[发明专利]孕镶金刚石及其制备方法、孕镶钻头及其制备方法

说明书

一种孕镶金刚石的制备方法，包括以下步骤：将原料采用电子束选区熔化技术制备得到孕镶金刚石，其中，原料包括混合均匀的以下体积分数的各组分：15％‑38.5％的铸造WC粉末；12.5％‑31.25％的镀镍的金刚石粉末；15％‑38.5％的NiBSi固溶体合金粉末。上述孕镶金刚石的制备方法，铸造WC粉末硬度高。NiBSi固溶体合金粉末的熔点相对较低，且低于镍单质的熔点较低，原料中采用镀镍的金刚石粉末，由于镀镍的金刚石表面有镍层进行保护，以及NiBSi固溶体合金粉末的低熔点，可以有效的防止镀镍的金刚石内部的金刚石的碳化。因此，上述孕镶金刚石的制备方法可以提高制备得到的孕镶金刚石的致密性、抗弯强度以及耐磨性。此外还提供一种孕镶金刚石、孕镶钻头的制备方法和孕镶钻头。

技术领域

本申请涉及金属基体制备技术领域，特别是涉及一种孕镶金刚石的制备方法和孕镶金刚石、孕镶钻头的制备方法和孕镶钻头。

背景技术

孕镶金刚石钻头是金刚石钻头的一种，其特点为金刚石颗粒分布在钻头胎体表面或内部。孕镶金刚石钻头按照功能分，可以分为油气钻采用全面钻头以及地质勘探用取芯钻头，不管是全面钻头还是取芯钻头，都要求其金刚石出露率高，耐磨性能好、抗弯强度高，有效提高钻进效率以及使用寿命。

孕镶金刚石的制作方法有：热压法、电镀法以及无压浸渍法。近年来还有一些新的工艺方法，即：冷压-热压法、钎焊-热压法以及二次镶焊法、激光焊接方法。

电镀法、无压浸渍法均无法实现高浓度金刚石的分布，只能实现钻头胎体表层含有金刚石颗粒，那么实际作业过程中钻头冠部的工作压力无法得到真正缓解。钎焊法以及二次镶焊法原理差不多，但都因二者的结合强度低，热影响区宽，特别是不能适应高温及强度要求高的恶劣工况，从而引起钎料熔化脱落易造成金刚石颗粒脱落。而激光焊接主要针对一些薄的、小尺寸工件的焊接，最大可焊厚度受到限制，不超过19mm的工件，不适于规模化生产。现有技术用的最多的是热压法及冷压-热压法，二者的缺点是制备得到的钻头致密度不高，易产生孔隙等缺陷。

可见，传统的孕镶金刚石的制作方法制备得到的孕镶金刚石钻头的机械性能差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种孕镶金刚石的制备方法和孕镶金刚石、孕镶钻头的制备方法和孕镶钻头，制备得到的孕镶金刚石和孕镶钻头机械性能好。

本发明提供一种孕镶金刚石的制备方法，技术方案如下：

一种孕镶金刚石的制备方法，包括以下步骤：

将原料采用电子束选区熔化技术制备得到孕镶金刚石，其中，所述原料包括混合均匀的以下体积分数的各组分：

铸造WC粉末 15％-38.5％；

镀镍的金刚石粉末 12.5％-31.25％；

NiBSi固溶体合金粉末 30.25％-72.5％。

优选的，所述NiBSi固溶体合金中，B的质量百分比为1.8％，Si的质量百分比为3.5％，Ni的质量百分比为94.7％。

优选的，所述NiBSi固溶体合金粉末的粒径为105μm-45μm。

优选的，制备得到的孕镶金刚石中的金刚石的浓度为50％-125％。

优选的，所述镀镍的金刚石粉末的粒径为150μm-250μm。

优选的，所述铸造WC粉末的粒径为25μm-105μm。

优选的，所述铸造WC为WC和W₂C的共晶混合物，所述铸造WC的晶体结构为共晶针状组织结构。

优选的，在将原料采用电子束选区熔化技术制备得到孕镶金刚石的步骤之后还包括如下步骤：