一种硬质合金复合潜孔钻头及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硬质合金复合潜孔钻头及其制备方法，该硬质合金复合潜孔钻头包括潜孔钻头基体和均匀设置在潜孔钻头基体外圆周表面的齿尖；其中潜孔钻头基体的各原料所占的质量百分比分别为：各原料所占的质量百分比分别为：C 0.15

A cemented carbide composite down the hole drill and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金复合潜孔钻头及其制备方法


[0001]本专利技术涉及矿山工具加工制造
，尤其涉及一种硬质合金复合潜孔钻头及其制备方法。

技术介绍

[0002]潜孔钻头由硬质合金齿头和钢制基体组成，广泛应用于矿物开采，水井钻井，房屋地基开凿，地铁工程开挖等施工现场。由于硬质合金的硬度有限，应用于岩层坚硬的花岗岩或研磨性强的岩层的破碎过程中较为困难，容易造成潜孔钻头的硬质合金齿头磨损严重或过早脱落、断裂，严重影响了潜孔钻头寿命及破岩效率，进而大大拖延了工程进度，增加了工程损耗。
[0003]目前潜孔钻头中硬质合金齿头的嵌入主要采用热嵌的方式，热嵌过程中需要对基孔进行加热升温，然后在空气中冷却，此过程相当于对零件进行了一次低温退火处理，降低了基体表面的硬度和强度，容易在工作过程中造成基体表面的开裂。冷装则相当于对零件进行了一次冷处理，不仅提升了装配零件的性能，同时保证了基体原本优良的性能。
[0004]因此，有必要研究一种高性能的硬质合金复合潜孔钻头及适合潜孔钻头装配的冷加工工艺，使潜孔钻头不仅原材料成本低、工艺简单能耗少，且具有更高的耐磨性及使用寿命。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中相关产品的不足，本专利技术提出一种硬质合金复合潜孔钻头及其制备方法。
[0006]本专利技术提供了一种硬质合金复合潜孔钻头，包括：潜孔钻头基体和均匀设置在潜孔钻头基体外圆周表面的齿尖；
[0007]其中潜孔钻头基体的各原料所占的质量百分比分别为：各原料所占的质量百分比分别为：C 0.15
‑
0.2％、Ni 1
‑
3％、Cr 2
‑
3％、Mo 0.5
‑
1.5％、W 0.8
‑
1.0％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe；
[0008]所述齿尖由硬质合金基体和金刚石粉末组成。
[0009]在本专利技术的某些实施方式中，所述硬质合金中含有的硬质相或陶瓷相为碳化钨、碳化钛、碳化钼、碳化铌、碳化钒、氧化锆、三氧化二铝中的一种或多种。
[0010]本专利技术还提供一种应用于上述任一项所述硬质合金复合潜孔钻头的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)对潜孔钻头基体进行机械加工，在潜孔钻头基体圆周表面加工齿尖的安装孔；
[0012](2)对潜孔钻头基体表面进行冷喷涂形成保护层；
[0013](3)对硬质合金基体与金刚石粉末进行加工得到齿尖，对齿尖表面进行机加工达到所要求的精度；
[0014](4)将齿尖放入液氮中进行冷处理；
[0015](5)将加工好的锥形的齿尖插入潜孔钻头基体的安装孔中，恢复常温后齿尖与安装孔之间实现过盈配合。
[0016]在本专利技术的某些实施方式中，步骤(2)中对潜孔钻头基体表面进行冷喷涂形成保护层具体为：
[0017]采用粒径为40
‑
44μm的Al2O3粉末，20
‑
24μm的Al粉末，10
‑
30μm的WC
‑
17Co粉末(质量分数)在3D混分机中混合6h，所选粉末质量比为1：2：1；
[0018]将混合好的粉末在高温干燥箱中干燥1
‑
2h，干燥温度为300
‑
350℃；
[0019]对潜孔钻头基体进行冷喷涂，工艺参数为：气体压力1.8MPa，气体温度200
‑
240℃，送粉速率25
‑
28g/min，喷嘴距离20mm，喷枪移动速率480
‑
520mm/min，喷涂过程中采用N2作为加速气体；
[0020]对冷喷涂后的潜孔钻头基体表面进行机械清理。
[0021]在本专利技术的某些实施方式中，所述安装孔的深度为10mm
‑
20mm，齿尖高出硬质合金基体表面的高度为3
‑
5mm。
[0022]在本专利技术的某些实施方式中，所述安装孔的直径为5mm
‑
15mm。
