專利名稱：鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚晶金剛石的加工方法，特別是涉及一種鉆探用橢圓形聚晶金剛 石的加工方法。
背景技術(shù)：
金剛石聚晶PCD (Polycrystalline diamond)是用細(xì)顆粒金剛石單晶在高溫高 壓下燒結(jié)而成的，該產(chǎn)品具有很好的耐磨性、熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度和抗沖擊韌性，廣泛用于 地質(zhì)勘探、石油開采、天然寶石加工業(yè)和機(jī)械加工修整工具等領(lǐng)域。目前分人造金剛石聚晶 PCD和人造金剛石聚晶TSP兩種。主要的形狀有三角形、正方形、長方形、、圓柱形、兩端圓弧 形、其多樣化適用于各種鉆探工具與地質(zhì)要求。目前，被廣泛用于鉆探方面的聚晶金剛石TSP大多是圓柱形，為了滿足市場的廣 大要求，經(jīng)過本領(lǐng)域技術(shù)人員的不斷改進(jìn)，發(fā)明了較多形狀的鉆探用聚晶金剛石。但是，利 用現(xiàn)有合成聚晶金剛石的技術(shù)，很難加工成多種形狀的聚晶金剛石。即使能夠生產(chǎn)出各種 形狀，其合格率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法。通過 本發(fā)明加工方法制備的鉆探用橢圓形聚晶金剛石具有較好的熱穩(wěn)定性及較高的抗沖擊強(qiáng) 度和更好的耐磨性。為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明提供一種鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法包括以下步驟
a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉68 72%，硅Si 13 15% 和鎳 Ni 15 17% ；
b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入占原 料總量0. 48 0. 52%的催化劑，將其混合后的原料和催化劑裝入橢圓形碳合成模型中，然 后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持118 122分鐘；所述真空爐內(nèi)真 空度為 0. 0009 0. 0012Pa，溫度為 800 1000°C ；
c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為1995 2005A，加熱時間為73 76s， 壓力為3. 8 4. 2萬公斤，保壓時間為195 205s ；
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。根據(jù)上面所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，金剛石粒徑60微米用W60 表示，金剛石粒徑35微米用W35表示，金剛石粒徑10微米用WlO表示；步驟a中所述原料 金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三者在原料金剛石 粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。根據(jù)上面所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，步驟b中所述催化劑為硼。根據(jù)上面所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，步驟c中高溫高壓合成過 程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為2000A，加熱時間為75s，壓力為4.0萬公斤，保壓時間為 200s。根據(jù)上面所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，步驟d中所述得到本發(fā)明 產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度規(guī)格為3*3*10*R1. 5mm。本發(fā)明的積極有益效果
1、利用本發(fā)明技術(shù)方案制備而成的橢圓形聚晶金剛石，具有較好的熱穩(wěn)定性及較 高的抗沖擊強(qiáng)度和更好的耐磨性；并且產(chǎn)品的合格率較高，其產(chǎn)品合格率高達(dá)85%以上。2、利用本發(fā)明技術(shù)方案能夠加工成橢圓形聚晶金剛石，能夠滿足用于復(fù)雜的底層 鉆井。本發(fā)明加工成的橢圓形聚晶TSP產(chǎn)品用于鉆探時大大提高了產(chǎn)品的磨耗比，并且解 決了鉆探中設(shè)備單一的問題。本發(fā)明加工成的橢圓形聚晶金剛石主用用于石油鉆頭。本發(fā) 明產(chǎn)品具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。具體實施例方式
實施例1
本發(fā)明鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法的詳細(xì)步驟如下 a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉70%，硅Si 14%和鎳 Ni 16% ；
70%的原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三 者在原料金剛石粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入 占原料總量0. 5%的催化劑硼，將其混合后的原料和催化劑硼裝入橢圓形碳合成模型中，然 后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持120分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度為 0. OOlPa，溫度為 900°C ；
C、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為2000A，加熱時間為75s，壓力為4. 0萬 公斤，保壓時間為200s;
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。經(jīng)過上述加工方法，得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度 規(guī)格為 3*3*10*R1. 5mm。實施例2:
本發(fā)明鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法的詳細(xì)步驟如下 a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉68%，硅Si 15%和鎳 Ni 17% ；
68%的原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三 者在原料金剛石粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入 占原料總量0. 48%的催化劑硼，將其混合后的原料和催化劑硼裝入橢圓形碳合成模型中， 然后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持122分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度為 0. 0012Pa，溫度為 IOOO0C ；
c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為2005A，加熱時間為73s，壓力為3. 8萬 公斤，保壓時間為195s;
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。經(jīng)過上述加工方法，得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度 規(guī)格為 3*3*10*R1. 5mm。實施例3:
