[发明专利]一种地质勘探用天然金刚石孕镶钻头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头及其制备方法，特别是涉及一种地质勘探用粗颗粒天然金刚石孕镶钻头及其制备方法。

背景技术

目前，公知的孕镶钻头是由45#钢钢体和人造金刚石、金属粉末胎体构制而成。制造方法是：将人造金刚石和金属粉末混合装模，高温烧结在钢体上，再通过机加成型。由于高温烧结(烧结温度1000℃以上)对金刚石有很大的热损伤，且金刚石在胎体中的无规则随机排布，导致金刚石利用率低，钻头钻进使用寿命仅约200米。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石利用效率高，使用寿命长的地质勘探用天然金刚石孕镶钻头及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明之天然金刚石孕镶钻头，包括钢体、烧结在钢体顶端的胎体，胎体为用纳米预合金粉末烧结而成的胎体，胎体工作层内部孕镶烧结有排布规则有序粒径为0.8mm～1.7mm(优选1.0mm～1.5mm)的天然金刚石；

所述纳米预合金粉末的组分及配比是：Wc：45％-60％，Co：8％-15％，Ni：8％-15％，Cu：20％-30％，Zn：5％-10％。

本发明之天然金刚石孕镶钻头制备方法是：(1)将纳米预合金粉末搅拌均匀；(2)将纳米预合金混合粉末装入模具，预压；(3)将天然金刚石规则有序的排布于预压后的纳米预合金粉末表层，再压制，装好第1层；(4)重复第(2)和第(3)步操作1～4次，装好第2～5层；(5)集中组装；(6)将钢体和含有天然金刚石的纳米预合金粉料烧结成一体，烧结温度控制在860±5℃，时间为5～9分钟，具体根据钻头尺寸小而定，例如，Φ75/49绳索取芯孕镶钻头，烧结时间大约6分钟即可。

本发明采用纳米预合金粉末作为胎体，提高了胎体的强度、致密度；降低烧结温度，减少了金刚石的热损伤；天然金刚石的规则有序排布，提高了天然金刚石包镶牢度和利用率；从而既可提高钻进速度，又可延长钻头使用寿命：经试用，在钻进泥岩、页岩、石灰岩时，钻进速度达到5米/小时，使用寿命达到1625米。

附图说明

图1是本发明粗颗粒天然金刚石孕镶钻头实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明粗颗粒天然金刚石孕镶钻头实施例：

参照图1，本发明之粗颗粒天然金刚石孕镶钻头实施例包括钢体3、烧结在钢体顶端的胎体2，胎体2为用纳米预合金粉末烧结而成的胎体，胎体2工作层内部孕镶烧结有排布规则有序粒径为1.0mm～1.5mm的天然金刚石；

所述纳米预合金粉末的组分及配比是：Wc55％，Co10％，Ni 10％，Cu25％，Zn5％。

以下介绍粗颗粒天然金刚石孕镶钻头制备方法实施例。

(1)将纳米预合金粉末搅拌均匀；(2)将纳米预合金混合粉末装入模具，预压；(3)将天然金刚石规则有序的排布于预压后的纳米预合金粉末表层，再压制，装好第1层；(4)重复第(2)和第(3)步操作3次，装好第2～4层；(5)集中组装；(6)将钢体和含有天然金刚石的纳米预合金粉料烧结成一体，烧结温度控制在860±5℃，Φ75/49绳索取芯孕镶钻头，烧结时间6分钟。

本实施例产品，经试用，在钻进泥岩、页岩、石灰岩时，钻进速度达到5米/小时，使用寿命达到1625米。