[發(fā)明專利]胎體組合物、采用該組合物的金剛石節(jié)塊及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711397647.2
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108342633B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 徐良;劉一波;姚炯彬;鄧學偉;徐強;葛科
• 申請（專利權）人: 北京安泰鋼研超硬材料制品有限責任公司;安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C26/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F1/00;B22F1/02;B22F3/10;B22F3/15;B22F7/02
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

本發(fā)明涉及一種胎體組合物，按重量百分比計包括如下組分：60?80％WC粉末，5?15％Co粉末，5?12％Cu粉末，3?5％Mn粉末，2?6％Zn粉末，3?8％鎳基自熔合金粉末；還涉及一種金剛石節(jié)塊，包括工作層，按體積百分比由以下原料制成：胎體組合物50?70％，金剛石30?50％；還披露了上述節(jié)塊的制備方法。上述胎體組合物中鎳基自熔合金粉與Mn粉、Zn粉組合起來能很好的熔入其他金屬粉末之間；金剛石是通過滾圓放入胎體的，不易脫落；再依次經(jīng)真空熱壓燒結、熱等靜壓處理；如此節(jié)塊具有優(yōu)越的抗沖擊韌性、耐磨性和金剛石把持力，且金剛石均勻分布、受力均勻，能夠在極其惡劣的鉆探/鉆孔環(huán)境下工作。

技術領域

本發(fā)明涉及一種胎體組合物，以及采用該組合物的金剛石節(jié)塊，尤其是涉及地質(zhì)、煤炭及石油鉆探鉆頭或者建材、石材鉆孔鉆頭用金剛石節(jié)塊；還涉及該金剛石節(jié)塊的制備方法。

背景技術

金剛石節(jié)塊是碳化鎢和鈷為主要胎體材料包鑲粗顆粒金剛石的燒結體，胎體耐磨性、抗沖擊性極強，粗顆粒金剛石的鉆切能力好，非常適用于惡劣環(huán)境難鉆進地層的鉆進。普通的金剛石節(jié)塊通過胎體粉末(一般為高碳化物含量的硬質(zhì)合金粉末)和金剛石混合均勻后熱壓燒結而成，由于金剛石濃度高，與胎體粉末比重差異大，因此較難獲得混合均勻的胎體粉末，壓制和燒結過程易金剛石間出現(xiàn)橋架現(xiàn)象，導致金剛石節(jié)塊在金剛石橋架處出現(xiàn)硬度和強度弱區(qū)，使用過程中會在弱區(qū)提前失效，從而造成壽命短的問題。而且，由于金剛石節(jié)塊在深井內(nèi)受到的壓力及沖擊力巨大，需要節(jié)塊具有極高的抗沖擊韌性，而常規(guī)粉末冶金得到的金剛石節(jié)塊根本無法滿足巨大的沖擊。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種胎體組合物。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種采用上述胎體組合物制備的金剛石節(jié)塊及其制備方法。該金剛石節(jié)塊中，金剛石在節(jié)塊內(nèi)均勻分布，具有良好的耐磨性、硬度、抗沖擊韌性，可以用于地質(zhì)、煤炭及石油鉆探鉆頭切削齒，或者建材、石材鉆孔鉆頭切削齒等。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種胎體組合物，按重量百分比計包括如下組分：60-80％的WC粉末，5-15％的Co粉末，5-12％的Cu粉末，3-5％的Mn粉末，2-6％的Zn粉末，3-8％的鎳基自熔合金粉末。

上述組分選擇的理由如下：

WC粉末，作為強碳化物形成元素，是胎體最主要的耐磨成分。本發(fā)明提供的胎體組合物中WC含量控制在60-80wt％，添加量超過該比例則會造成燒結溫度過高或者胎體燒結密實度不高，添加量低于該比例則會造成胎體耐磨性不夠，金剛石過早脫落。

Co粉末，可有效降低鈷和金剛石的內(nèi)界面張力，對提高金剛石的把持力起到關鍵作用，且可提高胎體的抗彎強度。本發(fā)明提供的胎體組合物中Co含量控制在5-15wt％。

Cu粉末，與Zn粉末互熔，是胎體的主要粘結劑。本發(fā)明提供的胎體組合物中Cu含量控制在5-12wt％。

Mn粉末，對金屬粉末具有一定的脫氧能力，參與胎體的合金化，強化胎體。本發(fā)明提供的胎體組合物中Mn含量控制在3-5wt％。

Zn粉末，與Cu粉末互熔，是胎體的主要粘結劑，且可降低胎體的燒結溫度。本發(fā)明提供的胎體組合物中Zn含量控制在2-6wt％。

鎳基自熔合金粉末對提高金剛石的把持力起到關鍵作用。本發(fā)明提供的胎體組合物中鎳基自熔合金粉末含量控制在3-8wt％。