[发明专利]一种新型地质勘探用岩石取心钻头的制备技术

权利要求书

1.一种地质勘探和石油勘探用新型岩石取心钻头的制备技术，其特征在于用金刚石夹心式的超细晶(WC平均晶粒≤0.5um)硬质合金柱齿镶嵌在钢套筒端部及套筒侧壁(内、外表面)上，于N₂气保护下经颗粒熔浸铸造工艺，将柱齿与钢套筒浸渍钎焊，同时又将钢套筒内、外表面均匀地浸渍烧结覆盖一层硬质合金防护层。从而使所有柱齿-钢套筒-硬质合金防护层三者之间，通过冶金结合形成为一种结构和性能上均优异的复合材料钻头部件，明显地改善了柱齿的受力状态，大大地提高了柱齿的钻进速度和耐磨性能，使这种钻头成为一种新型的岩石取心钻头。

2.根据权利要求1、所述，金刚石夹心的超细晶粒硬质合金柱齿是用下列合金粉制成，其使用的原始WC粉粒度≤100nm含量为90％(质量)，采用化学包覆法制备成YG10牌号的纳米钴包纳米WC合金粉。并用高压软模成形法制成空心柱齿毛坯，再经真空烧结制成YG10牌号合金的空心柱齿。以上工艺方法，模具结构及相关工艺参数理应获得保护。

3.根据权利要求1、2、所述，所使用的高压软模结构图见附图3，以及软模使用的材料(聚胺脂塑料)、压强的计标、控制参数、均为保护内容。

4.根据权利要求1、所述，人造金刚石夹心技术中，所采用的刚性的硬质合金小孔内壁支撑结构，以及采用高压机械嵌入法，将强度最高的粒径为0.2～0.5(mm)JR型人造金刚石粉末，，在硬质合金小孔内用小锤和钢针，冲打压实，以保证金刚石颗粒之间有直接的刚性接触，上述工艺及相关参数均应加以保护。

5.根据权利要求1、2、所述，在人造金刚石夹心技术中所采用的人造金刚石颗粒还可采用人造金刚石聚晶颗粒，其直径为d₀＝(1.5～3)mm，此时合金柱齿中烧结后的小孔内径d₀＝(1.5～3)+0.15mm，这种间隙可保证焊接后，仍能获得合金小孔内壁的刚性支撑条件。

6.根据权利要求1、2、3、4、所述机械嵌入的金刚石颗粒还需用663铜焊丝，经高温熔化硼砂保护将金刚石颗粒间，金刚石颗粒与硬质合金小孔内壁之间，焊接加固。这一工艺及相关参数也应加以保护。

7.根据权利要求1、所述，颗粒熔浸铸造工艺中所使用的硬质合金颗粒物可以是机械破碎碎屑，但(合金牌号)为YG8即WC-92％(质量)、Co-8％(质量)。粒度组成为0.635～0.212(mm)(即20～60目)40％(质量)；0.159～0.100(mm)(即80～120目)40％(质量)；0.159～0.085(mm)(即120～150目)20％(质量)。此外还可使用铸造WC颗粒其粒度组成与上同。当岩层过硬时可加入(40～60目)5～10％(质量)JR型的人造金刚石颗粒。使用的金属液为663青铜液或熔点低于 980℃的其它铜合金液。

8.根据权利要求1、所述，取心钻头中使用的金刚石夹心柱齿一部分是安装在钢套筒端部用以承担钻进任务，另一部分是安装在钢套筒侧壁的内、外表面上以承担扩孔和修理岩心表面的任务，这种结构设计上的突破见附图1必需加以保护。