專(zhuān)利名稱(chēng)：極堅(jiān)硬巖石孕鑲金剛石工具制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種磨削極堅(jiān)硬和堅(jiān)硬巖石孕鋃金剛石工具的制造方法，它包括金剛石顆粒造球、加壓、燒結(jié)等工藝。
孕鋃金剛石工具與鉆頭在磨削極堅(jiān)硬與堅(jiān)硬巖石時(shí)，由于金剛石的迅速鈍化，而出現(xiàn)“打滑”或“鈍化”現(xiàn)象，影響磨削效率。為了解決這一問(wèn)題，英國(guó)專(zhuān)利0096591公開(kāi)了一種金剛石工具的制作方法，其方法是在胎體粉末中加入打磨劑，可以使工具與鉆頭有較好的金剛石出露，但不能有較快的金剛石換層速度，因而也就不能解決鉆頭“打滑”問(wèn)題;“軟胎體法”，雖然可以提高金剛石換層速度，但壽命極短。美國(guó)專(zhuān)利3316073公開(kāi)了一種金剛石鉆頭的制造方法-造球法，用此方法可以提高金剛石在胎體中的均勻分布，提高鉆頭質(zhì)量，但不能解決“打滑”問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于制造一種孕鋃金剛石工具如鉆頭，鋸片，在磨削極堅(jiān)硬巖石時(shí)不出現(xiàn)“打滑”或“鈍化”現(xiàn)象。這種方法的實(shí)質(zhì)是降低金剛石在胎體中的包鋃強(qiáng)度，加速金剛石換層，使工具始終保持鋒利狀態(tài)。
本發(fā)明是在造球法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種制造孕鋃金剛石工具的方法。具體工藝是，采用酒精和甘油的混合液(比例為5∶1)為潤(rùn)濕劑，先將金剛石裹上一層在燒結(jié)以后仍能保持松散狀態(tài)、厚度為0.05～0.10mm(金剛石與粉末的重量比為1∶1～1∶4)的內(nèi)層粉末，再與胎體粉末混合形成胎體粉末外層(圖1)，裝模后，在低于胎體粉末燒結(jié)溫度20～40℃的溫度下燒結(jié)成型。內(nèi)層粉末可以是WC、W、Co、石墨等熔點(diǎn)高于胎體粉末燒結(jié)溫度的物質(zhì)，燒結(jié)以后松散的內(nèi)層厚度為10～40um。
用本發(fā)明的方法可以制造孕鋃金剛石鉆頭、鋸片。對(duì)于金剛石鉆頭，燒結(jié)溫度為900～1000℃，壓力為200～300kg/cm2，保溫時(shí)間為5～7分鐘;對(duì)于鋸片，燒結(jié)溫度為850～900℃，壓力為150～200kg/cm2，保溫時(shí)間為5～7分鐘。
用本發(fā)明所述的方法制造的孕鋃金剛石工具，如鉆頭、鋸片，由于胎體中內(nèi)層粉末不含膠結(jié)金屬，且它的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于胎體粉末的燒結(jié)溫度，因而燒結(jié)后仍能保持松散狀態(tài)，從而降低了金剛石在胎體中的包鋃強(qiáng)度。當(dāng)金剛石磨鈍到一定程度后，就會(huì)從胎體中自動(dòng)脫落，使下面新的金剛石得以出露(圖3)，始終保持金剛石工具的鋒利狀態(tài)。磨削的巖石硬度越大(可鉆性為10～12級(jí))時(shí)，內(nèi)層厚度也應(yīng)越大。
用本方法制造的金剛石工具-鉆頭、鋸片內(nèi)金剛石具有兩層的包鋃層(圖2)，粘結(jié)強(qiáng)度低的內(nèi)層及胎體粉末外層，用這種結(jié)構(gòu)的鉆頭，鋸片，磨削極堅(jiān)硬與堅(jiān)硬巖石時(shí)，由于具有較快的換層速度，從而不會(huì)出現(xiàn)打滑。同時(shí)由于這種結(jié)構(gòu)的鉆頭、鋸片內(nèi)金剛石的換層速度主要取決于內(nèi)層厚度，而與胎體硬度關(guān)系不大，因此，可以制造出既有較高的金剛石換層速度、又有高的胎體耐磨性，適用于鉆進(jìn)硬、脆、碎地層的鉆頭。用這種鉆頭鉆進(jìn)可鉆性硬度為10～12級(jí)的巖石時(shí)，具有時(shí)效高(時(shí)效為1.0～1.5米/時(shí))，壽命長(zhǎng)(壽命為10～30米/個(gè))等優(yōu)點(diǎn)。


