分比計的以下組分混合而成，
鑄造碳化鎢：35-50％，其中鑄造碳化鎢采用粒度為40-100目與粒度101-140目的鑄造碳化鎢混合，其混合比例以質(zhì)量比計為粒度為40-100目∶粒度為101-140目＝2∶1；單晶碳化鎢：30-45％，其粒度為80-200目；球形鑄造碳化鎢：6-10％，其粒度為100-350目；霧化鎳粉：4-10％，其粒度為100-200目。
本發(fā)明效果最好的實施例中，按質(zhì)量百分比計，所述鑄造碳化鎢為45％，單晶碳化鎢為35％，球形鑄造碳化鎢為10％，霧化鎳粉為10％。
其中，鑄造碳化鎢外觀形狀為多角圓滑顆粒，屬于WC和W2C的共晶體結(jié)構(gòu)，具有耐高溫、耐磨、抗沖擊等特性。單晶碳化鎢完全碳化的合金粉，外觀呈淺灰色疏松粉末，多角顆粒，組織結(jié)構(gòu)均勻、結(jié)晶顆粒大，熱穩(wěn)定性能好，抗沖擊能力強。球狀鑄造碳化鎢外觀形狀為規(guī)則球狀顆粒，組織結(jié)構(gòu)均勻致密，性能穩(wěn)定，硬度高、耐磨性好。
本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述單晶碳化鎢的粒度為200目。
為了方便能夠較好的填充其它兩種碳化鎢混合的間隙，球狀鑄造碳化鎢盡量選擇較小的顆粒度，因此，優(yōu)選的，本發(fā)明所述的球形鑄造碳化鎢的粒度為325目。
一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體的制造工藝，其包括以下工藝步驟
a)混合：將各組分按照權(quán)利要求1中比例混合均勻；
b)裝料：將混合好的胎體粉裝到燒結(jié)模具中，并震動燒結(jié)模具2-3次，每次3-5秒，壓實胎體粉，之后在模具的頂部裝上粘結(jié)金屬粉末；
c)燒結(jié)：將上述裝好料的燒結(jié)模具放入到高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，高溫?zé)Y(jié)爐的溫度為1000-1200℃；
d)保溫：燒結(jié)完成后，上述裝有料的燒結(jié)模具繼續(xù)在高溫?zé)Y(jié)爐中保溫2-3小時；
e)出模：將上述燒結(jié)模具取出，冷卻至室溫，出模，即得到聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體。
所述粘結(jié)金屬粉末為銅粉，其用量按重量百分比計占胎體粉重量的70-100％。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉采用鑄造碳化鎢，單晶碳化鎢，球形鑄造碳化鎢為原料，這幾種原料之間的性能相互補充，因此，得到的鉆頭胎體粉具有較高的耐磨性、抗彎強度和沖擊韌性以及較好的滲透性。本發(fā)明的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體的制造工藝所需的時間短，成本低，實用性高。通過該方法得到的鉆頭胎體的彎曲強度在770MPa以上，沖擊功高達(dá)11.947J/cm2。
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施方式
一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭胎體粉，其由按質(zhì)量百分比計的以下組分混合而成，
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