一种合金钻头及其制备方法_2

文档序号:9593103阅读:来源:国知局
C的含量为0.42wt %?0.43wt %。
[0058]在本发明的实施例中,所述铁钨合金的成分为:
[0059]15wt%? 20wt% 的 Fe,
[0060]3.6wt%?5.lwt% 的 Co,
[0061]3.8wt%?4.9wt% 的 Ni,
[0062]0.32wt % ?0.4wt % 的 Cr3C2,
[0063]余量为WC。
[0064]在本发明的实施例中,所述铁钨合金中Co的含量为4wt%? 5wt% ;在其他的实施例中,所述铁妈合金中Co的含量为4.2wt%?4.8wt% ;在另外的实施例中,所述铁妈合金中(:0的含量为4.4被%?4.6被%。在本发明的实施例中,所述铁钨合金中Ni的含量为4wt%?4.5wt%;在其他的实施例中,所述铁妈合金中Ni的含量为4.2wt%?4.3wt%。在本发明的实施例中,所述铁钨合金中Cr3C2的含量为0.34wt%?0.38wt% ;在其他的实施例中,所述铁钨合金中Cr3C2的含量为0.35wt%?0.36wt%。
[0065]在本发明的实施例中,所述铜钨合金的成分为:
[0066]14.3wt%?20.5wt% 的 Cu,
[0067]6.8wt % ?9.7wt % 的 MnC,
[0068]4.5wt % ?6.4wt % 的 Ni,
[0069]余量为WC。
[0070]在本发明的实施例中,所述铜钨合金中Cu的含量为15wt%? 18wt% ;在其他的实施例中,所述铜妈合金中Cu的含量为16wt%? 17wt%。在本发明的实施例中,所述铜钨合金中MnC的含量为7wt%? 9wt% ;在其他的实施例中,所述铜钨合金中MnC的含量为7.5wt%?8.5wt%;在另外的实施例中,所述铜妈合金中MnC的含量为7.8wt%?8.2wt%。在本发明的实施例中,所述铜钨合金中Ni的含量为5wt%? 6wt% ;在其他的实施例中,所述铜钨合金中Ni的含量为5.2wt%?5.8wt% ;在另外的实施例中,所述铜钨合金中Ni的含量为 5.4wt % ?5.6wt % ο
[0071]在本发明的实施例中,所述钨钴合金、铁钨合金和铜钨合金的晶粒度为3 μπι?10.3 μπι;在其他的实施例中,所述钨钴合金、铁钨合金和铜钨合金的晶粒度为5 μπι?8 μπι ;在另外的实施例中,所述钨钴合金、铁钨合金和铜钨合金的晶粒度为6 μπι?7 μπι。
[0072]在本发明的实施例中,所述合金钻头的直径为140mm?200mm ;在其他的实施例中,所述合金钻头的直径为150mm?180mm ;在另外的实施例中,所述合金钻头的直径为160mm?170mm。在本发明的实施例中,所述合金钻头的高度为80mm?90mm ;在其他的实施例中,所述合金钻头的高度为82mm?88mm ;在另外的实施例中,所述合金钻头的高度为84mm?86mm。本发明实施例提供的合金钻头尺寸较大。
[0073]本发明提供了一种上述技术方案所述的合金钻头的制备方法,包括:
[0074]将硬质相、粘结相和添加剂混合,得到混合料,所述硬质相为WC,所述粘结相为Co、N1、Fe和Cu中的一种或几种,所述添加剂为TaC、MoC、Cr3C2和MnC中的一种或几种;
[0075]将所述混合料进行冷等静压成型,得到粉坯;
[0076]将所述粉坯进行形状加工,得到钻头粉坯;
[0077]将所述钻头粉坯进行烧结,得到合金钻头。
[0078]本发明将硬质相、粘结相和添加剂混合,得到混合料,所述硬质相为WC,所述粘结相为Co、N1、Fe和Cu中的一种或几种,所述添加剂为TaC、MoC、Cr3C2和MnC中的一种或几种。在本发明中,所述硬质相、粘结相和添加剂与上述技术方案所述硬质相、粘结剂和添加剂一致,在此不再赘述。在本发明中,所述硬质相、粘结相和添加剂的用量使得到的混合料中硬质相、粘结相和添加剂的质量含量与上述技术方案所述的钻头合金中硬质相、粘结相和添加剂的质量含量一致即可,在此不再赘述。
[0079]在本发明的实施例中,所述合金钻头的成分为钨钴合金时,所述合金钻头的制备方法为:
[0080]将WC、Co、N1、TaC和MoC混合,得到混合料;
[0081]将所述混合料进行冷等静压成型,得到粉坯;
[0082]将所述粉坯进行形状加工,得到钻头粉坯;
[0083]将所述钻头粉坯进行烧结,得到合金钻头。
[0084]在本发明中,将WC、Co、N1、TaC和MoC混合时WC、Co、N1、TaC和MoC的用量使得到的混合料与上述技术方案中钨钴合金的成分一致即可,在此不再赘述。
[0085]在本发明的实施例中,所述合金钻头的成分为铁钨合金时,所述合金钻头的制备方法为:
[0086]将WC、Co、N1、Fe和Cr3C2混合,得到混合料;
[0087]将所述混合料进行冷等静压成型,得到粉坯;
[0088]将所述粉坯进行形状加工,得到钻头粉坯;
[0089]将所述钻头粉坯进行烧结,得到合金钻头。
[0090]在本发明中,将WC、Co、N1、Fe和Cr3C2混合时WC、Co、N1、Fe和Cr 3C2的用量使得到的混合料与上述技术方案中铁钨合金的成分一致即可,在此不再赘述。
[0091]在本发明的实施例中,所述合金钻头的成分为铜钨合金时,所述合金钻头的制备方法为:
[0092]将WC、N1、Cu和MnC混合,得到混合料;
[0093]将所述混合料进行冷等静压成型,得到粉坯;
[0094]将所述粉坯进行形状加工,得到钻头粉坯;
[0095]将所述钻头粉坯进行烧结,得到合金钻头。
[0096]在本发明中,将WC、N1、Cu和MnC混合时WC、N1、Cu和MnC的用量使得到的混合料与上述技术方案中铜钨合金的成分一致即可,在此不再赘述。
[0097]在本发明的实施例中,所述硬质相为粉末状态。在本发明的实施例中,所述硬质相的费氏粒度为7 μ m?25 μ m ;在其他的实施例中,所述硬质相的费氏粒度为7 μ m?12 μ m ;在另外的实施例中,所述硬质相的费氏粒度为20 μ m?25 μ m。在本发明的实施例中,所述7 μ m?12 μ m的硬质相和20 μ m?25 μ m的硬质相的质量比为(25?40): (60?75);在其他的实施例中,所述7 μπι?12 μπι的硬质相和20 μπι?25 μπι的硬质相的质量比为(30?35): (65 ?70)。
[0098]得到混合料后,本发明将所述混合料进行冷等静压成型,得到粉坯。在本发明中,采用冷等静压成型能够获得密度较高、强度较大的粉坯。在本发明的实施例中,所述冷等静压的压力为180MPa?280MPa ;在其他的实施例中,所述冷等静压的压力为200MPa?250MPa ;在另外的实施例中,所述冷等静压的压力为220MPa?230MPa。在本发明的实施例中,所述冷等静压的时间为14min?20min ;在其他的实施例中,所述冷等静压的时间为16min?18min。本发明对所述冷等静压的操作方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的冷等静压的操作技术方案即可。
[0099]在本发明的实施例中,将硬质相、粘结相和添加剂混合后还包括:
[0100]将得到的混合物依次进行磨制、干燥和制粒,得到混合料。
[0101]在本发明的实施例中,所述混合料能够使本发明提供的方法制备得到的合金钻头在具有较高的耐磨性和冲击韧性的同时还具有较好的耐腐蚀性及抗疲劳性能。在本发明的实施例中,所述磨制的方法可以为湿法球磨。在本发明的实施例中,所述湿法球磨过程中的球料比可以为(3?5):1 ;在其他的实施例中,所述湿法球磨过程中的球料比可以为(3.5?4.5):1 ;在另外的实施例中,所述湿法球磨过程中的球料比可以为(3.8?4.2):1。在本发明的实施例中,所述湿法球磨过程中磨球的材质可以为硬质合金。在本发明的实施例中,所述湿法球磨过程中磨球的直径可以为5_?10_ ;在其他的实施例中,所述湿法球磨过程中磨球的直径可以为5mm、6mm、8.5mm、9.5mm或10mm。在本发明的实施例中,所述湿法球磨过程中的溶剂为酒精。在本发明的实施例中,所述湿法球磨的时间为30小时?40小时;在其他的实施例中,所述湿法球磨的时间为34小时?36小时。
[0102]在本发明的实施例中,所述干燥的方法为真空干燥。在本发明的实施例中,所述真空干燥的真空度为0.06MPa?0.1MPa ;在其他的实施例中,所述真空干燥的真空度为
0.07MPa?0.08MPa。在本发明的实施例中,所述干燥的温度为90°C?100°C;在其他的实施例中,所述干燥的温度为92 °C?98 °C ;在另外的实施例中,所述干燥的温度为94°C?96°C。在本发明的实施例中,所述干燥的时间为5小时?8小时;在另外的实施例中,所述干燥的时间为6小时?7小时。在本发明的实施例中,所述制粒的方法为滚筒制粒。
[0103]得到粉坯后,本发明将所述粉坯进行形状加工,得到钻头粉坯。在本发明的实施例中,所述形状加工的方法为五轴数控加工。在本发明的实施例中,所述五轴数控加工是基于Cimatron E五轴自动编程与IMSpost后置处理,并用Cimatron和VERIQJT进行仿真的方法,首先进行产品图形分析,建立和调整编程坐标,然后建立编程所需刀具及多轴毛坯,基于粉坯和产品的特点,数控加工工艺按先加工产品
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