各位讀者：大家好！

          金剛石工具是指用金剛石的顆?；蚍勰┳鳛橹饕氐囊活惞ぞ弋a品。這類工具類型包括：切、磨、鉆、銑、拋光。金剛石研磨膏、滾壓鋸片、冷鑲金剛石拉絲模、冷鑲金剛石刀具、釬焊金剛石復合片刀具等，也都屬于金剛石工具。金剛石具有堅硬性，故制成的工具特別適合加工硬脆材料尤其非金屬材料，如石材、墻地磚、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半導體、寶石等；也可以用于加工有色金屬、合金、木材，如銅、鋁、硬質合金、淬火鋼、鑄鐵、復合耐磨木板等。目前金剛石工具已廣泛應用以建筑、建材、石油、地質、冶金、機械、電子、陶瓷、木材、汽車等工業。

    隨著我國經濟的不斷發展，金剛石工具不僅被廣泛用于民用建筑與土木工程、石材金剛石工具金剛石工具(10張)加工業、汽車工業、交通工業、地勘與國防工業等領域和其它現代高新技術領域，而且在寶石、醫療器械、木材、玻璃鋼、石材工藝品、陶瓷和復合非金屬硬脆材料等眾多新領域不斷出現，社會對金剛石工具的需求量正在逐年大幅增加。

  金剛石鉆頭、金剛石復合片制備及冶金和釬焊、孕鑲技術，國內外著名公司、科研院校技術工藝匯編

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                新版《金剛石鉆探工具制造、鉆頭制備工藝配方精選匯編》

