一种钢体PDC钻头表面硬化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110195224A(43)申请公布日2019.09.03(21)申请号201910557797.8(22)申请日2019.06.26(71)申请人青岛石大华通科技有限公司地址266400山东省青岛市黄岛区寨子山路158号(72)发明人徐建飞梁学进黄向东杨波王震孙美伟(74)专利代理机构青岛智地领创专利代理有限公司37252代理人赵以芳(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)B22F1/02(2006.01)B22F1/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种钢体PDC钻头表面硬化方法(57)摘要本发明公开了一种钢体PDC钻头表面硬化方法，包括以下步骤：a、工件表面处理；b、增塑涂层制备；c、烘干、整形处理；d、熔结处理；e、后处理。本发明的有益效果是，可获得高硬度、高耐磨、高耐蚀合金涂层，具有自动化程度高、操作简单、劳动强度小，材料浪费小，零稀释率等优点；真空炉烧结过程在真空环境下进行，涂层合金和基体不会被氧化，在涂层合金粉熔化时容易排除熔融体中的气体夹杂，从而得到比较致密、没有微裂纹和微气孔的合金涂层；工件受热均匀，适合各种规格和任何形状的工件，尤其适合钢体PDC钻头复杂的表面形状。CN110195224ACN110195224A权利要求书1/2页1.一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，包括以下步骤：a、工件表面处理首先，对钢体PDC钻头体的表面进行除锈、除油、去污处理，再依次用丙酮、酒精对钢体PDC钻头体进行清洗；b、增塑涂层制备b1.将一定量的合成树脂粘结剂加入到镍包碳化钨自熔合金粉末中，常温条件下，用台式搅拌器揉拌5～10min，即可得膏状的增塑材料；b2.将上述搅拌均匀的膏状增塑材料均匀地涂抹在表面处理后的钢体PDC钻头体上，形成厚度为1mm～2mm的增塑涂层；c、烘干、整形处理将涂覆有增塑涂层的工件置于干燥炉中加热至80～120℃，蒸发掉合成树脂粘结剂中的水，形成强度较大的预制涂层，加热22～25h，出炉后，整修外形；d、熔结处理d1.将烘干、整形处理后的工件放入真空烧结炉中，3Pa真空度下开始烧结，烧结过程分我三次加热过程；d2.停止加热后关闭炉门利用炉体自身的散热缓慢降温至200℃，取出钢体PDC钻头，并在空气中冷却至常温，完成工件烧结处理；e、后处理检查工件上的涂层质量，若钢体PDC钻头上的涂层有局部裂纹或缺陷问题，采用喷焊工艺进行修补。2.如权利要求1所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，步骤a中，除锈、除油、去污处理过程为：a1.先将钢体钻头放入喷砂机，用黑碳化硅砂对钻头表面进行喷砂处理，除去钻头表面锈迹，油污，同时打磨钻头表面；a2.再将镶嵌好石墨替代块的钻头体依次用丙酮、酒精进行清洗。3.如权利要求1所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，步骤b1中，制备增塑材料的原料，按重量份一百份计包括：粘结剂5～10份，镍包碳化钨自熔合金粉末90～95份。4.如权利要求3所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，步骤b1中，所述镍包碳化钨自熔合金粉末由Ni60自熔合金粉和WC粉混合制成，且WC的含量占总重量的25～35％，Ni60自熔合金粉含量占总重量的65～75％。5.如权利要求1所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，步骤d中，三次加热过程具体包括：控制第一加热区的温度范围为常温至600～650℃，在600～650℃下保温90min，去除预制涂层中绝大部分有机物质，留下Ni60自熔合金-WC粉；控制第二加热区的温度范围为900～1000℃，镍包碳化钨自熔合金粉在低于自熔合金固相线的温度下保温3～5min，Ni60自熔合金-WC粉被暂时烧结，使得预制涂层中未裂化的有机物进一步完全气化被除去；控制第三加热区的温度范围为1140℃～1180℃，在1140℃～1180℃温度下保温120～2CN110195224A权利要求书2/2页150min。6.如权利要求5所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，第一加热区的升温速率为10～20℃/min。7.如权利要求5所述的一种钢体PDC钻头表面硬化方法，其特征在于，第二加热区的升温速率为15～20℃/min。3CN110195224A说明书1/8页一种钢体PDC钻头表面硬化方法技术领域[0001]本发明涉及钻井钻头处理技术领域，尤其涉及一种钢体PDC钻头表面硬化方法。背景技术[0002]钢体PDC钻头具有设计灵活、加工精度高、工艺简单、开发周期短、抗冲击性能好、成本低等优点，因此其在石油钻井中得到了越来越广泛的应用。当前，广泛使用的钢体PDC钻头的钻头