本發(fā)明鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法的詳細(xì)步驟如下 a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉69%，硅Si 14%和鎳 Ni 17% ；
69%的原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三 者在原料金剛石粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入 占原料總量0. 52%的催化劑硼，將其混合后的原料和催化劑硼裝入橢圓形碳合成模型中， 然后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持118分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度 為 0. 0009Pa，溫度為 800°C ；
c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為1995々，加熱時間為768，壓力為4.2萬 公斤，保壓時間為205s;
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。經(jīng)過上述加工方法，得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度 規(guī)格為 3*3*10*R1. 5mm。實施例4:
本發(fā)明鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法的詳細(xì)步驟如下 a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉71%，硅Si 13%和鎳 Ni 16% ；
71%的原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三 者在原料金剛石粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入 占原料總量0. 51%的催化劑硼，將其混合后的原料和催化劑硼裝入橢圓形碳合成模型中， 然后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持119分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度 為 0. OOlPa，溫度為 850°C ；
c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為2002A，加熱時間為74s，壓力為3. 9萬 公斤，保壓時間為198s ；
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。經(jīng)過上述加工方法，得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度 規(guī)格為 3*3*10*R1. 5mm。
實施例5
本發(fā)明鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，所述加工方法的詳細(xì)步驟如下 a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉72%，硅Si 13%和鎳 Ni 15% ；
72%的原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO三 者在原料金剛石粉組成中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入 占原料總量0. 49%的催化劑硼，將其混合后的原料和催化劑硼裝入橢圓形碳合成模型中， 然后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持121分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度 為 0. 00095Pa，溫度為 950°C ；
c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合 成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為1998A，加熱時間為76s，壓力為4. 1萬 公斤，保壓時間為202s;
d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。經(jīng)過上述加工方法，得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度 規(guī)格為 3*3*10*R1. 5mm。
權(quán)利要求
一種鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步驟a、原料組成以重量百分含量表示，所采用的原料組成為金剛石粉68～72%，硅Si 13～15%和鎳Ni 15～17%；b、按照步驟a所述的原料組成稱取原料金剛石粉、硅和鎳，混合均勻后另外加入占原料總量0.48～0.52%的催化劑，將其混合后的原料和催化劑裝入橢圓形碳合成模型中，然后將裝有原料和催化劑的碳合成模型放入真空爐內(nèi)保持118～122分鐘；所述真空爐內(nèi)真空度為0.0009～0.0012Pa，溫度為800～1000℃；c、將步驟b抽真空加熱后得到的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合成，高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為1995～2005A，加熱時間為73～76s，壓力為3.8～4.2萬公斤，保壓時間為195～205s；d、高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，其特征在于金剛石 粒徑60微米用W60表示，金剛石粒徑35微米用W35表示，金剛石粒徑10微米用WlO表示； 步驟a中所述原料金剛石粉是由W60、W35和WlO三種金剛石粉組成，其中W60、W35和WlO 三者在原料金剛石粉中所占的重量百分含量分別為40%、35%和25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，其特征在于步驟b 中所述催化劑為硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，其特征在于步驟c 中高溫高壓合成過程中控制六面頂壓力機(jī)的電流為2000A，加熱時間為75s，壓力為4. 0萬 公斤，保壓時間為200s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法，其特征在于步驟d 中所述得到本發(fā)明產(chǎn)品橢圓形聚晶金剛石TSP的寬*厚*長*弧度規(guī)格為3*3*10*R1. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鉆探用橢圓形聚晶金剛石的加工方法。本發(fā)明加工方法是以金剛石粉、硅和金屬鎳為基本原料，另外加入一定量的硼，然后將其原料金剛石粉、硅、鎳和硼混合后加入碳合成模中，將其合成模放入真空爐內(nèi)先進(jìn)行真空加熱，將真空加熱后的半成品放入金剛石六面頂壓力機(jī)中進(jìn)行高溫高壓合成，高溫高壓合成后進(jìn)行卸壓，卸壓后即可得到本發(fā)明產(chǎn)品鉆探用橢圓形聚晶金剛石TSP。利用本發(fā)明技術(shù)方案制備成的聚晶金剛石TSP，具有較好的熱穩(wěn)定性及較高的抗沖擊強(qiáng)度和更好的耐磨性，能夠滿足用于復(fù)雜的底層鉆井；并且產(chǎn)品的合格率較高，其產(chǎn)品合格率高達(dá)85%以上。
文檔編號B01J3/06GK101940894SQ201010522970
公開日2011年1月12日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者劉小選, 蘇振嶺 申請人:鄭州三和金剛石有限公司