[发明专利]岩石钻球齿

说明书

一种岩石钻球齿，包括本体，该本体由烧结硬质合金制成，所述烧结硬质合金包括在粘结剂相中的碳化钨(WC)的硬质成分，所述粘结剂相包括Co，其中该硬质合金包括4‑12质量％的Co和平衡量的WC以及不可避免的杂质。该岩石钻球齿的特征在于，所述硬质合金还以使得Cr/Co比在0.043‑0.19的范围内的量包括Cr，且WC晶粒尺寸平均值高于1.75μm。

技术领域

本发明涉及一种岩石钻球齿，包括本体，本体由烧结硬质合金制成，所述烧结硬质合金包括在粘结剂相中的碳化钨(WC)的硬质成分，粘结剂相包括Co，其中所述硬质合金包括质量占比4-12％的Co和平衡量(balance)的WC以及不可避免的杂质。

背景技术

岩石钻孔是一种技术领域，其中由于钻孔的固有性质，用于在岩石中钻孔的目的的钻球齿(button)经受严峻的腐蚀性条件和重复的冲击两者。不同的钻孔技术将会引起在钻球齿上的不同的冲击载荷。在诸如将岩石钻球齿安装在顶锤(TH)装置(top-hammerdevice)或潜孔(DTH)钻孔装置(down-the-hole drilling device)的岩石钻头本体中的那些的应用中，发现了特别严峻的冲击条件。岩石钻球齿在岩石钻孔期间经受的条件也要求岩石钻球齿具有预定的热导率，以便防止它们达到太高的温度。

传统上，岩石钻球齿可以由烧结硬质合金制成的本体构成，该烧结硬质合金包括在粘结剂相中的碳化钨(WC)的硬质成分，粘结剂相包括钴(Co)。

本发明旨在研究在所述碳化物的压实和烧结之前将铬添加到烧结硬质合金的另外组分的可能性，并且还研究了这样的进一步添加是否将要求对烧结碳化物的任何进一步修改性，以便获得由其制成的功能性岩石钻球齿。

在诸如例如于EP 1803830中公开的用于金属的切削的切削刀片的技术领域中，已经提出为了在烧结工艺期间减少WC的晶粒生长的目的，在由包括WC和钴的烧结硬质合金制成的切削刀片中包括铬。WC晶粒生长的防止将提高刀片的硬度和强度。然而，具有细晶粒WC的硬质合金不适合用于岩石钻孔，因为它与粗粒硬质合金相比通常太脆，并且具有较低的热导率。冲击式的岩石钻孔要求具有韧性的足够水平的硬质合金。除了使硬质合金晶粒尺寸变小之外，预期铬的添加也会使得粘结剂相变硬，这也降低了总体韧性。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的是提出一种岩石钻球齿，在它们具有改善的耐腐蚀性的意义上，这减少了在湿钻孔条件中的磨损，该岩石钻球齿与由WC和Co构成的硬质合金制成的现有技术的岩石钻球齿相比得到改进。仍然，硬质合金必须具有可接受的硬度和延展性，以耐受在使用期间其将经受的重复冲击载荷。换言之，它必须不太脆。

发明概述

本发明的目的借助于岩石钻球齿来实现，该岩石钻球齿包括本体，本体由烧结硬质合金制成，所述烧结硬质合金包括在粘结剂相中的碳化钨(WC)的硬质成分，粘结剂相包括Co，其中该硬质合金包括质量占比4-12％的Co和平衡量的WC以及不可避免的杂质，其特征在于，所述硬质合金还以使得Cr/Co比在0.043-0.19的范围内的量包括Cr，且WC晶粒尺寸平均值高于1.75μm。换言之，所述硬质合金由以下构成，质量占比4-12％的Co、使得Cr的质量百分比与Co的质量百分比之间的关系在0.043-0.19的范围中的量的Cr、和平衡量的WC以及不可避免的杂质，其中WC晶粒尺寸平均值高于1.75μm(如用在本文实例部分中所描述的方法所确定的)。根据一个实施例，WC晶粒尺寸高于1.8μm，且根据又一实施例高于2.0μm。优选地，至少岩石钻球齿的主要部分、且优选的是其旨在用于与所操作的岩石接合的活动部分包括硬质合金，该硬质合金具有在上文和/或在下文限定的特征并且对于本发明是必不可少的特征。根据一个实施例，该岩石钻球齿包括全部贯穿其本体的、具有在上文和/或在下文限定的特征的硬质合金。借助于将包含硬质合金元素的粉末碾磨并压实成随后被烧结的压坯(compact)的工艺生产岩石钻球齿。