[发明专利]薄壁金刚石工程钻头的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄壁金刚石工程钻头的加工工艺。

背景技术

薄壁金刚石工程钻头是一种新型的钻孔工具，有圆钢筒和刀头组成，具有钻孔尺寸精确、速度快、对材料周边无损坏和不需要后续工序等特点。主要应用于在各种建筑材料中钻进小孔和大直径孔眼，尤其是对于工程翻新或建筑改建时电线或管道的铺设及其有利，此外在混凝土深切、切大直径孔时其也是比不可少的工具。然而采用传统工艺制作的薄壁金刚石工程钻头，在干钻条件下，高速旋转工作时产生的热量和巨大的剪切力及易造成钻头金刚石脱落、金刚石磨平、钻头崩裂、刀头脱落等现象。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种薄壁金刚石工程钻头的加工工艺，用Fe部分取代Co、Fe：Ni为3：1(Wt％)时，结合剂本身的强度和结合剂对金刚石的把持力达到最佳值。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种薄壁金刚石工程钻头的加工工艺，包括以下步骤：

1）、配方：铜5-10%、碳4-6%、钨3-4%、镍粉50-60%、铬0.5-0.15%、Co0.2-0.3%，其余为铁；

2)、烧结：烧结温度范围:860-900℃；

3）、热压：热压过程中金刚石与胎体金属钴间化学键合生成Co-C相及金刚石中C原子向Co扩散形成 C-Co固溶体，二者形成冶金结合，提高了胎体对金刚石的粘结作用；结合剂中添加强碳化物形成元素----Ti、Cr、W、Mo、V，在金刚石表面形成碳化物；

4)、成型：即为金刚石工程钻头。

本发明，在金刚石表面镀覆Ti、cr、w 等金属，即金刚石表面的金属化，以此实现金刚石与金属结合剂间的冶金结合，增加二者的结合强度。这样，金刚石的出刃高度增加，工具的效率增大，寿命得以大幅度提高。

具体实施方式

一种薄壁金刚石工程钻头的加工工艺，包括以下步骤：

1）、配方：铜5-10%、碳4-6%、钨3-4%、镍粉50-60%、铬5-15%，其余为铁；

2)、烧结：烧结温度范围:860-900℃；

3）、热压：热压过程中金刚石与胎体金属钴间化学键合生成Co-C相及金刚石中C原子向Co扩散形成 C-Co固溶体，二者形成冶金结合，提高了胎体对金刚石的粘结作用；结合剂中添加强碳化物形成元素----Ti、Cr、W、Mo、V，在金刚石表面形成碳化物；

4)、成型：即为金刚石工程钻头。

Co的延伸率在430℃有一个峰值，可见，其体积异常变化与其韧性的巨大提高同步，这在制作和使用金刚石工具过程中可以有效地抑制裂纹的产生和发展。但由于钴的价格昂贵，以铁代钴是一个很好的方案，铁与钴具有相似的化学性质，铁与钴的熔点、密度、弹性模量相近，抗拉强度上钴优于铁，在与金刚石工具有关的性质如线膨胀系数，导热系数则铁优于钻，铁这种优良特性有利于改善结合剂的致密化程度和结合剂与金刚石界面的应力状况，同时，与钴相比铁还有自身的弱点，铁是一种强碳化物形成元素，可与金刚石间形成 Fe和C，另外铁的红硬性要低于钴。