專(zhuān)利名稱：一種聚晶金剛石鉆頭胎體粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制作聚晶金剛石(PDC)鉆頭胎體的粉末冶金材料，具體涉及一種聚晶金剛石鉆頭胎體粉，屬于石油鉆頭的材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油鉆井中，胎體TOC鉆頭因良好的耐沖蝕性其使用日益廣泛。隨著鉆井工藝的發(fā)展以及鉆井工況的日益復(fù)雜，在保證鉆頭刮刀安全性的前提下，對(duì)PDC鉆頭的鉆速提出了更高要求。胎體PDC鉆頭主要包括鉆頭體和上體連接兩部分，鉆頭體下部為胎體，胎體上焊接有聚晶金剛石復(fù)合(刀)片。對(duì)于roc鉆頭，除了采用韌性更好、更耐磨的聚晶金剛石復(fù)合片以外，改變PDC鉆頭胎體的結(jié)構(gòu)，采用更薄的刮刀，給鉆頭提供更大的排屑槽面積也是提高鉆頭鉆速的重要途徑。因此，在保證耐磨性的前提下，提高胎體PDC鉆頭胎體材料 的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，將使roc鉆頭結(jié)構(gòu)與性能的進(jìn)一步改進(jìn)和提高成為可能。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN1807668A公開(kāi)了 “一種金剛石鉆頭胎體粉”，其胎體粉的組分和含量按重量百分比計(jì)為球形燒結(jié)WC顆粒，粒度為125 500微米20% 75%，球形鑄造WC粉末，粒度為38 150微米20% 70%，鎳粉5 20%。這種胎體粉比傳統(tǒng)的胎體粉在強(qiáng)度和韌性均有較大幅度提高，然而，大量的鑄造WC細(xì)粉對(duì)鉆頭滲透性會(huì)產(chǎn)生影響，燒結(jié)過(guò)程容易出現(xiàn)胎體疏松等缺陷。此外，這種胎體粉的鉆頭制造成本較高，難以滿足低成本的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種性能優(yōu)、成本低的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，該胎體粉不僅滲透性能良好，而且制造的鉆頭胎體具有更高的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為包括粗顆粒的球形燒結(jié)WC(碳化鎢)顆粒、細(xì)顆粒的宏晶WC (碳化鎢)顆粒和鎳粉，其組分和含量按重量百分比計(jì)為
球形燒結(jié)WC顆粒粒度為125 500微米 30% 60%，
宏晶WC顆粒粒度為50 200微米25% 60%，
鎳粉5 15%。按上述方案，所述球形燒結(jié)WC顆粒包括實(shí)心球形和空心球形兩種顆粒。按上述方案，所述的球形燒結(jié)WC顆粒中空心球形顆粒所占的數(shù)量比為10% 30%。按上述方案，所述的球形燒結(jié)WC顆粒含量為35 55%，宏晶WC顆粒含量為40 55%，鎳粉含量為5 10%。按上述方案，所述的球形燒結(jié)WC顆粒的最佳粒度為150 325微米，球形燒結(jié)WC顆粒中鈷含量按重量計(jì)為4% 12%，WC (碳化鎢)含量按重量計(jì)為80% 96%。按上述方案，所述的宏晶WC顆粒的最佳粒度為50 150微米，宏晶WC顆粒中WC(碳化鎢)含量按重量計(jì)為90% 99%。
按上述方案，所述的鎳粉為球形顆粒，其粒度范圍為38 250微米。本發(fā)明的有益效果在于1、由于燒結(jié)時(shí)粘結(jié)相能夠滲入并填充空心球形燒結(jié)WC顆粒，以及球形燒結(jié)WC顆粒中的鈷對(duì)WC具有很好的潤(rùn)濕能力，因而使得胎體中的粘結(jié)相和硬質(zhì)相能夠更好的結(jié)合，使胎體具有更高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。2、去除了 50微米以下細(xì)粉的宏晶WC顆粒，減少了燒結(jié)時(shí)胎體疏松缺陷的發(fā)生，并能夠有效填充較粗的球形燒結(jié)WC顆粒之間的空隙，從而增加了胎體中硬質(zhì)相的濃度，有利于提高胎體的耐沖蝕性和耐磨性。
3、本發(fā)明胎體粉在填裝相同條件的石墨模具時(shí)，其用量比傳統(tǒng)胎體粉用量少，能有效降低鉆頭制造成本。4、借助于胎體性能的提高，可以設(shè)計(jì)出刮刀更薄或刮刀更長(zhǎng)的PDC鉆頭，從而可以大大提高PDC鉆頭的鉆速，并能滿足批量生產(chǎn)的需要。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中含有粗顆粒實(shí)心燒結(jié)WC和細(xì)顆粒鑄造WC粉末的胎體材料金相 圖片。圖2為本發(fā)明中含有粗顆?？招那蛐螣Y(jié)WC和較細(xì)顆粒宏晶WC的胎體材料金相圖片。