優秀工藝配方 生產出高性能金剛石鉆具 必備資料

《金剛石鉆頭、復合片制備及冶金和釬焊、孕鑲技術精選匯編》收錄國內外科研院校、研究單位、著名生產企業的優秀新技術工藝配方
    

 例如：

★     江蘇科技大學研制高性能孕鑲金剛石鉆頭胎體配方及鉆頭的制備方法，胎體能夠與金剛石緊密結合，對金剛石有較好的粘結性能，而且胎體的

       磨損特性較好。

★    遼寧工業大學研制一種深部硬巖鉆進用釬焊鎳基孕鑲金剛石鉆頭及胎體配方制造方法，提高了鉆頭的性能，降低燒結溫度，減少金剛石熱損傷

       的程度；適用于深部硬巖地層鉆進，也適用于淺部打滑地層鉆進。

★    吉林大學研制一種堅硬打滑地層鉆進用鐵基孕鑲金剛石鉆頭配方制備技術，降低了孕鑲金剛石鉆頭的成本；降低了燒結溫度，減少了金剛石熱

       損傷的概率；鐵基胎體配方組分較少，變量少，易于控制。

★    北京科技大學研制一種用ＣＶＤ金剛石增強的聚晶金剛石復合片制備及在鉆頭上的應用，經ＣＶＤ金剛石條復合增強后的聚晶金剛石復合片，

       將在不降低材料耐磨性的基礎上，增 強聚晶金剛石層和基體的結合力，提高聚晶金剛石復合片整體的強度和抗沖擊性，增加復合片壽命。

★     中國地質大學研制一種釬焊金剛石磨粒的孕鑲鉆頭的制作工藝，在保留現有的制作工藝下，通過對金剛石顆粒的釬焊預處理，增強了金剛石與

       胎體的結合強度，從而減少金剛石的脫落、增加出刃量，達到高效長壽命的目的。

★    美國史密斯國際有限公司研制一種用于鉆頭的鑲齒技術工藝，用于劇烈切削和／或鉆井應用中的鑲齒結構，其提供期望的ＰＣＤ硬度和耐磨

       性，傳統的ＰＣＤ材料和鑲齒結構相比，具有提高的斷裂韌度和抗剝離性能。

★    一種金剛石定位排布孕鑲地質鉆頭制造技術工藝，一種使用壽命長和工作效率高，同時也能使金剛石鉆頭的壽命和效率保持穩定，使得產品性

       能得到更好的控制的金剛石定位排布孕鑲地質鉆頭。該金剛石定位排布孕鑲地質鉆頭的制造工藝簡單可靠，便于操作。

     新版《金剛石鉆探工具制造、鉆頭制備工藝配方精選匯編》

解決技術難題 提高產品質量 必備資料

       
            《金剛石鉆頭、復合片制備及冶金和釬焊、孕鑲技術精選匯編》資料中每項新技術工藝配方，都是針對現有技術的改進和提高，解決方案

              和辦法。及時掌握這些優秀新技術，有利于提高企業產品質量。
       例如：
       ★ 如何解決現有技術中孕鑲金剛石塊體韌性不足，容易產生崩齒的問題？

       ★ 如何解決熱壓金剛石鉆頭能夠有效鉆進硬至堅硬致密弱研磨性巖層的問題？

       ★ 如何解決提高孕鑲金剛石鉆頭鉆頭的工作壽命延長的使用問題？

       ★ 如何解決孕鑲金剛石鉆頭，在鉆進過程中隨壓力增大，胎體產生細微體積破碎，提高鉆進速度和鉆進效率。的問題？

       ★ 如何提高薄壁鉆的安全性能，提高鉆進效率，減少鉆管磨損，因而可以實現達到多次重復利用，降低材料成本的目的？

       ★ 如何提升由鉆齒制作成鉆頭后的抗斷裂強度、不易折斷、能夠正常消耗到含金剛石層使用完為止的問題？

        ★ 如何解決提高鉆頭的性能，降低了燒結溫度，減少了金剛石熱損傷的程度的問題？

        ★ 如何解決孕鑲金剛石鉆頭，鉆頭平均制造時間縮短，電能消耗減少，工作壽命提高的生產問題？

       ★ 如何提高聚晶金剛石復合片的耐磨性和抗沖擊耐性，進而延長其使用壽命，提高連續工作效率等問題？

       ★ 解決加工工藝簡單，操作方便，成本低廉鉆頭，碎聚晶可維持很高的出刃，能提高切入巖石的深度，鉆頭破碎巖石的效率高的問題？

       ★ 如何解決和提高鉆頭壽命和鉆進效率，易于實現自動化，減輕勞動強度，提高生產效率等問題？   

       ★ 如何解決增強聚晶金剛石層和基體的結合力，提高聚晶金剛石復合片整體的強度和抗沖擊性，增加復合片在鉆頭上使用壽命的問題？
       ★ 如何提高鉆頭對巖層的適應性，從而可明顯提高鉆頭的鉆進效果，更好地滿足深部勘探和繩索取芯鉆進的需要的問題？

       ★ 如何制備高質量釬焊鉆頭、其氣孔率低、金剛石和基體結合牢固，提高成品率高質量穩定？

   新版《金剛石鉆探工具制造、鉆頭制備工藝配方精選匯編》

投資高新產品 決策依據

????   資料在技術和應用層面具有一定的前瞻性，非常值得參考和借鑒，有利于促進鉆探新技術、新工藝、新方法和新產品的推廣應用。超硬材料生產及使用與研制企業可以通過這些技術資料，了解競爭對手的技術水平、跟蹤最新技術發展動向、提高研發起點、加快產品升級和防范知識產權風險，為自主創新、技術改造、產業或行業標準制定和實施“走出去”戰略發揮重要作用。也是新產品引進、投資決策的重要依據。

      聚晶金剛石復合片制備方法

  【技術背景】

   金剛石復合片通常是通過將添加一定量的催化劑的金剛石粉末與硬質合金基體組裝在一起，然后裝在專用金剛石液壓機上，在超高溫高壓條件下燒結制得的。它由一層多晶金剛石層和硬質合金基體構成，由于多晶金剛石層硬度高，耐磨性好，加上硬質合金基體的良好韌性和可焊性，使其在石油鉆探、地質鉆探及煤田開采應用中得到廣泛應用。

   現有的聚晶金剛石復合片在制作的過程，常常采用鈷、鎳、鐵等金屬作為結合劑制作聚晶金剛石復合片，在該金屬結合劑的催化作用下，金剛石顆粒之間互相直接燒結在一起形成金剛石相，該金剛石相中的金剛石顆粒之間充分結合形成金剛石一金剛石的結合結構，使得該類聚晶金剛石復合片具有較高的耐磨性。

