專利名稱：超聲波電鍍金剛石鉆頭的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲波電鍍金剛石鉆頭的方法。
背景技術：
目前，電鍍金剛石鉆頭多為簡單的低溫電鍍工藝，且一般采用小規(guī)范電流密度，電鍍速度低，生產周期長(7-12天)，除了有少數通過加溫或循環(huán)鍍液小幅度提高電鍍速度外，還沒有在金剛石鉆頭電鍍過程中引入超聲波的生產工藝。
常規(guī)的電鍍金剛石鉆頭電鍍過程為入槽預鍍——上砂——加厚復合鍍——再上砂——再加厚鍍的多次循環(huán)。該常規(guī)方法主要的不足為因陰極極化、濃差極化等限制了電流密度的增加，這樣許用電流密度范圍較小，所以生產周期長；同時，因陰極析氫作用，使鍍層脆性大，并且氣泡殘留在鍍層中降低鍍層致密度，鍍層應力大，鉆頭質量不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超聲波電鍍金剛石鉆頭的方法，主要是在加厚復合鍍過程中按一定的方式施加一定頻率和單位功率的超聲波，提高電鍍速度和改善金剛石鉆頭的性能；在預鍍時也施加超聲波，增強鍍層與基體的結合強度。
本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是在電鍍金剛石鉆頭的過程中，施加超聲波。并且采用下述的電鍍液、電鍍工藝、超聲波施加方式和超聲波工藝(1)電鍍液配方(單位為克/升)硫酸鎳220～300，硫酸鈷15～25，硼酸30～40，氯化鈉15～20。
(2)電鍍工藝電鍍液溫度30～45℃，電鍍液pH值3.8～4.8，電流密度4～10A/dm2。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的相比，具有以下的主要效果其一.空化作用和高速微射流強化了溶液的攪拌作用，大大地降低了濃差極化，這樣大大提高了電流密度范圍，提高了電鍍速度。
其二.還有強大的沖擊波能滲透到電極凹面和微孔隙中，使電極表面得到連續(xù)地徹底清洗，活化電極表面，強化鍍層結合性能。
其三.同時，其空化和攪拌效應，增強去氫作用，降低了鍍層脆性和應力，提高了鍍層致密度和耐磨性，很大程度上改善了鍍層性能。
其四.因其深孔微孔電鍍效應，使金剛石直徑下部不再因金剛石的阻擋而不能牢固包鑲，這樣提高了金剛石包鑲強度，減少了使用過程中金剛石的非正常脫落，提高了金剛石的使用效率?？傮w上，提高金剛石鉆頭性能和質量，并大大縮短了生產周期。
其五.應用領域和市場前景本方法可適用于各種電鍍液體系的金剛石鉆頭生產工藝中，并還可擴展到其它電鍍金剛石工具制造中，如金剛石擴孔器、金剛石鋸片、金剛石磨輪等。該生產工藝生產周期短，鉆頭性能好，有著廣闊的應用領域和市場前景。
其六.經研究結果表明，本方法生產金剛石鉆頭速度提高1倍以上。野外實踐表明，同等條件下鉆頭機械鉆速能提高15％以上，使用壽命能提高30％以上。并且，對于鉆進強研磨性巖層、硬、脆、破碎的巖層，鉆頭的使用效果尤其突出，鉆頭對地層的適應范圍有較大拓展。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明為一種超聲波電鍍金剛石鉆頭新方法是在常規(guī)的電鍍金剛石鉆頭過程中施加超聲波強化電鍍，并且采用下述的電鍍液和電鍍工藝。
(1)電鍍液配方(單位為克/升)硫酸鎳220～300，硫酸鈷15～25，硼酸30～40，氯化鈉15～20。注即為1升鍍液中含硫酸鎳220～300克等。
(2)電鍍工藝電鍍液溫度30～45℃，電鍍液pH值3.8～4.8，電流密度4～10A/dm2。
本發(fā)明在加厚復合鍍過程中按一定的方式施加一定頻率和單位功率的超聲波，提高電鍍速度和改善金剛石鉆頭的性能；在預鍍時也施加超聲波，增強鍍層與基體的結合強度。預鍍和加厚復合鍍過程中，均施加超聲波。通過對超聲波的功率和頻率大小對鍍層性能和電沉積速度的影響研究，確定了施加超聲波的頻率范圍為20～50KHZ，單位功率因子范圍為0.5～2W/cm2，并且確定了與之相匹配的具有優(yōu)化設計的上述電鍍工藝參數和鍍液配方。
通過對施加超聲波的介入方式研究，本發(fā)明選用結構簡單的投入振板式超聲波換能器，并為了達到不同的作用效果，超聲波施加方式有底振式、側振式和頂振式，即超聲波振板在鍍槽中的放置位置。
又通過研究，掌握了超聲波對加金剛石工藝和胎體對金剛石包鑲的影響，而確定了加金剛石后疊加超聲波的間隔時間為0.5～2h，不同粒度金剛石間隔時間不同。
本發(fā)明的整個超聲波電鍍金剛石鉆頭生長工藝流程為1.前處理過程先鋼體除油除繡，清洗，絕緣(不鍍部分)，包扎接導線；再電化學除油，熱水清洗，冷水沖洗；接著陽極活化處理，冷水清洗，蒸餾水清洗；然后入槽預鍍。
2.電鍍過程先入槽預鍍(加超聲波)，加金剛石，加厚復合鍍(加超聲波)；再多次重復加金剛石、加厚復合鍍(加超聲波)，然后出槽。
在入槽預鍍和多次加厚復合鍍過程中，按照上述方法施加超聲波，并且其上述的間隔時間為加金剛石后進行加厚復合鍍時疊加超聲波的間隔時間。
3.后處理過程先出槽清洗，再去氫處理，然后修飾包裝，最后成品入庫。
權利要求
1.一種電鍍金剛石鉆頭的方法，其特征是一種超聲波電鍍金剛石鉆頭的方法，即在電鍍金剛石鉆頭的過程中，施加超聲波，并且采用下述的電鍍液和電鍍工藝(1)電鍍液配方硫酸鎳220～300，硫酸鈷15～25，硼酸30～40，氯化鈉15～20，單位為克/升，(2)電鍍工藝電鍍液溫度30～45℃，電鍍液pH值3.8～4.8，電流密度4～10A/dm2。
2.根據權利要求1所述的電鍍金剛石鉆頭的方法，其特征是在預鍍和加厚復合鍍過程中，均施加超聲波；其加金剛石后疊加超聲波的間隔時間為0.5～2h。
3.根據權利要求1或2所述的電鍍金剛石鉆頭的方法，其特征是所施加的超聲波由投入振板式超聲波換能器產生，該超聲波換能器采用包括底振式、側振式和頂振式方法放置在鍍槽中。
4.根據權利要求1或2所述的電鍍金剛石鉆頭的方法，其特征是超聲波的頻率范圍為20～50KHZ，單位功率因子范圍為0.5～2W/cm2。
全文摘要
本發(fā)明是一種超聲波電鍍金剛石鉆頭的方法，其在電鍍金剛石鉆頭的過程中，施加超聲波，施加功率超聲采用投入振板式換能器，包括底振式、側振式和頂振式；超聲波的頻率范圍為20～50KHz，單位功率因子范圍為0.5～2W/cm
文檔編號C25D7/00GK1962957SQ20061012492
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權日2006年11月2日
發(fā)明者方小紅, 潘秉鎖, 段隆成, 楊凱華 申請人:中國地質大學(武漢)