[發(fā)明專利]一種新型地質(zhì)鉆頭及制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711055662.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN107575166A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通歐科數(shù)控設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;C22C21/18;C22C21/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬結(jié)合劑地質(zhì)鉆頭及制造方法，尤其涉及適用于硅質(zhì)花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r等研磨性和強(qiáng)研磨性巖層鉆進(jìn)的地質(zhì)鉆頭。

背景技術(shù)

一直以來(lái)對(duì)于硅質(zhì)花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r等研磨性或強(qiáng)研磨性巖層，幾乎無(wú)法鉆進(jìn)，鉆頭的使用壽命極短，通常鉆進(jìn)時(shí)效為0.2—0.5米/10小時(shí)，使用壽命為1米/個(gè)左右。為解決以上強(qiáng)研磨性巖層鉆進(jìn)的技術(shù)難題，特公開一種新型地質(zhì)鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型地質(zhì)鉆頭及制造方法,它對(duì)于硅質(zhì)花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r等強(qiáng)研磨性巖層可鉆性很強(qiáng)，鉆進(jìn)時(shí)效可達(dá)到0.5—0.8米/小時(shí)，使用壽命達(dá)到15米/個(gè)以上。同時(shí)一種新型地質(zhì)鉆頭的燒結(jié)溫度低，成本低，環(huán)保節(jié)能。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)達(dá)到上述目的的，本發(fā)明的一種新型地質(zhì)鉆頭是以Al作為金屬結(jié)合劑的基礎(chǔ)成份,由金屬結(jié)合劑與金剛石結(jié)合而構(gòu)成，所述金屬結(jié)合劑包括如下成份：

Al：20—90％ Mg:10—20％

作為上述Al及Mg的部分替代物,上述金屬結(jié)合劑中還可添加:

Sn：0—30％Zn：0—10％Ag：0—30％

Cu：0—50％Ti：0—20％Ni：0—20％

Co：0—20％Si：0—10％C：0—3％

Al₂O₃：0—5％

的一種成或幾種組合。所述金屬是采用純金屬粉末或包含兩個(gè)以上組合的金屬預(yù)合金粉末。

作為上述Al及Mg的部分替換物，上述金屬結(jié)合劑中還可添加增強(qiáng)材料如石墨、氧化鋁0—6％。

另外，本發(fā)明提供了一種新型地質(zhì)鉆頭的制造方法，其用金屬結(jié)合劑和金剛石混合與地質(zhì)鉆頭鋼基體通過(guò)冶金化學(xué)鍵結(jié)合，包括：

A、按所述的金屬結(jié)合劑化學(xué)組成稱取所需量的各組份粉末，得到結(jié)合劑粉末混合物，將該結(jié)合劑粉末混合物與配比好的金剛石混合，制備金剛石內(nèi)外保徑料和端面料。

B、使用石墨模具，在200—850℃下對(duì)如所述金屬粉末和金剛石混合物燒結(jié)即可制造出刀頭，然后利用焊接的方法將刀頭與地質(zhì)鉆頭鋼基體焊接，制造出一種新型地質(zhì)鉆頭；或者使用石墨模具與初加工的地質(zhì)鉆頭鋼基體裝配，然后依次按照內(nèi)保徑混合料、端面混合料、外保徑混合料或者依次按照外保徑混合料、端面混合料、內(nèi)保徑混合料的順序裝料到各自的型腔中，最后將裝配充實(shí)了物料的地質(zhì)鉆頭鋼體和石墨模具一起放到熱壓燒結(jié)爐中，在200—850℃、保溫10—30分鐘、壓力100—150噸等條件下燒結(jié)即可制造出一種新型地質(zhì)鉆頭。

在上述制造方法中，金剛石的粒度、型號(hào)、濃度根據(jù)鉆進(jìn)巖層的不同而選擇。

本發(fā)明克服了以往金屬結(jié)合劑地質(zhì)鉆頭在硅質(zhì)花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r等強(qiáng)研磨性巖層鉆進(jìn)中的金剛石出刃困難的問(wèn)題，對(duì)于硅質(zhì)花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r等強(qiáng)研磨性巖層的可鉆性大大增強(qiáng)。本發(fā)明研制出Al系金屬結(jié)合劑地質(zhì)鉆頭及其制造方法，采用了對(duì)金剛石結(jié)合性好并且牢固把持的Al系金屬結(jié)合劑，一種新型地質(zhì)鉆頭的金剛石出刃快，使用壽命長(zhǎng)，燒結(jié)溫度低，成本低，有利于金剛石的防氧化保護(hù)和節(jié)約能源，有利于降低石墨模具損耗。

本發(fā)明的金屬結(jié)合劑，添加Cu、Ni、Co增加結(jié)合劑的導(dǎo)熱性能或強(qiáng)度，添加Sn、Mg、Zn、Ti等增加結(jié)合劑的韌性及結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持力。

具體實(shí)施方式

實(shí)施案例1

結(jié)合劑：Al：30％ Sn：7％ Cu：30％ Ti：10％ Ni：14％ Mg：4％ 其余材料：5％

端面金剛石粒度：45/50(30％)+50/60(60％)+60/70(10％)濃度75％

按上述結(jié)合劑成份和地質(zhì)鉆頭規(guī)格型號(hào)分別稱取相應(yīng)量的粉末，配好要求濃度量端面金剛石料，加入適量的石蠟、丙酮后，在混料機(jī)內(nèi)充分混合24小時(shí)，作為地質(zhì)鉆頭端面混合料備用。

結(jié)合劑：Al：30％ Sn：7％ Cu：27％ Ti：10％ Co：3％ Ni：14％ Mg：4％ 其余材料：5％

保徑金剛石粒度：70/80(30％)+80/100(70％)濃度75％

按上述結(jié)合劑成份和地質(zhì)鉆頭規(guī)格型號(hào)分別稱取相應(yīng)量的粉末，配好要求濃度量?jī)?nèi)外保徑金剛石料，加入適量的石蠟、丙酮后，在混料機(jī)內(nèi)充分混合24小時(shí)，作為地質(zhì)鉆頭的內(nèi)外保徑用混合料備用。

將地質(zhì)鉆頭鋼基體與石墨模具裝配，依次將內(nèi)保徑、端面料和外保徑料裝入各自型腔中，放入熱壓燒結(jié)礦中熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度380℃，保溫30分鐘，壓力150噸。