   此外，該類聚晶金剛石復合片還包括彌散分布在所述金剛石相中的"小島狀"金屬催化劑相，但上述金屬結合劑不但在高壓下會促使石墨轉變為金剛石，而且在常壓下也會促使金剛石向石墨的轉變，降低聚晶金剛石層的強度:另外，金屬結合劑的熱膨脹系數明顯高于金剛石，當工作溫度變化時，上述聚晶金剛石層中的金屬催化劑相容易產生熱應力，破壞金剛石骨架，使聚晶金剛石層出現裂紋，造成應力損害。

   因此，上述聚晶金剛石層中的金屬催化劑相會因工作溫度的不同在一定程度上降低聚晶金剛石復合片的熱穩定性，從而影響上述聚晶金剛石復合片的使用壽命。

   因此，上述聚晶金剛石復合片的熱穩定性需要進一步提高，以延長其使用壽命。

  【研制情況】

   國內企業針對現有技術問題研制一種聚晶金剛石復合片，其包括硬質合金基體層和合成于所述硬質合金基體層上的聚晶金剛石層，其中，聚晶金剛石層的上表面是由金剛石構成的純聚晶金剛石層。其中，優選地，聚晶金剛石層的合成原料包括金剛石微粉和金屬催化劑。所述硬質合金基體可以為鎢鈷合金、鎢鈦鈷合金或鎢鈦鉭合金。所述的硬質合金基體不限于上述列舉的種類，只要具有較高硬度的合金都在本發明的保護范圍內。
  

   純聚晶金剛石層中的金剛石互連接形成骨架結構。純聚晶金剛石層中的金剛石骨架的周圍形成多個微孔或間隙。整個所述聚晶金剛石層可以均為所述純聚晶金剛石層。另外，聚晶金剛石層也可以由上層和下層構成，所述聚晶金剛石層的上層是由金剛石組成的純聚晶金剛石層:所述聚晶金剛石層的下層與所述硬質合金基體層的上表面連接，聚晶金剛石層的下層為聚晶金剛石層前驅體，該聚晶金剛石層前驅體包括由金剛石構成的金剛石相和彌散分布在所述金剛石為目中的金屬催化劑相。

   金剛石相的結構與所述純聚晶金剛石的結構基本相同，金剛石顆粒相互連接形成骨架結構。金屬催化劑分散在相鄰的金剛石顆粒之間形成的微孔間隙處。聚晶金剛石層前驅體是以金剛石微粉和金屬催化劑為原料，采用傳統方法制備出的聚晶金剛石層。純聚晶金剛石層是由所述聚晶金剛石層前驅體經過酸洗之后形成的。

  【研制目的及優點】

   提供的聚晶金剛石復合片中，所述聚晶金剛石層的上表面為去除金屬催化劑相的純聚晶金剛石層，所述純聚晶金剛石層僅有金剛石組成，金剛石顆粒在所述純聚晶金剛石層相互連接形成骨架結構，使得所述純聚晶金剛石層具有較好的耐磨性:同時在該純聚晶金剛石層受熱時，由于該純聚晶金剛石層中沒有金屬催化劑的影響，該純聚晶金剛石層的耐高溫性能提高，在受熱膨脹時基本上不會產生熱應力，不容易破壞純聚晶金剛石層中的金剛石骨架結構，使得所述純聚晶金剛石具有較好的熱穩定性:

   因此，所述聚晶金剛石復合片具有較好的耐磨性及熱穩定性等優異的綜合機械性能，從而使得所述聚晶金剛石復合片成品的具有較長的使用壽命，可以提高其連續工作的效率:所述聚晶金剛石復合片成品適用于石油鉆探、地質鉆探及煤田開采等應用領域，具有很高的社會價值和經濟效益。而且，提供的聚晶金剛石復合片的制備方法采用酸洗聚晶金剛石層前驅體的上表面的方法得到純聚晶金剛石層，方法比較簡單，易于操作。

