[發明專利]用以提供的增強金屬組分和復合組分之間的粘合力的預擴散心軸涂層

在審

• 申請號: 201580080021.1
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN107635699A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: G·O·庫克三世;J·G·托馬斯;D·B·沃格拉維地
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F5/00;E21B10/42
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 丁曉峰

1.一種制造鉆頭部件的方法，所述方法包括：

將第一擴散劑涂敷至限定在用于所述鉆頭部件的心軸上的粘合位置的至少一部分；

通過將所述心軸和所述第一擴散劑加熱至處理溫度來化學改性所述粘合位置的表面組成；

在化學改性所述表面組成之后，由粘合劑滲透基體組分以形成復合材料；和

圍繞所述心軸上的所述粘合位置冷卻所述復合材料，以將所述復合材料在所述粘合位置處粘合至所述心軸。

2.根據權利要求1所述的方法，其中對所述粘合位置的表面組成化學改性包括由以下組成的群組中的至少一種：擴散、反應、相互作用、滲碳、滲氮、滲硼、撞擊、沖擊、熱噴涂、焊接、沉積或機械地沖擊所述心軸的所述粘合位置。

3.根據權利要求1所述的方法，其還包括在化學改性所述表面組成之前，使表面特征形成于所述粘合位置中。

4.根據權利要求3所述的方法，其中所述表面特征包括由以下組成的群組中的至少一種：凹坑、凹痕、狹槽、凹槽、螺紋、凹陷、通道、凸起、穿孔、凸塊、鰭狀物、滾花、開垛口和雉堞。

5.根據權利要求3所述的方法，其還包括在涂敷所述第一擴散劑之前在所述心軸中形成所述表面特征。

6.根據權利要求3所述的方法，其還包括由所述第一擴散劑在所述心軸中形成所述表面特征。

7.根據權利要求1所述的方法，其還包括將顆粒植入所述心軸的所述粘合位置中以增加所述心軸在所述粘合位置中的表面積，其中所述顆粒由熔點溫度高于熔化所述粘合劑的熔滲溫度的材料構成。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述顆粒由限定所述金屬基體組分的材料構成。

9.根據權利要求1所述的方法，還包括將至少第二擴散劑涂敷至所述第一擴散劑上方的外層中的所述粘合位置，其中所述第二擴散劑不同于所述第一擴散劑。

10.根據權利要求1所述的方法，還包括在對所述表面組成化學改性之后且在用所述粘合劑滲透所述金屬-基體組分之前將至少第二擴散劑涂敷至所述粘合位置。

11.根據權利要求1所述的方法，其中涂敷所述第一擴散劑包括沿所述粘合位置以不連續圖案涂敷所述第一擴散劑。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述不連續圖案包括由所述第一擴散劑中的間隙間隔開的所述第一擴散劑的徑向帶、軸向帶和螺紋帶中的至少一種。

13.一種鉆頭部件，其包括：

由基底金屬構成并在其上限定粘合位置的心軸；

設置在所述粘合位置處的所述基底金屬內的擴散劑，使得所述基底金屬的表面組成在所述粘合位置處被化學改變。

在所述粘合位置處粘合至所述心軸的金屬-基體復合物，所述金屬-基體復合物包括用粘合劑滲透的金屬-基體組分。

14.根據權利要求13所述的鉆頭，其中所述心軸的所述基底材料是鋼且所述擴散劑是由以下組成的群組中的至少一種：碳、氮、硼、鈹、硫、硅、釷、鈦、釔和鋯。

15.根據權利要求13所述的鉆頭，其中所述粘合位置還包括用于與所述金屬基體復合物互鎖的其上的表面特征。

16.根據權利要求15所述的鉆頭，其中所述表面特征包括多孔化學改變的表面。

17.根據權利要求13所述的鉆頭，其中所述金屬基體復合物限定支撐其上的多個切割元件的多個切割刀片。

18.一種制造和使用鉆頭的方法，所述方法包括：

將擴散劑涂敷至限定在心軸上的粘合位置的至少一部分；

用所述擴散劑化學改性所述粘合位置的表面組成；

在化學改性所述表面組成之后由粘合劑滲透金屬-基體組分以形成基體復合材料；

在所述粘合位置處將所述復合材料粘合至所述心軸；和

將所述心軸耦接至用于將所述鉆頭耦接至鉆柱的柄部。

19.根據權利要求18所述的方法，其還包括將所述鉆頭耦接至鉆柱并且旋轉所述鉆頭以在地質構造中形成井筒。

20.根據權利要求18所述的方法，其中用所述擴散劑化學改性所述表面組成包括將所述心軸加熱至處理溫度以將所述擴散劑擴散至所述心軸的基底材料中。