[發明專利]含金剛石的高耐磨截齒及其制備方法

有效

• 申請號: 202110762506.6
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113586050B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 高潔;于盛旺;鄭可;馬永;王永勝;黑鴻君;吳艷霞;周兵
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C35/183
• 分類號: E21C35/183;E21D9/10;C23C24/10;C21D1/18;C21D9/00;B23P15/00
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

本發明為一種含金剛石的高耐磨截齒及其制備方法，解決了現有截齒耐磨性能不足、制備工藝復雜等問題。本發明截齒包括齒體和硬質合金頭，齒體的齒頭外壁偏上位置設置有護齒條及含金剛石顆粒的硬質冶金層。制備時先制備齒體毛坯并預處理，然后在齒頭上制備護齒槽并涂有機粘結劑，護齒條粘結在護齒槽內，接著噴灑金剛石耐磨顆粒或立方氮化硼顆粒以及金屬合金粉末，之后進行真空加熱使之熔合，最后再焊接硬質合金頭并置于淬火液中去除應力即可。本發明截齒設計科學、結構合理，制備方法簡單易行，截齒成本增加較少，耐磨性能高，使用壽命可提升5倍以上。

技術領域

本發明專利涉及開采工具技術領域，具體是一種含金剛石的高耐磨截齒及其制備方法。

背景技術

截齒是一種采掘工具，可與采煤機、掘進機等配套使用，由于其工作環境復雜惡劣，成為采煤機、掘進機實際作業中更換量最大的易損件，目前廣泛應用的截齒主要由合金鋼齒體和釬焊的硬質合金截齒頭組成，截齒頭焊接于齒體的一端。截割煤巖及掘進巷道時，復雜的工況條件使截齒容易發生硬質合金截齒頭和齒體的磨損失效、硬質合金截齒頭脫落、崩刃和齒體斷裂等，致使每萬噸煤消耗的截齒數量居高不下，加大了生產成本，直接影響了采煤機和掘進機的生產效率。其中截齒體不耐磨，也會導致固定在截齒柄端部的硬質合金截齒頭過早的脫落。通過幾個煤礦的統計結果可知，磨損失效是截齒最主要的失效形式，占失效形式75%~90%。目前主要通過堆焊技術改善齒體的耐磨性能，堆焊焊絲一般為Cr-Mo-W-Ti系或者Cr-Mo-W-V系合金，形成的堆焊層一般為馬氏體加碳化物，或者采用Ni60合金熔覆WC顆粒制備堆焊耐磨層，但是耐磨防護層的硬度整體仍偏低，基本在52~64HRC之間，對截齒耐磨性能的提升不明顯。因此采用簡單的處理方式，進一步提高截齒的耐磨性能，對節省成本、提升生產效率（更換截齒會造成生產效率下降），乃至提高經濟效益具有十分重要的意義。

金剛石是自然界中最硬的材料，立方氮化硼cBN是僅次于金剛石的超硬材料，將金剛石、cBN等材料用于截齒的耐磨防護有助于截齒耐磨性能的大幅提升。中國發明專利CN200810230597.3公開了一種金剛石孕鑲截齒及其制備工藝，截齒由齒體、齒頭和位于齒頭上的翼片構成，齒頭由金剛石混料和碳化鎢中的一種或者兩種材料制成；翼片由金剛石混料、立方氮化硼、碳化鎢或硬質合金材料中的一種制成，將翼片和齒頭整體熱壓成型，與齒體進行連接，再進行修正、后處理，整個制備過程較為復雜，需要額外制作模具。

中國發明專利CN200920062976.6公開了一種截齒它包括截齒柄以及連接于截齒柄端部的截齒頭，所述截齒柄與截齒頭連接端的外表面上設有一個以上保徑齒。截齒頭由硬質合金和復合于其上的聚晶金剛石層組成，二者之間還存在過渡層，過渡層為金剛石-鈷梯度過渡層、或金剛石-立方氮化硼梯度過渡層、或金剛石-碳化鎢-鈷梯度過渡層。保徑齒為金剛石-硬質合金復合球齒、或金剛石-硬質合金平頭齒、或硬質合金齒、或上述各齒的組合。該新型截齒同樣存在制備過程復雜的問題，另外保徑齒如何連于截齒頭上，并未給出技術方案。

中國發明專利CN200810030935.9?公開了一種金剛石復合截齒頭的制造方法及金剛石復合截齒頭，該截齒整體采用硬質合金，在齒頭部分采用六面頂壓機高溫壓制金剛石與金屬的混料形成一層聚晶金剛石來提高耐磨性，需要專門的設備、模具和后處理，截齒的成本提高太多，另外硬質合金作為齒體，其抗沖擊性能較差，無法滿足煤礦開采或掘進的工況要求，高溫壓制過程也會降低硬質合金和壓入金剛石的性能。

總體而言，現在的方法通過增加齒體中硬質合金的含量及在截齒頭上制備金剛石耐磨層來提升截齒的耐磨性，但是這兩種材料含量多會大幅提升截齒的成本，降低截齒的抗沖擊性能，另外，制作過程都較為復雜。因此本發明專利擬采用簡單的處理方式，將金剛石、cBN等材料用于截齒的耐磨防護，進一步提高截齒的耐磨性能、節省成本、提升生產效率。

發明內容

本發明的目的是為解決上述現有技術中存在的問題，而提供一種含金剛石的高耐磨截齒及其制備方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：