  【聚晶金剛石復合片及其制備方法】部分摘要

   對比試驗1：
   一種常規傳統的聚晶金剛石復合片的制備方法，
   1)將粒度為6~12μm的金剛石微粉和粒度為1~3μm的金屬催化劑Co粉球磨混料后裝入起屏蔽作用的金屬杯奪目中，然后放入鴿鉆硬質合金基體:與其它金屬杯組裝后，形成組裝塊:將所述組裝塊在真空度6.0X10-2Pa，溫度500℃，時間2h的條件下做真空熱處理，得到熱處理組裝塊:
  

   2) 將步驟。得到的所述熱處理組裝塊放入傳壓介質后在燒結壓力5.2GPa ，燒結溫度1400℃，保溫時間10min的條件下進行高溫高壓合成，在所述鴿鉆硬質合金基體上合成聚晶金剛石層前驅體，制得聚晶金剛石復合片半成品，然后對所述聚晶金剛石復合片半成品進行脫模及預加工處理，得到所述常規聚晶金剛石復合片。
  

  其中，上述常規聚晶金剛石復合片包括鎢鈷硬質合金基體和形成在該鎢鈷硬質合金基體上的聚晶金剛石層前驅體，該聚晶金剛石層前驅體包括由金剛石相互連接構成的金剛石相和彌散分布在所述金剛石相中的"小島狀"金屬催化劑Co相。采用常規方法測得上述常規聚晶金剛石復合片的橫向斷裂韌性1300MPa，楊氏模量為750GPa，耐熱溫度為700℃;在溫度為700℃的條件下，上述常規聚晶金剛石復合片的磨損率為約2.5μm/s，而且該材料的磨損率隨著溫度的繼續升高而快速增大。

   實施技術方案1：
   一種聚晶金剛石復合片的制備方法，該制備方法主要包括以下步驟:
  

   步驟一、采用上述對比試驗1 提供的方法制備出的所述常規聚晶金剛石復合片作為聚晶金剛石復合片粗品:
  

   步驟二、采用液態的環氧樹脂先在所述聚晶金剛石復合片粗品的表面上注塑成型一層環氧樹脂塑料層，然后剝離去除形成在所述聚晶金剛石層表面上的環氧樹脂塑料層:
  

   步驟三、將硝酸和氫氟酸按體積比1: 1混合制成混合酸，煮沸該混合酸，并用煮沸的混合酸淋洗所述聚晶金剛石層前驅體的上表面8h，以去除所述聚晶金剛石層前驅體的上表面中的金屬催化劑Co，使所述聚晶金剛石層前驅體的上表面轉變為純聚晶金剛石層，所述聚晶金剛石層前驅體轉變為聚晶金剛石層:
  

   步驟四、機械剝離形成在所述鎢鈷硬質合金基體上的環氧樹脂塑料層，得到一種熱穩定型聚晶金剛石復合片成品。
  

   所述聚晶金剛石復合片成品的結構與上述對比試驗1提供的常規聚晶金剛石復合片的結構不同之處在于，合成于所述鎢鈷硬質合金基體上的聚晶金剛石層的上表面為純聚晶金剛石層，該純聚晶金剛石層由金剛石顆粒組成，且該純聚晶金剛石層中的金剛石顆粒相互連接形成骨架結構。

  采用常規方法測得本實施例1所得的上述聚晶金剛石復合片成品的橫向斷裂韌性1200MPa，楊氏模量為750GPa，耐熱溫度為900℃;在溫度為900℃的條件下，上述聚晶金剛石復合片成品的磨損率為約2.5μm/s，而且該成品的磨損率隨著溫度的繼續升高麗快速增大。

  【資料描述】

   資料中詳細描述了聚晶金剛石復合片及其制備方法、應用、性能測試數據，解決現有技術所存在的問題等等。工藝簡單和節約能源，聚晶金剛石復合片成品適用于石油鉆探、地質鉆探及煤田開采等應用領域，具有很高的社會價值和經濟效益。通過對現有的、常規的聚晶金剛石復合片的中的聚晶金剛石層前驅體進行酸洗來制備純聚晶金剛石層的。

   鉆進效率高及壽命長，用于深孔鉆進

       金剛石鉆頭胎體粉及鉆頭

  【主要技術存在的問題】

   在國家"深部找礦"戰略背景下，地質找礦工作己經從過去的淺部轉向深部(超過2000米)甚至超深部(大于4000米)。深部鉆探對金剛石鉆進工具提出了更為嚴格的要求，如更長的鉆頭壽命，更高的鉆進效率，較少的起下鉆次數等。

   在深部鉆進條件下，金剛石鉆頭的壽命與效率主要取決于所使用的金屬結合劑(即胎體粉)。金屬結合劑對金剛石磨料起著把持作用，決定著每顆金剛石磨粒的出刃與脫落，即直接決定著金剛石鉆頭的鉆進壽命與效率。選擇強度高、對金剛石把持力好、自銳性好并且與金剛石磨粒相匹配的金屬結合劑顯得尤為重要。

   金剛石鉆頭經過50年的發展，在配方設計、結構優化等方面取得了很大的進步，但還是滿足不了當前深孔鉆進的需要。鉆頭的胎體配方體系仍然是以傳統的單質粉混合，其制作方法還停留在幾十年前。單質粉混合的最大不足是在混料過程中容易造成成份偏析，從而使得胎體不均勻，因此產品經常出現質量穩定性差、壽命短等問題，制約了金剛石鉆頭在深部鉆進條件下的應用。

  【國內消息】

   據恒志信網消息：針對現有技術的不足，中國有色地質研究院最新研制一種適用于深孔鉆進條件下的金剛石鉆頭胎體粉配方。這種新型胎體粉具有更好的力學性能，采用這種新胎體粉的鉆頭具有更好的鉆進效率及壽命，尤其適用于深孔鉆進。鉆頭可采用現有常規制備方法進行制備。

  【一種適用于深孔鉆進條件下的金剛石鉆頭胎體粉及鉆頭】

【部分配方工藝內容摘要】

  1、 制備Fe50Co18Cu32預合金粉:按照鐵50%、鈷18%、銅32%的質量配比稱取相應的FeC1₂．4H₂0．CoC1₂．6H₂0和CuC1₂．2H₂0三種原材料，溶于去離子水中，所得鹽溶液置于反應釜中:根據合金粉末的成分計算出沉淀劑草酸的添加當量，用去離子水配成溶液，加入到上述裝有鹽溶液的反應釜中，加氫水調節體系的pH值為2.0，于45℃條件下反應45min;反應物固液分離，得復合金屬鹽沉淀物:所得復合金屬鹽沉淀物用去離子水清洗，除去雜質離子，直至清洗濾液的電導率小于50μs/cm時，再將沉淀物置于干燥箱中烘干:將烘干的復合金屬鹽沉淀物置于還原爐中，通入氫分解氣(通氣流量為2.5m3/h)，于410~420℃條件下處理3h，物料經破碎篩分即得Fe50Co18Cu32預合金粉:

   2 、按碳化鎢35%、Fe50Co18Cu32預合金粉43%、鎳粉8%、銅錫15粉8%、錳粉5%、La-Ni合金粉1%的質量配比進行稱料，并混合均勻，得到適用于深孔鉆進條件下的金剛石鉆頭胎體粉:

   4 、按金剛石顆粒的體積濃度為18.75%的比例稱取金剛石顆粒與上述步驟2) 制得的胎體粉，其中金剛石顆粒是由重量比為1:2:1的30/35目、40/45目和60/70目三種粒度的金剛石顆粒組成:將稱取的金剛石顆粒和胎體粉混合制作C36金剛石鉆頭的鉆齒，其中鉆齒的冷壓成型壓力為20MPa，保壓時間為2min。冷壓成型后，進行真空熱壓燒結，燒結溫度為875℃，燒結壓力25MPa，保溫時間6min; 鉆齒熱壓燒結結束后，通過激光焊接設備焊接在鋼體上，制得￠36金剛石鉆頭。
  

   對比例1 (單質粉配方體系)
  

   1、按碳化鎢35%、鐵粉21.5%、鈷粉7.74%、銅粉13.76%、鎳粉8% 、銅錫15粉8%、錳粉5%、La-Ni合金粉1%的重量配比進行稱料，并混合均勻，形成單質粉配方體系:
      其中鐵粉、鈷粉與銅粉的重量百分比從其在實施例1 對應的FeCoCu預合金粉中所占的比重折算所得:
  

