专利名称：钻探钻头用新型铜基钎焊浸渍合金的制作方法
技术领域：
本发明属于用作钎焊铜合金材料。
背景技术：
地质勘探或石油钻井中使用的一个重要部件是钻头。它直接影响到钻探的质量， 成本和效率。钻头一般是由钻体-合金钢加工制成；和钻齿-人造金刚石或硬质合金。二 者通过钎焊成为一个完整的钻头。这里的钎焊与一般普通钎焊有很大不同，被焊接的钻齿 数目多，钻体形状复杂，面积大，因而焊接过程十分复杂，一般要10-20小时以上。对于钻齿，利用焊料完成钎焊。而对于钻体则不同，熔化成液体的焊料要充满钻体 的整个接受焊接的表面。浸渍入所有接受焊接的空隙。钻体虽然仍保持固态未被熔化，但也 被加热到同样的高温，这是焊料中的合金元素的部分原子扩散进钻体的晶格点阵中。当然 这是个互相扩散过程。钻体中元素的原子，包括铁原子也同样要向焊料中扩散。而正是基 于这种原子扩散机制使得焊接过程得以完成，从而使钻齿和钻体焊接成一个完整的钻头。长期以来这类钻头生产专业性强，适用范围较狭窄，对它的焊接原理、工艺，尤其 是焊接的研究开发远不充分。各钻头生产单位使用的焊接工艺不同，焊料的种类、化学成分 差别更大，这就严重的限制了生产的发展和质量的提高。
发明内容
本发明旨在研制三种新型的铜基钎焊浸渍合金，可以应用于石油钻井钻头的生 产，也可以应用于地质勘探钻头的生产。1#合金-钎焊温度为900-1000°C使用的合金，化学成分为5_10wt% Ni,3-9wt% Mn,3-5wt% Fe,7-13wt% Sn，0. Iwt % Σ RE，余量为 Cu.制备工艺1.原料工业纯铜(99. 6%以上)。5-10wt% Ni,3-9wt% Mn,3-5wt% Fe,7-13wt% Sn,0. Iwt% Σ RE,余量为 Cu.2.熔炼感应电炉于大气中熔炼。3.造粒将熔炼完的液态合金浇在专用的造粒机上，同时水冷，制成<2 2-10mm的颗粒。2#合金-钎焊温度为950_1150°C使用的合金。化学成分为8_15wt % Ni， 10-13wt% Mn,5-10wt% Zn, l-2wt% Fe，0· 05-0. Iwt% Ce，余量为 Cu.3#合金-钎焊温度为1100-1250 °C使用的合金。化学成分为15_20wt % Ni， 5-10wt% Mn,3-5wt% Fe，0· 05-0. Iwt % Σ RE，余量为 Cu.制备工艺按给出成分配料，在感应电炉中于大气中熔炼，铸成满足热轧要求的锭坯。热轧成 厚度为5-10mm的板带，也可以热轧成<2 8-lOmm的圆棒，再根据用户要求剪切成块。本发明的积极效果
由于本发明的铜基合金中加入的合金元素的种类与含量合理，从而对钻头的焊接 质量和生产工艺都显示积极效果。1)焊接质量高，合金元素分布均勻，易于浸渍，有效地减少或避免了各类焊接缺 陷。2)合金可以热压成型材，或可以造粒。可以加工成所需要的尺度，均勻的分布在焊 接室内，从而保证了焊接工艺高质量的完成。3)合金中加入了微量稀土元素，这样使得焊缝的晶粒细化。改善了焊缝的合金组
幺口
/Ν ο4)合金中镍含量合理，铁含量适当，这就使得焊接温度不致太高，对工艺上和经济 上都有积极效果。
具体实施例方式1.熔炼。在感应电炉中于大气下熔炼，按一般感应电炉熔炼的公知工艺进行。配 料按上述所列成分进行，原料切成合适尺度，稀土元素的配料应考虑烧损。2. 1#合金的成品为颗粒状，在专用设备上进行，颗粒尺度可以控制。3.热轧。2#，3#合金需要热轧成型材，开轧温度在1000-1100°C，成品型材在剪切 前可采用酸洗或喷丸以去除表面氧化皮，以保证焊接质量。
权利要求
本发明要求的专利权项主要包括三种新型铜基钎焊浸渍合金1#合金 钎焊温度为900 1000℃使用的合金，化学成分为5 10wt％Ni，3 9wt％Mn，3 5wt％Fe，7 13wt％Sn，0.1wt％∑RE，余量为Cu.2#合金 钎焊温度为950 1150℃使用的合金。化学成分为8 15wt％Ni，10 13wt％Mn，5 10wt％Zn，1 2wt％Fe，0.05 0.1wt％Ce，余量为Cu.3#合金 钎焊温度为1100 1250℃使用的合金。化学成分为15 20wt％Ni，5 10wt％Mn，3 5wt％Fe，0.05 0.1wt％∑RE，余量为Cu。
2.#合金-钎焊温度为950-1150°C使用的合金。化学成分为8-15wt% Ni，10-13wt% Mn,5-10wt% Zn, l-2wt% Fe，0· 05-0. Iwt% Ce，余量为 Cu.
3.#合金-钎焊温度为1100-1250°C使用的合金。化学成分为15-20wt% Ni,5-10wt% Mn,3-5wt% Fe，0. 05-0. Iwt % Σ RE，余量为 Cu。
全文摘要
本发明是用于钻探钻头生产中使用的钎焊新型铜基浸渍合金。作用是将切削钻齿与钻体通过钎焊浸渍形成一个整体。本发明的钎焊浸渍铜合金机械性能优良，具有较高的强度，韧性和耐磨性。焊接工艺简便，适用于多种类型的钻头焊接。1钎焊温度为900-1000℃使用的合金，化学成分为5-10wt％Ni，3-9wt％Mn，3-5wt％Fe，7-13wt％Sn，0.1wt％∑RE，余量为Cu。2.钎焊温度为950-1150℃使用的合金。化学成分为8-15wt％Ni，10-13wt％Mn，5-10wt％Zn，1-2wt％Fe，0.05-0.1wt％Ce，余量为Cu。3.钎焊温度为1100-1250℃使用的合金。化学成分为15-20wt％Ni，5-10wt％Mn，3-5wt％Fe，0.05-0.1wt％∑RE，余量为Cu。
文档编号B23K35/30GK101890588SQ200910068918
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者曹颜顺, 李东昇, 薛志华 申请人:天津市三条石有色金属铸造有限公司