[发明专利]一种长寿命电镀金刚石钻头的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质工程领域所用钻头的制造方法，特别是一种长寿命电镀金刚石钻头的制造方法。

背景技术

进入21世纪以来，我国的地质勘探、科学钻探与深部找矿工作迅速发展。以往的提钻取芯钻探工艺已经不能适应现代深部钻探的要求，必须大力推广绳索取芯钻进工艺技术，这样就要求有高时效、长寿命的金刚石钻头与之配套，否则，发挥不了绳索取芯钻进的优势，必然会造成施工期限大大延长、钻探成本明显提高的后果。

然而普通电镀金刚石钻头的优势是钻进效率高，而钻头的使用寿命却较短，其主要原因在于钻头的保径效果不能满足要求，钻头的电镀工作层高度有限。这对于深孔、绳索取芯钻探既有有利的一面，即钻进效率高，又有不利的一面，即由于钻头保径效果较差和工作层较低而降低钻头的使用寿命。如何发挥电镀金刚石钻头钻进时效高的优势，改变其使用寿命较短的弱势，使得电镀金刚石钻头在绳索取芯深部钻探中发挥作用，已成为地质工程领域当务之急的研究开发课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种长寿命电镀金刚石钻头的制造方法，使其制造的钻头钻进效率高，使用寿命长，从而满足地质工程领域更高的需求。

本发明的目的由以下技术方案来实现：(为了方便阅读理解，叙述中将附图中的标号放在了零件名称的后面，但不能理解该技术方案受到附图的限制)

本发明采用二次入槽-二次成型的工艺方法，以提高钻头的保径效果，这是提高钻头使用寿命的技术关键。第一次入槽电镀钻头的上下两个工作层，完成工作层的成型；第二次入槽电镀钻头的内外保径层，完成整个钻头的成型。

本发明工艺的具体步骤为：

1).将钻头的工作层加工成上下两个工作层4、3，上下两工作层由上下水口2、1区分开；依据钻头的规格与要求，设计和加工好钻头的钢基体5，做好镀前处理。

2).对钻头的上下工作层进行电镀，即：将镀前处理好的钻头体入槽电镀25～30min，戴上内外径模具，压入上水口2的水口塞，然后给钻头上工作层的唇面加金刚石(而钻头的内外径由于戴上了模具不能加金刚石，这有别于普通电镀钻头的制造工艺)。

3).对上工作层4进行加金刚石电镀，当底唇面工作层高度电镀到5～6mm高时，即完成上工作层4的电镀。

4).对下工作层3进行电镀，即：用图3所示的导电水口塞替代普通上水口塞“架桥”，并在上工作层中间相应位置放置下水口1的普通水口塞，继续电镀下工作层3，直到下工作层3高度达到7～8mm高时，即完成下工作层3的电镀。

5).第一次入槽完成工作层电镀后，将钻头出槽，卸去内外径模具，清洗干净后，经活化处理和预镀，再进行第二次入槽电镀钻头的内外径，直到内外径镀层达到设计要求(内径达1.5～2mm，外径达2.5～3mm)后出槽，即完成钻头内外保径层的电镀。出槽后再经去绝缘、去包扎、清洗、恒温、修正、装饰，即完成长寿命电镀金刚石钻头的制造。

所述第二次入槽前所用活化处理与预镀工艺为：

①活化处理和预镀液成分为：NiCl₂-210～230g/l，HCl-200～210ml/l。

②活化处理与预镀工艺为：第一次入槽完成工作层电镀后，把出槽清洗干净的钻头置于活化处理和预镀液中先浸泡5～7min，然后预镀7～9min，电流密度8～9A/dm²；预镀之后接着将预镀好的钻头从预镀槽中取出，转入正常电镀槽中进行内外径电镀；先电镀20min，之后加金刚石复合电镀，直到内外径镀层达到前述设计要求，即完成钻头内外保径层的电镀。

电镀完的钻头出槽去绝缘、去包扎、清洗，之后在200～220℃恒温箱中恒温2～3h，目的是进行去氢处理，消除镀层的氢脆；然后进行修正、装饰，即完成长寿命电镀金刚石钻头的制造。

所述两次电镀工艺中电镀液成分及其配比与电镀工艺为：

NiSO₄-260～280g/l，CoSO₄-15～20g/l，NaCl-15～18g/l，H₃BO₃-35～40g/l。电镀工艺为：镀液温度32～35℃，电流密度1.2～1.8A/dm²，pH值4.0～4.8，采用阴极移动方法。在电镀工艺参数中，pH值在随时变化，必须有一个允许范围，试验表明pH值在4.0～4.8的范围能够保证电镀钻头的质量，无需进行调整；电流密度的下限值1.2A/dm²适应于二次入槽电镀钻头内外径，而其上限值1.8A/dm²用于电镀钻头的工作层。