   2、按照上述單質粉配方體系的理論密度稱取相應的重量，置于30mmX12mmX6mm鋼體模具中冷壓成型，其中成型壓力為20Mpa，保壓時間2min，壓制成的生坯密度為理論密度的65%;將所得生坯置于石墨模具內放好，然后再將整個石墨模具置于真空熱壓設備內進行熱壓燒結，燒結壓力為25MPa，燒結溫度875℃，保溫時間為6min。燒結結束后的試樣用來測試配方的力學性能(包括硬度、三點抗彎強度、燒結致密度等)。
  

   3、按金剛石顆粒的體積濃度為18.75%的比例稱取金剛石顆粒與上述步驟1)制得的單質粉配方體系，其中金剛石顆粒是由重量比為1:2:1的30/35目、40/45目和60/70目三種粒度的金剛石顆粒組成:將稱取的金剛石顆粒和胎體粉混合制作￠36金剛石鉆頭的鉆齒，其中鉆齒的冷壓成型壓力為20MPa，保壓時間為2min。冷壓成型后，進行真空熱壓燒結，燒結溫度為875℃，燒結壓力25MPa，保溫時間6min; 鉆齒熱壓燒結結束后，通過激光焊接設備焊接在鋼體上，制得￠36金剛石鉆頭。

  【研制目的及優點】
   與現有技術相比，其特點在于:
   1、所述胎體粉中采用由共沉淀法制備的特定配比的FeCoCu預合金粉代替傳統鉆頭胎體粉中的單質粉混合，由于每個FeCoCu預合金粉顆粒都含有各組元成分，因此其均勻性相當好，能有效避免成分偏析:另一方面，由于預合金粉末與單質粉相比顆粒粒度更細，因此用該胎體粉的鉆頭單齒的燒結溫度低，不僅避免了高溫對金剛石的熱損傷，并且起到了節能陣耗的作用，提高了鉆頭的性價比，降低了生產成本。
  

   2、所述胎體粉中采用由共沉淀法制備的特定配比的FeCoCu預合金粉與其它組分按特殊配比進行組配的配方，有效地提高了胎體粉的強度和硬度，進一步使采用本發明所述胎體粉的鉆頭的鉆進效率得到有效提高，壽命也得到有效增長。傳統的金剛石鉆頭的空白胎體粉的三點抗彎強度為800~900MPa，而根據組分和重量百分比混合配制后得到的鉆頭空白胎體粉的三點抗彎強度能達到1100~1300MPa，其力學性能提高了37~44%。

   在胎體粉其它成分不變及金剛石參數相同的情況下，在鉆進相同的巖石時，采用預合金粉配方的金剛石鉆頭的鉆進壽命普遍比采用單質粉配方的金剛石鉆頭高出20%左右，鉆進效率也高出6~10%。
  

   3、在相同的測試條件下，對傳統的金剛石鉆頭單質粉胎體與本發明配制的胎體粉進行磨損失重測試。測試條件為:將兩種胎體粉按照鉆頭的燒結工藝燒制成30X12X6mm的試樣，然后與相同標準的SiC砂輪對磨，對磨時間為1分鐘，測定測試前后的重量得到磨損失重，測試5個試樣然后取平均值。對結果進行比較，傳統的金剛石單質粉胎體重量損失比本發明配制的胎體粉重量損失高約20%。

      因此，按照所述的胎體粉的組分和重量百分比混合后制得的胎體較傳統的金剛石鉆頭胎體的耐磨性提高了20%。
  

   4、制得的金剛石鉆頭，在相對較低燒結溫度下具有較高的燒結致密度，不存在由于成分偏析造成的應力集中、疏松等燒結缺陷，不會在使用過程中發生鉆齒脫落、崩邊等情況，能很好滿足深孔鉆進的各種高性能要求。

 【資料描述】

  資料中詳細適用于深孔鉆進金剛石鉆頭胎體粉及鉆頭制備方法。應用、性能測試數據，解決現有技術所存在的問題等等。胎體粉具有更好的力學
性能，采用本發明所述胎體粉的鉆頭具有更好的工鉆進效率及壽命。