[发明专利]一种钻具用PTA堆焊材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钻具用PTA堆焊材料及其制备方法，该钻具用PTA堆焊材料以烧结WC‑Co硬质合金球形颗粒和球形铸造碳化钨颗粒的混合物为耐磨相、以镍硅硼合金作为粘结相，其中耐磨相所占的重量百分比是50～75％、粘结相所占的重量百分比是25～50％。本发明提供的钻具用PTA堆焊材料的焊接工艺性好，特别适合于PTA堆焊，堆焊后所得堆焊层具有完美的耐磨性、抗冲击性、热传导性综合性能，特别适合在高性能的钻具零件上使用，也适用于其它对耐磨性、抗冲击和传热有高要求的特殊工况下使用的井下工具。

技术领域

本发明涉及一种以烧结WC-Co硬质合金球形颗粒和球形铸造碳化钨颗粒为耐磨相、以镍硅硼合金作为粘结相的堆焊材料及其制备方法，该堆焊材料特别适合在钻具上进行PTA堆焊。

背景技术

随着钻井不断向更深的地层和难钻进的硬地层延伸，钻井技术也不断更新发展，对钻具的性能与使用寿命提出了越来越高的要求，催生了钻具的技术进步。随着对钻具的要求越来越高，牙轮钻头、金刚石钻头、螺杆钻具、扶正器等钻具产品需要进行耐磨增强或耐磨保护的部位越来越多，对耐磨性的要求也越来越高。牙轮钻头与井壁接触的外圆周面部位和轴承表面、金刚石钻头与井壁接触的外圆周面部位和流道表面、螺杆钻具与扶正器壳体外表面、螺杆钻具一些重要零件如TC轴承的磨擦表面，均需要增强耐磨性，以提高产品的使用性能，延长使用寿命。特别是，各种轴承表面除了要求有很高的耐磨性外，还要求同时具备较高的耐冲击、抗振动、传热快等能力。钻具上耐磨零件的耐磨性不足、合并耐冲击、抗振动与传热能力较差，严重影响钻具的使用寿命。为了解决抗冲击性问题，陆续开发了金属布、火焰堆焊、重熔、PTA堆焊等各种强化工艺技术。其中PTA堆焊因为自动化程度高、堆焊层均匀性一致性好，显示了较好的应用前景。目前，PTA堆焊因为自动化程度较高，已经是一种比较成熟的焊接工艺方法。

钻具在井下的工作环境十分恶劣，会承受非常严重的冲击、振动、磨损，特别是，钻具在井下的工作要十分稳定可靠，一旦发生异常失效或早期失效，将带来重大的经济损失甚至严重的安全事故，因此，技术面上要求钻具在设计寿命内一定要有效运行。那些需要强化保护的部位正是最可能发生提前失效的部位，如果不对这些部位进行有效的保护，将极大地影响整个钻具的使用寿命，增大钻具的使用风险。因此对堆焊材料提出了更高的要求，具体要求钻具零件的堆焊层既具有较好的耐磨损性能又具有较高的抗冲击能力，同时具有高的传热能力，为堆焊部位提供强有力地保护，满足钻具的整体设计和制造要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种钻具用PTA堆焊材料及其制备方法，该堆焊材料既具有较好的耐磨损性能又具有较高的抗冲击能力，同时还具有很好的热传导性能，减少了磨擦面因为热聚集产生的磨损加剧和其它热损伤，提高了钻具的性能，延长了钻具的使用寿命，特别适合于有散热要求的耐磨抗冲击的场合使用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种钻具用PTA堆焊材料，所述钻具用PTA堆焊材料以烧结WC-Co硬质合金球形颗粒和球形铸造碳化钨颗粒的混合物为耐磨相、以镍硅硼合金作为粘结相，其中耐磨相所占的重量百分比是50～75％、粘结相所占的重量百分比是25～50％。

按上述方案，所述耐磨相中烧结WC-Co硬质合金球形颗粒所占的重量百分比为30～80％，球形铸造碳化钨颗粒所占的重量百分比为20～70％。

优选的是，所述耐磨相中烧结WC-Co硬质合金球形颗粒所占的重量百分比为50～65％，球形铸造碳化钨颗粒所占的重量百分比为35～50％。

按上述方案，所述烧结WC-Co硬质合金球形颗粒为30-100目的球形颗粒，其中钴含量的重量百分比为3.0～8.5％，余量为WC，其制备方法为：WC粉与钴粉按配比称量后混合球磨，所得混合粉干燥后制粒团球、过筛，再烧结、过筛得到。

按上述方案，所述烧结WC-Co硬质合金球形颗粒中杂质元素镍、铬、铁、钼重量百分比总和不超过1.0％。