圖1.經(jīng)造球的金剛石顆粒。1-金剛石，2-內(nèi)層粉末，3-胎體粉末圖2.燒結(jié)后的金剛石工具的顯微結(jié)構(gòu)圖3.金剛石顆粒的脫落過(guò)程實(shí)施例1.孕鋃金剛石鉆頭的制作。內(nèi)層粉末為WC，金剛石與WC重量比為1∶3，燒結(jié)溫度為950℃，壓力250kg/cm2，保溫時(shí)間7分鐘。在河南有色二隊(duì)使用，巖層為石英斑巖，可鉆性為11級(jí)，時(shí)效為1.08米/時(shí)，壽命為29米/個(gè)(石英斑巖占40%)。
2.孕鋃金剛石鉆頭的制作。內(nèi)層粉末為WC，金剛石與WC重量比為1∶4，燒結(jié)溫度為970℃，壓力為250kg/cm2，保溫時(shí)間7分鐘。在安徽332隊(duì)使用，巖層為硅化花崗巖并帶有細(xì)石英脈，可鉆性10～11級(jí)。時(shí)效為1.5米/時(shí)，壽命為12.8米/個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種磨削極堅(jiān)硬與堅(jiān)硬巖石的孕鋃金剛石工具的制造方法，包括金剛石顆粒的造球、加壓、燒結(jié)等工藝，其特征在于，先將金剛石表面裹上一層在燒結(jié)后仍能保持松散狀態(tài)的內(nèi)層粉末，再與胎體粉末造球，在低于胎體粉末燒結(jié)溫度20～40℃的溫度下燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，金剛石與內(nèi)層粉末的重量比為1∶1～1∶4，內(nèi)層粉末可以是WC、W、Co、石墨等熔點(diǎn)高于胎體粉末燒結(jié)溫度的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法和用此方法制造的鉆頭，其特征在于，燒結(jié)溫度為900～1000℃，壓力為200～300kg/cm2，保溫時(shí)間為5～7分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法和用此方法制造的鋸片，其特征在于，燒結(jié)溫度為850～900℃，壓力為150～200kg/cm2，保溫時(shí)間為5～7分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法和用此方法制造的鉆頭、鋸片，其特征在于，鉆頭、鋸片內(nèi)金剛石具有兩層的包鋃層，松散的內(nèi)層和胎體外層，內(nèi)層厚度為10～40um。
全文摘要
一種能克服“打滑”與“鈍化”現(xiàn)象的孕鑲金剛石工具如鉆頭、鋸片、及其制造方法，屬于孕鑲金剛石工具制造技術(shù)領(lǐng)域。這種工具內(nèi)金剛石具有雙層結(jié)構(gòu)，松散的內(nèi)層和胎體外層。由于內(nèi)層強(qiáng)度很低，在鉆進(jìn)可鉆性為10～12級(jí)的巖石時(shí)，磨鈍的金剛石從胎體中及時(shí)自動(dòng)脫落，使新的金剛石得以出露，始終保持鉆頭處于鋒利狀態(tài)，而不出現(xiàn)打滑。具有時(shí)效高(為1.0～1.5米/時(shí))，壽命長(zhǎng)(為10～30米/個(gè))等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23P5/00GK1050836SQ8910577
公開(kāi)日1991年4月24日 申請(qǐng)日期1989年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月7日
發(fā)明者魯凡 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué)