一種粉末冶金鉆頭胎體及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種粉末冶金鉆頭胎體，其特征在于，由下列重量份的原料制成：錫2.4-2.6、鎳3.5-3.8、Be0.2-0.3、La0.14-0.18、Zn3.2-3.5、碳化鈮0.6-0.9、碳化鎢0.9-1.2、三氧化二鉈0.12-0.16、三氧化二鋁0.73-0.82、碳黑0.95-1.20、硬酯酸鋅2.45-2.90、鐵粉92-94、助劑1-2；本發明的金剛石鉆頭胎體具有鉆切速度快的優點，提高實際鉆切時的工作效率。此外，應用該胎體的鉆頭刀頭燒結溫度低，避免對金剛石的高溫損傷，并且起到節能降耗的作用，使鉆頭的性價比提高，降低了生產成本。
【專利說明】一種粉末冶金鉆頭胎體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金領域，特別是一種粉末冶金鉆頭胎體及其制備方法。
【背景技術】
[0002]粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結，制取金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工業技術。目前，粉末冶金技術已被廣泛應用于交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業等領域，成為新材料科學中最具發展活力的分支之一。粉末冶金技術具備顯著節能、省材、性能優異、產品精度高且穩定性好等一系列優點，非常適合于大批量生產。另外，部分用傳統鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復雜零件也可用粉末冶金技術制造，因而備受工業界的重視。粉末冶金結構件制品材料成分不受熔煉限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它結構組分，并且在相當大的范圍內根據要求進行調整，進而在力學性能上能達到與鋼件匹配的效果。
[0003]鉆頭胎體是包鑲金剛石和連接空白鉆頭體的鉆頭冠部合金或金屬。它一般用難熔金屬碳化鎢粉末或鑄造碳化鎢為骨架材料；以易熔金屬如Cu、cu-Ni, Zn、Sn、Mn等為粘結劑，在模具內以高溫條件下壓結，溫度一般為1000~1200°C。鉆頭的工作能力在很大程度上取決于胎體的性質，要有相當的強度、抗沖擊韌性，特別是硬度與耐磨性要與所鉆巖層性質相適應。孕鑲金剛石鉆頭隨鉆進胎體要相應磨損，使金剛石不斷裸露出來以破碎巖石，因此胎體硬度與耐磨性是孕鑲鉆頭的一個重要指標。調節胎體骨架金屬的成分、粒度，以及粘結金屬的成分、比例和燒結工藝可改變胎體硬度和耐磨性，保證在各類巖層中都能取得最好的鉆進效果。按胎體的硬度進行了分類分級，共分軟、中硬、硬3類，6級，見表。堅硬致密的弱研磨性地層應選用軟胎體，即洛氏硬度(HRC)在35以下；在強研磨性地層、裂隙地層則應選用硬胎體 ，即HRC硬度在35~45之間。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種新的金剛石鉆頭胎體，該胎體具有鉆切速度快的優點，提高實際鉆切時的工作效率。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種粉末冶金鉆頭胎體，由下列重量份的原料制成:錫2.4-2.6、鎳3.5-3.8、Be0.2-0.3、La0.14-0.18、Ζη3.2-3.5、碳化鈮 0.6-0.9、碳化鎢 0.9-1.2、三氧化二鉈
0.12-0.16、三氧化二鋁 0.73-0.82、碳黑 0.95-1.20、硬酯酸鋅 2.45-2.90、鐵粉 92-94、助劑1-2 ；
所述助劑由下列重量份的原料制成:鐵粉3-4、氧化鋅1-2、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-2、高嶺土 2-3、聚乙烯醇2-3、碳纖維1-2、硫酸亞鐵2_3、三聚磷酸鈉1_2、云母粉3_4、交聯劑TAIC1-2、硬脂酸鋅1-2。制備方法是將鐵粉、氧化鋅、硫酸亞鐵、三聚磷酸鈉、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1_2小時，即得。
[0006]本發明所述粉末冶金鉆頭胎體，由以下具體步驟制成:
(1)將錫、鎳、Be、La、Zn、碳化銀、碳化鶴、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結后的物料粉碎后過200-400目篩；
(2)將其它剩余成分混合均勻；
(3)將步驟(1)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成
坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1085-1150°C條件下燒結2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
[0007]本發明的金剛石鉆頭胎體具有鉆切速度快的優點，提高實際鉆切時的工作效率。此外，應用該胎體的鉆頭刀頭燒結溫度低，避免對金剛石的高溫損傷，并且起到節能降耗的作用，使鉆頭的性價比提高，降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0008]下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0009]一種粉末冶金鉆頭`胎體，由下列重量份(公斤)的原料制成:錫2.4、鎳3.5,Be0.2、La0.14、Zn3.2、碳化鈮0.6、碳化鎢0.9、三氧化二鉈0.12、三氧化二鋁0.73、碳黑0.95、硬酯酸鋅2.45、鐵粉92、助劑I ；
所述助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:鐵粉4、氧化鋅2、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1、高嶺土 3、聚乙烯醇3、碳纖維1、硫酸亞鐵3、三聚磷酸鈉1、云母粉3、交聯劑TAIC2、硬脂酸鋅I。制備方法是將鐵粉、氧化鋅、硫酸亞鐵、三聚磷酸鈉、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1_2小時，即得。本發明所述粉末冶金鉆頭胎體，由以下具體步驟制成:
(1)將錫、鎳、Be、La、Zn、碳化銀、碳化鶴、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結后的物料粉碎后過200-400目篩；
(2)將其它剩余成分混合均勻；
(3)將步驟(1)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成
坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1085-1150°C條件下燒結2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
[0010]經過檢測，本發明法蘭的硬度:HRC65 ;抗拉強度:1065MPa。
【權利要求】
1.一種粉末冶金鉆頭胎體，其特征在于，由下列重量份的原料制成:錫2.4-2.6、鎳3.5-3.8、Be0.2-0.3、La0.14-0.18、Ζη3.2-3.5、碳化鈮 0.6-0.9、碳化鎢 0.9-1.2、三氧化二鉈 0.12-0.16、三氧化二鋁 0.73-0.82、碳黑 0.95-1.20、硬酯酸鋅 2.45-2.90、鐵粉 92-94、助劑 1-2 ； 所述助劑由下列重量份的原料制成:鐵粉3-4、氧化鋅1-2、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯1-2、高嶺土 2-3、聚乙烯醇2-3、碳纖維1-2、硫酸亞鐵2_3、三聚磷酸鈉1_2、云母粉3_4、交聯劑TAIC1-2、硬脂酸鋅1-2 ； 制備方法是將鐵粉、氧化鋅、硫酸亞鐵、三聚磷酸鈉、云母粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1-2小時，即得。
2.根據權利要求1所述粉末冶金鉆頭胎體，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將錫、鎳、Be、La、Zn、碳化銀、碳化鶴、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結8-10小時，將燒結后的物料粉碎后過200-400目篩； (2)將其它剩余成分混合均勻； (3)將步驟(1)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成坯； (4)將壓坯放在燒結爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1085-1150°C條件下燒結2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
【文檔編號】C22C38/08GK103602887SQ201310469343
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】李保華, 王開松, 王傳禮, 張 浩, 解淇凱, 陳凱 申請人:安徽澳德礦山機械設備有限公司