一种整体烧结聚晶金刚石球齿的制作方法

本实用新型属于球齿技术领域，具体涉及一种整体烧结聚晶金刚石球齿。

背景技术：

目前地质勘探、煤炭开采、石油开采等大量使用球齿，提高了工作效率。球齿材质种类很多，以往用高速钢，目前大多用硬质合金，部分采用金刚石复合球齿。高速钢因其耐磨性不够，寿命短已退出舞台，取而代之的是硬质合金球齿，硬质合金近几年原材料加工一直上涨，原因是其存量有限，不可再生，因此未来硬质合金价格会持续走高，会带来成本的大幅提升。金刚石复合球齿的出现是应对更硬岩层勘探，可以提高钻头寿命和工作效率，但是金刚石复合球齿是以硬质合金为基体，在其上复合一层聚晶金刚石复合层，其大部分还是硬质合金，将来还是会面对硬质合金原材料稀缺的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种整体烧结聚晶金刚石球齿。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种整体烧结聚晶金刚石球齿，包括外部耐磨层和内部抗冲击层，外部耐磨层位于内部抗冲击层的外层，外部耐磨层和内部抗冲击层均由聚晶金刚石制备而成。

所述球齿为圆柱体。

所述球齿下部为圆柱体，上部为半球体，半球体的直径与圆柱体的上表面的直径相等，半球体的球心与圆柱体的上表面的圆心位置相同。

所述球齿为子弹头形。

所述球齿下部为圆柱体，上部为圆锥体，圆锥体底面圆的直径与圆柱体上表面圆的直径相等，圆锥体底面圆的圆心与圆柱体上表面圆的圆心位置相同。

所述外部耐磨层和内部抗冲击层的分界面的横截面为圆形或带波浪齿的圆形。

所述波浪齿为长方形、三角形或半圆形。

现有的复合球齿一般是上下层复合，本实用新型将球齿分为内外两层，内外两层均由聚晶金刚石制备而成，不仅降低了球齿的制造成本，还提高了球齿的耐磨性和抗冲击性，提高了球齿的使用效率和使用寿命。

附图说明

图1是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之一的纵剖面示意图。

图2是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之一的横截面示意图。

图3是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之二的纵剖面示意图。

图4是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之二的横截面示意图。

图5是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之三的纵剖面示意图。

图6是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之三的横截面示意图。

图7是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之四的纵剖面示意图。

图8是本发明制备的整体烧结聚晶金刚石球齿之四的横截面示意图。

其中，1是外部耐磨层；2是内部抗冲击层。

具体实施方式

如附图1-8所示，一种整体烧结聚晶金刚石球齿，包括外部耐磨层1和内部抗冲击层2，外部耐磨层1位于内部抗冲击层2的外层，外部耐磨层1和内部抗冲击层2均由聚晶金刚石制备而成。

球齿为圆柱体，如图1所示。

球齿下部为圆柱体，上部为半球体，半球体的直径与圆柱体的上表面的直径相等，半球体的球心与圆柱体的上表面的圆心位置相同，如图3所示。

球齿为子弹头形，如图7所示。

球齿下部为圆柱体，上部为圆锥体，圆锥体底面圆的直径与圆柱体上表面圆的直径相等，圆锥体底面圆的圆心与圆柱体上表面圆的圆心位置相同，如图5所示。

外部耐磨层1和内部抗冲击层2的分界面的横截面为圆形或带波浪齿的圆形，如图2、4、6、8。

波浪齿为长方形、三角形或半圆形。

外部耐磨层1由以下质量分数的原料制成：金刚石微粉70-95%，镍粉1-5%，硅粉1-15%，钴粉3-20%；内部抗冲击层2由以下质量分数的原料制成：金刚石微粉40-70%，镍粉1-10%，硅粉5-15%，钴粉10-40%。

外部耐磨层1和内部抗冲击层2的金刚石微粉的粒度均为W40-W10。

外部耐磨层1和内部抗冲击层2的镍粉的粒径均小于等于300目。

外部耐磨层1和内部抗冲击层2的硅粉的粒径均小于等于400目。

外部耐磨层1和内部抗冲击层2的钴粉的粒径均小于等于400目。

如上述的整体烧结聚晶金刚石球齿的制备方法，具体步骤如下：

（1）外部耐磨层颗粒：先将镍粉电镀在金刚石微粉表面，再将镀镍的金刚石微粉、硅粉、钴粉混合均匀，加入质量分数为1%的PVA水溶液润湿，造粒，得外部耐磨层颗粒；

（2）内部抗冲击层颗粒：先将镍粉电镀在金刚石微粉表面，再将镀镍的金刚石微粉、硅粉、钴粉混合均匀，加入质量分数为1%的PVA水溶液润湿，造粒，得内部抗冲击层颗粒；

（3）将外部耐磨层颗粒装填入模具中，用压头压实；

（4）再将内部抗冲击层颗粒装填入模具中，用压头压实后拆掉模具得球齿实体；

（5）将上述球齿实体放入真空炉中，在氢气和氩气混合气体环境下，保温1h，温度为650-750℃；出去球齿实体中的杂质和氧气等；

（6）将从真空炉中取出的球齿实体和叶腊石、钢圈组装后，放入六面顶压机中，在压力5-8GPa，温度1100-1500℃烧结3-6min，取出后经过喷砂和外圆加工后，形成整体烧结聚晶金刚石球齿。

步骤（5）中氢气和氩气的体积比为3:7。

外部耐磨层颗粒和内部抗冲击层颗粒的粒径均为0.5-2.0mm。

本实用新型将球齿分为内外两层，内外两层均由聚晶金刚石制备而成，不仅降低了球齿的制造成本，还提高了球齿的耐磨性和抗冲击性，提高了球齿的使用效率和使用寿命。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。