[0023]在本专利技术的某些实施方式中，步骤(3)中金刚石粉末经球磨10h后粒度为45
‑
66μm，并均匀放置于150℃的真空干燥箱中保存使用。
[0024]在本专利技术的某些实施方式中，步骤(3)采用热源烧结的方式在硬质合金基体上熔敷厚度为0.5
‑
2.5mm的金刚石粉末。
[0025]在本专利技术的某些实施方式中，步骤(4)中潜孔钻头基体在液氮中的冷却时间为10
‑
200min，冷处理温度为
‑
150—
‑
300℃。
[0026]与现有技术相比，本专利技术有以下优点：
[0027]本专利技术采用低合金钢，提高Cr含量至2
‑
3％，能大大提高潜孔钻头基体的强度和塑性；加入W为0.8
‑
1.0％，能大幅提高潜孔钻头基体的耐磨性，加入Mo为0.5
‑
1.5％，能显著提高潜孔钻头基体的热强性，防止在工作过程中发生高温开裂；经过喷丸后，潜孔钻头基体表面硬度可以达到45
‑
66μm，具有极高的耐磨性，有效避免了潜孔钻头基体断裂现象出现；采用冷喷涂的方式在基体上涂上一层高硬度保护层显著提高了钻头的使用寿命，同时冷喷涂工艺简单，无需进行热处理，大大节省了成本；相较于传统热装工艺，采用液氮处理的方式，对基体损伤更小，控温范围大、效率高且投资小、且提升了金刚石粉末硬质合金的机械性能，尺寸安定化及耐磨性；本专利技术将潜孔钻头基体和齿尖均进行单独处理，并采用效率高且能耗低的液氮处理进行冷装配，使潜孔钻头基体的高冲击韧性和金刚石粉末硬质合金的高抗压强度、硬度和耐磨性结合起来，且对潜孔钻头基体几乎无损伤，可轻松破碎岩石的同时显著提高了钻头的寿命，也大大提高了施工效率。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本专利技术保护的范围。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0029]实施例1
[0030]一种硬质合金复合潜孔钻头，包括潜孔钻头基体和均匀设置在潜孔钻头基体外圆周表面的齿尖；其中潜孔钻头基体的各原料所占的质量百分比分别为：C 0.15、Ni 1.3％、Cr 2％、Mo 1％、W 0.5％、P≤0.05％、S≤0.05％，Fe余量；齿尖由88％WC+12％MoC硬质合金基体和金刚石粉末组成。
[0031]所述的硬质合金潜孔钻头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金复合潜孔钻头，其特征在于，包括：潜孔钻头基体和均匀设置在潜孔钻头基体外圆周表面的齿尖；其中潜孔钻头基体的各原料所占的质量百分比分别为：各原料所占的质量百分比分别为：C 0.15
‑
0.2％、Ni 1
‑
3％、Cr 2
‑
3％、Mo 0.5
‑
1.5％、W 0.8
‑
1.0％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe；所述齿尖由硬质合金基体和金刚石粉末组成。2.根据权利要求1所述的硬质合金复合潜孔钻头，其特征在于：所述硬质合金中含有的硬质相或陶瓷相为碳化钨、碳化钛、碳化钼、碳化铌、碳化钒、氧化锆、三氧化二铝中的一种或多种。3.一种应用于权利要求1
‑
2任一项所述硬质合金复合潜孔钻头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对潜孔钻头基体进行机械加工，在潜孔钻头基体圆周表面加工齿尖的安装孔；(2)对潜孔钻头基体表面进行冷喷涂形成保护层；(3)对硬质合金基体与金刚石粉末进行加工得到齿尖，对齿尖表面进行机加工达到所要求的精度；(4)将齿尖放入液氮中进行冷处理；(5)将加工好的锥形的齿尖插入潜孔钻头基体的安装孔中，恢复常温后齿尖与安装孔之间实现过盈配合。4.根据权利要求3所述的硬质合金复合潜孔钻头的制备方法，其特征在于：步骤(2)中对潜孔钻头基体表面进行冷喷涂形成保护层具体为：采用粒径为40
‑
44μm的Al2O3粉末，20
‑
24μm的Al粉末，10
‑
30μm的WC
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17Co粉末(质量分数)在3...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴凯峰，王继兰，龚寅卿，郭清，陈昌武，王剑，张国栋，
申请(专利权)人：潜江市江汉钻具有限公司，
类型：发明
国别省市：