[发明专利]采用无压烧结法制备金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的方法

说明书

本发明公开了一种采用无压烧结法制备金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的方法。所述的整体式钻齿呈环形结构，包括与钻头的基体相连接的工作齿和水口块，工作齿于基体上圆周均布，水口块设于相邻两个工作齿之间，工作齿在其高度方向上由上至下包括工作层、过渡层和焊接层，具体的制备方法包括：1)分别设计、配制工作料、过渡料、焊接料和水口料；2)冷压制备水口块成型坯，然后将水口块成型坯均匀放置于环形冷压成型模具中，在相邻两个水口块成型坯之间按先后顺序依次填充焊接料、过渡料和工作料，冷压成型后得到成型块；3)将所得成型块于500‑600℃预烧结40‑60min，再于900‑1000℃烧结10‑20min，即得。

技术领域

本发明涉及金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的制备方法，具体涉及一种采用无压烧结法制备金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的方法。

背景技术

Al₂O₃、ZrO₂等先进功能陶瓷材料因具有高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优良的性能，在航空航天、电子、能源、汽车、生物医疗、LED、冶金等领域得到重要的应用，被认为是推动二十一世纪工业进步的重要材料之一，已形成一个巨大的高新技术产业。但是，因为陶瓷材料具有高硬度、高强度、高耐磨性等特点，使其成为典型的难加工材料。相对而言，采用金刚石工具对先进功能陶瓷材料进行加工仍是最有效的加工方法，也是最实用、最经济的方法。套料和打孔是先进功能陶瓷加工的重要工序，开发出一种高效率、质量可靠、寿命稳定的陶瓷材料专用的套料及打孔钻头，对促进功能陶瓷材料的发展具有重要意义。

现有的金刚石套料钻头主要采用电镀法及热压烧结法制作，更以热压烧结法为主，但热压烧结法存在模具损耗大、效率低、能耗高等不足，难以适应当前国家节能环保发展要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用无压烧结法制备金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的方法。该方法工艺简单、操作简便，适合规模化生产，且生产成本低，同时制得的钻齿强度更高。

本发明所述的采用无压烧结法制备金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的方法，所述金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿呈环形结构，包括与钻头基体相连接的工作齿和水口块，所述工作齿于基体上圆周均布，所述水口块设于相邻两个工作齿之间，所述工作齿在其高度方向上由上至下包括工作层、过渡层和焊接层，具体的制备方法包括以下步骤：

1)根据具体钻进对象确定工作齿的工作层、过渡层和焊接层的配方以及水口块的配方，将各配方分别混料，分别得到工作料、过渡料、焊接料和水口料；

2)将水口料置于冷压成型机中，按设计要求压制成水口块成型坯，然后将水口块成型坯均匀放置于环形冷压成型模具中，在相邻两个水口块成型坯之间填充各配方料，具体是按焊接料、过渡料和工作料的先后顺序依次填充，然后将填充有各配方料的环形冷压成型模具置于冷压成型机中压制成型，得到成型块；其中，在成型过程中，控制所得成型块的相对密度为55-80％；

3)将所得成型块置于500-600℃条件下预烧结40-60min，再于900-1000℃条件下烧结10-20min，即得到金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿；其中，预烧结和烧结过程在气氛保护条件下进行。

上述方法中，所述金刚石薄壁套料打孔钻头整体式钻齿的尺寸通常为：内径为2-8英寸，高度为6-20mm，内、外径之差为1.5-3.5mm；工作齿的工作层高度为2-14mm，过渡层高度为2-3mm，焊接层高度为2-3mm，水口块的高度低于工作齿的高度。优选的，钻齿的内径为2-4英寸，高度为8-12mm，内、外径之差为1.5-2.0mm；工作齿的工作层高度为4-8mm，过渡层高度为2mm，焊接层高度为2mm，水口块的高度为4-6mm。钻齿中水口块的数量为至少2个，通常为4-6个。