具體實(shí)施例方式以下進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例I:
胎體粉按重量計(jì)由粒度為150 250微米的球形燒結(jié)WC顆粒35%(其中空心球形燒結(jié)WC顆粒所占的數(shù)量比為25%)，粒度為50 150微米的宏晶WC顆粒60%，鎳粉5%混合而成。對(duì)燒結(jié)后胎體根據(jù)GB3851和GB/T1817進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果表明，含有球形燒結(jié)WC顆粒和宏晶WC顆粒的胎體的強(qiáng)度比相同條件下(同級(jí)配、同粘結(jié)金屬、同燒結(jié)溫度)純鑄造WC粉胎體強(qiáng)度提高了 30%，沖擊韌性提高了 35%。實(shí)施例2:
胎體粉按重量計(jì)由粒度為150 250微米的球形燒結(jié)WC顆粒55% (其中空心球形燒結(jié)WC顆粒所占的數(shù)量比為25%)，粒度為50 150微米的宏晶WC顆粒35%，鎳粉10%混合而成。對(duì)燒結(jié)后胎體根據(jù)GB3851和GB/T1817進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果表明，含有球形燒結(jié)WC顆粒和宏晶WC顆粒的胎體的強(qiáng)度比相同條件下(同級(jí)配、同粘結(jié)金屬、同燒結(jié)溫度)純鑄造WC粉胎體強(qiáng)度提高了 50%，沖擊韌性提高了 40%。
權(quán)利要求
1.一種聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于包括粗顆粒的球形燒結(jié)WC顆粒、細(xì)顆粒的宏晶WC顆粒和鎳粉，其組分和含量按重量百分比計(jì)為 球形燒結(jié)WC顆粒粒度為125 500微米 30% 60%， 宏晶WC顆粒粒度為50 200微米25% 60%， 鎳粉5 15%。
2.按權(quán)利要求I所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述球形燒結(jié)WC顆粒包括實(shí)心球形和空心球形兩種顆粒。
3.按權(quán)利要求2所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述的球形燒結(jié)WC顆粒中空心球形顆粒所占的數(shù)量比為10% 30%。
4.按權(quán)利要求I或2所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述的球形燒結(jié)WC顆粒含量為35 55%，宏晶WC顆粒含量為40 55%，鎳粉含量為5 10%。
5.按權(quán)利要求I或2所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述的球形燒結(jié)WC顆粒的粒度為150 325微米，球形燒結(jié)WC顆粒中鈷含量按重量計(jì)為4% 12%，WC含量按重量計(jì)為80% 96%。
6.按權(quán)利要求I或2所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述的宏晶WC顆粒的粒度為50 150微米，宏晶WC顆粒中WC含量按重量計(jì)為90% 99%。
7.按權(quán)利要求I或2所述的聚晶金剛石鉆頭胎體粉，其特征在于所述的鎳粉為球形顆粒，其粒度范圍為38 250微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制作聚晶金剛石鉆頭胎體的粉末冶金材料，包括粗顆粒的球形燒結(jié)WC顆粒、細(xì)顆粒的宏晶WC顆粒和鎳粉，其組分和含量按重量百分比計(jì)為球形燒結(jié)WC顆粒粒度為125～500微米30%～60%,宏晶WC顆粒粒度為50～200微米25%～60%,鎳粉5～15%。本發(fā)明粘結(jié)相能夠滲入并填充空心球形燒結(jié)WC顆粒，使胎體中粘結(jié)相和硬質(zhì)相能更好的結(jié)合，從而使胎體具有更高的強(qiáng)度和韌性，細(xì)顆粒的宏晶WC能有效填充粗顆粒間空隙，有利于提高胎體的耐沖蝕性和耐磨性。本發(fā)明能夠降低鉆頭的胎體材料成本。借助于胎體性能的提高，可以設(shè)計(jì)出刮刀更薄或刮刀更長(zhǎng)的PDC鉆頭，從而可以大大提高PDC鉆頭的鉆速。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102773472SQ20121017246
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者張烈華, 張玉龍 申請(qǐng)人:江漢石油鉆頭股份有限公司