[发明专利]具有熔渗的金属基体本体的耐腐蚀地下钻头尖

说明书

技术领域

本发明涉及地下钻头尖。更加确切地讲，本发明涉及包括至少一个切削元件和一个熔渗的金属基体的地下钻头尖。

背景技术

众所周知，用于地下应用如采矿和钻探(例如天然气和石油钻探)的钻头尖，具有包括一种熔渗的金属基体的钻尖本体或者它的部分。此类钻尖本体典型地包括嵌入该熔渗的金属基体中的或者在其他情况下由该熔渗的金属基体携带的一个或多个切削元件，例如聚晶金刚石切削镶片。这些钻尖本体典型地是通过以下方式形成的：即将这些切削元件定位在一个石墨模具内，用一种基体粉末混合物填充该模具，并且然后使用一种熔渗剂来熔渗这种基体粉末混合物。

以下专利以及公开的专利申请涉及或披露了对于形成地下钻头尖本体的有用的一种熔渗基体粉末：授予Majagi的美国专利号6,984,454B2、授予Kelley等人的美国专利号5,589,268、授予Kelley等人的美国专利号5,733,649、授予Kelley等人的美国专利号5,733,664、Majagi等人的美国专利申请公开号2008/0289880 A1、Terry等人的美国专利申请公开号2007/0277646 A1，所有这些都转让给本专利申请的受让人。以下各项专利以及公开的申请同样涉及或披露了一种用于钻尖本体的熔渗剂基体粉末：授予Liang等人的美国专利号7,475,743 B2、授予Ladi等人的美国专利号7,398,840 B2、授予Lockwood等人的美国专利号7,350,599 B2、授予Kembaiyan等人的美国专利号7,250,069 B2、授予Findeisen等人的美国专利号6,682,580、授予Kembaiyan等人的美国专利号6,287,360 B1、授予Fang的美国专利号5,662,183、Lockwood的美国专利申请公开号2008/0017421 A1，Kembaiyan等人的美国专利申请公开号2007/0240910 A1以及Kembaiyan的美国专利申请公开号2004/0245024 A1。

查看这些专利以及公开的专利申请中的几个就将会帮助读者理解现有技术水平。美国专利申请公开号2007/0240910 A1披露了一种用于形成基体本体的组合物，它包括球状烧结碳化钨和一种含一种或多种金属或合金的熔渗粘合剂。该组合物还可以包括铸造碳化钨和/或渗碳的碳化钨(carburized tungsten carbide)。在该组合物中烧结的球状碳化钨的量值优选是处于约30到约90重量百分比的范围内。球状或压碎的铸造碳化物，当被使用时，可以占该组合物的15到50重量百分比，并且渗碳的碳化钨，当被使用时，可以占该组合物的约5到30重量百分比。该组合物还可以包括约1到12重量百分比的一种或多种选自由镍、铁、钴，和其他VIIIB族金属以及它们的合金构成的组中的金属粉末。

美国专利号7,475,743 B2披露了一种地下钻头尖，这种地下钻头尖包括由一种熔渗的金属基体粉末形成的一个钻头尖，其中这种基体粉末混合物包括化学计量的碳化钨颗粒、胶结碳化钨颗粒、铸造碳化钨颗粒、以及一种金属粉末。这些化学计量的碳化钨颗粒可以具有-325(45微米)+625目(20微米)的粒度并且占该基体粉末的高达30重量百分比。这些胶结碳化钨颗粒可以具有-170(90微米)+625目(20微米)的粒度并且占该基体粉末的高达40重量百分比。这种铸造碳化钨可以具有-60(250微米)+325目(45微米)的粒度并且占该基体粉末高达60重量百分比。这种金属粉末可以占该基体粉末的1与15重量百分比之间的比例，并且可以包括镍、铁、钴、以及其他VIIIB族金属以及它们的合金中的一种或多种。

美国专利号6,682,580 B2披露了可以用于生产耐磨损应用(例如钻头尖)的本体或部件的基体粉末混合物。这些基体粉末混合物包含具有小于500微米的粒度、并且优选地处于20到250微米之间的范围内的球状硬质材料颗粒。这些球状硬质材料颗粒占该基体粉末的约5与100重量百分比之间。该基体粉末还可以包括在3微米与250微米之间的尺寸范围内并且处于压碎的碳化物或金属粉末形式的块状硬质材料。这些块状硬质材料在这些球状硬质材料颗粒之间作为隔离物来起作用，以便辅助该基体粉末的熔渗。这些球状硬质颗粒可以是球状碳化物并且优选地是球状铸造碳化钨。它们还可以是具有封闭孔的、致密的、烧结的胶结粘合钨粉末或者无孔的、烧结的胶结碳化钨球粒。这些球状碳化物还可以由钨、铬、钼、钒和钛组成的组中的这些金属的碳化物。这种金属粉末可以占该基体粉末的约1到12重量百分比之间，并且是选自由钴、镍、铬、钨、铜、以及它们的合金和混合物组成的组。