[發明專利]一種地質礦產勘查裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 201210258396.0
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102744401A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 王偉德;徐希強
• 申請（專利權）人: 王偉德
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/16;C22C29/00;C22C38/04;E21B10/46
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技術領域

本發明屬于機械加工領域，涉及一種地質礦產勘查裝置及其制備方法，具體涉及一種地質礦產勘查鉆頭及其制備方法。

背景技術

目前，在地質礦產勘探中，大多數礦場都使用PDC鉆頭，并且隨著復合片技術和鉆井工藝的發展，這種趨勢仍將繼續。PDC鉆頭主要分為鋼體PDC鉆頭和胎體PDC鉆頭。兩種鉆頭存在各自的優缺點，胎體PDC鉆頭耐磨性好，其應用地層也主要在深部的堅硬巖層，但是胎體PDC鉆頭體材料硬度不高以及抗彎強度差，導致鉆頭設計時只能采用較厚的刮刀，以增強鉆頭刮刀的抗沖擊能力，避免斷刮刀等惡性鉆井事故的發生。鋼體PDC鉆頭采用高強度合金鋼加工而成，強度高，雖然采用了表面堆焊等工藝來強化，但是和胎體鉆頭相比，仍然顯得耐磨能力不足。因此，如果可以制備一種鉆頭在具有較好的耐磨性能、抗彎強度，而且具有較高的硬度，而且無需使用刮刀，并將具備廣泛的市場潛力。

胎體PDC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，其存在抗彎強度低、硬度較差、加工效率低以及成品較高等缺點，在硬質礦產打孔過程中，一個金剛石鉆頭一般只能鉆50-80個孔，并不能很好滿足礦產勘查領域的實際需要。如何對胎體PDC鉆頭進行改進，提高鉆頭胎體的抗彎強度、洛氏硬度以及磨耗比是現有技術亟待解決的技術問題。

發明內容

為了克服現有技術中PDC鉆頭存在的缺陷，本發明在現有技術的基礎上，通過嘗試不同的原料添加以及配比，制備出了一種性能較佳的地質礦產勘查鉆頭。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種地質礦產勘查裝置，其包含鉆頭，所述鉆頭由刀頭和基體組合而成，所述刀頭由如下重量配比的原料制備而成；

單晶碳化鎢粉35％，粒度為350目；

鑄鋼粉18％，粒度400目，成份如下：C：0.9-1.1％，Mn：0.8-1.0％，Si：0.4-0.6％，余量為Fe，均為質量百分數；

碳化硅粉15％，300目；

氧化鋁粉12％，200目；

碳化鈦粉10％，粒度為400目；

氮化硅粉6％，325目；

錳粉3％，500目；

鈷粉1％，200目；

制備方法如下：

按照重量比例稱取上述原料，首先將單晶碳化鎢粉與甲基丙烯酸甲酯按照5∶1的質量比例混合，攪拌均勻后靜止30分鐘得到混合物A；然后將鑄鋼粉、碳化硅粉、氧化鋁粉、碳化鈦粉、氮化硅粉、錳粉以及鈷粉混合均勻，得到混合物B；將混合物A和混合物B混合后攪拌10分鐘，然后裝到石墨模具中，并上下振蕩三次，用壓板壓實，然后放入到高溫燒結爐中進行燒結，高溫燒結爐的溫度為1100℃，燒結時間為30分鐘，燒結結束后繼續在高溫燒結爐中保溫5小時；將上述燒結模具取出，冷卻至室溫，出模，得到胎體，最后將胎體加工成刀頭，焊接到基體上即得所述鉆頭。

本發明還提供了一種地質勘查鉆頭胎體，由如下重量配比的原料制備而成；

單晶碳化鎢粉35％，粒度為350目；

鑄鋼粉18％，粒度400目，成份如下：C：0.9-1.1％，Mn：0.8-1.0％，Si：0.4-0.6％，余量為Fe；

碳化硅粉15％，300目；

氧化鋁粉12％，200目；

碳化鈦粉10％，粒度為400目；

氮化硅粉6％，325目；

錳粉3％，500目；

鉆粉1％，200目；

胎體的制備方法如下：

按照重量比例稱取上述原料，首先將單晶碳化鎢粉與甲基丙烯酸甲酯按照5∶1的質量比例混合，攪拌均勻后靜止30分鐘得到混合物A；然后將鑄鋼粉、碳化硅粉、氧化鋁粉、碳化鈦粉、氮化硅粉、錳粉以及鈷粉混合均勻，得到混合物B；將混合物A和混合物B混合后攪拌10分鐘，然后裝到石墨模具中，并上下振蕩三次，用壓板壓實，然后放入到高溫燒結爐中進行燒結，高溫燒結爐的溫度為1100℃，燒結時間為30分鐘，燒結結束后繼續在高溫燒結爐中保溫5小時；將上述燒結模具取出，冷卻至室溫，出模，得到胎體。

本發明的有益效果在于：本發明鉆頭胎體的抗彎強度、洛氏硬度以及磨耗比等均優于常規的PDC鉆頭胎體，可作為PDC鉆頭胎體的替代品，應用于地質勘查領域中。本發明選擇合適比例的錳粉提高韌性和耐磨性，并且采用合適的粒度，用于填補原材料之間的空隙。本發明選用甲基丙烯酸甲酯和鈷粉為粘合劑材料，可大大提高耐磨性；并且選用添加適量碳化硅和氮化硅用來替代鎳和錳的含量，降低了重金屬的利用。