[发明专利]氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料及利用其制备钻头材料的方法

权利要求书

1.利用氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料制备钻头材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，按照重量份数称取铁基胎体材料的各原料，研磨、混匀，再加入金刚石颗粒，混匀，得到混合物料；

步骤二，将步骤一所得的混合物料于15~30 MPa预压3~5分钟，得到压制坯；

步骤三，将步骤二所得的压制坯于30~60 MPa、750~850℃热压烧结5~15分钟，冷却至室温，得到烧结坯；

步骤四，将步骤三所得的烧结坯置于真空加热炉内，抽真空至炉内压力小于2×10^-2Pa，升温至300~500℃，保持1~2小时后，停止加热，待炉内温度降至90℃以下，取出并冷却至室温，即得；

所述铁基胎体材料由以下重量份数的原料组成：

铁基骨架材料45~60份、金属粘结材料40~55份、氢化锆0.2~0.6份，所述铁基骨架材料及金属粘结材料均采用预合金粉末；

所述铁基骨架材料为铁铜预合金粉末；

所述金属粘结材料由铁铜镍锡预合金粉末和铁铜锌钛预合金粉末按照质量比1:2~5混合而成，所述铁铜锌钛预合金粉末及铁铜镍锡预合金粉末均采用机械研磨联合高压水气雾化法制备；

所述机械研磨联合高压水气雾化法具体步骤如下：

（1）准备各组分原料，按照质量百分数称取各原料；

（2）在氩气气氛下，将原料混合、球磨2小时，得到中间合金粉；球磨时球料比为10:1，以无水乙醇为助磨剂，球磨转速400 r/min，球磨后于80℃干燥；

（3）在氩气气氛下，将步骤（2）所得中间合金粉于900℃加热至完全熔化，然后以5℃升温至1100℃，搅拌3分钟后，保温静置2分钟，除渣，得到中间合金液；

（4）将步骤（3）所得中间合金液升温至1350℃进行浇注，在氮气保护条件下，通过压力为95 MPa的高压水击碎成粉末，自然下落至冷却水中冷却，然后通过沉淀、固液分离，得到含水量为10~15%的合金粉末；在氢氮体积比为1:4的混合气保护下，于300℃干燥1小时；然后在氢氮体积比为5:1的混合气氛下，先于450℃还原4小时；随炉冷却至250℃时，保温2小时，冷却至室温后，经400目筛网筛分。

2.根据权利要求1所述利用氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料制备钻头材料的方法，其特征在于：所述铁铜预合金粉末中铜所占的质量百分数为15~30%。

3.根据权利要求1所述利用氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料制备钻头材料的方法，其特征在于：所述铁铜镍锡预合金粉末由以下质量百分数的组分组成：铜：20~40%，镍：3~6%，锡：5~10%，硅：0~2%，余量为铁及不可避免的杂质元素。

4.根据权利要求1所述利用氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料制备钻头材料的方法，其特征在于：所述铁铜锌钛预合金粉末由以下质量百分数的组分组成：铜：10~30%，锌：20~40%，钛：2~6%，硅：0~2%，余量为铁及不可避免的杂质元素。

5.根据权利要求1所述利用氢化锆强化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料制备钻头材料的方法，其特征在于：步骤一中所述金刚石颗粒的粒度为60~100目，钻头材料中金刚石浓度为45~75%。