[发明专利]用于耐磨损应用的碳化物球粒

说明书

发明领域

本发明涉及耐磨组合物、并且更具体地涉及包含相对少量金属粘结剂的碳化物球粒，这些碳化物球粒用于不同的应用中，如硬质焊面材料以及块体复合材料。

背景资料

碳化物球粒总体上可以用于耐磨应用中，如用于形成钻尖的复合材料，例如钻地用钻头的钻头尖，或者作为硬质焊面组合物，例如用于岩石钻头的硬质焊面组合物或者作为等离子钨弧涂覆组合物。当用在硬质焊面应用中时，这些碳化物球粒总体上是烧结的(cemented/sintered)碳化钨球粒。

授予Keshavan等人的美国专利号4,944,774披露了用在硬质焊面材料中的烧结碳化钨。这些烧结碳化钨包括与量值范围从6至8重量百分比的钴结合在一起的碳化钨小颗粒。该烧结碳化钨是通过将碳化钨、有机蜡、以及钴粉相混合；将这些混合的粉末压制而形成生压坯；并且将该复合材料在接近钴的熔点的温度下进行烧结而制成的。然后可以将生成的致密的烧结碳化物粉碎以形成烧结碳化钨颗粒以便用在硬质焊面应用中。在美国专利号3,800,891；RE 37,127；6,248,149；6,659,206；以及6,782,958中披露了其他的硬质焊面组合物。

常规地使用圆盘和管式造粒方法来制造包含相对大量金属粘结剂(例如6重量百分比的钴)的碳化物球粒。在这些技术中，将碳化钨粉末和钴粉末与蜡在一种有机溶液中研磨几小时，然后将研磨过的粉末在一个真空干燥器中干燥。

在该圆盘造粒方法中，将该粉末连续送入一个转盘造粒机的顶部以形成生坯球粒。该盘式造粒机典型地以每分钟大约15转以相对于水平面50°至75°的角度旋转。随着造粒机的旋转，通过颗粒聚结而发生附聚。较大的附聚体旋转到外侧盘缘并且容易地从该盘中排出。

在管式造粒方法中，将研磨且干燥过的粉末送入一个管或者滚筒式造粒机的一端处以形成生坯球粒。该滚筒式造粒机以每分钟大约15转旋转以通过颗粒聚结而引起附聚。这些附聚体在该管的另一末端被连续排出。

在这两种圆盘和管式造粒方法中，这些附聚的生坯球粒可以被确定尺寸。可以将尺寸过小的球粒再循环并且可以将尺寸过大的球粒压碎并且被再循环，是通过将这些球粒送回到使用这些粉末的造粒机中。然后将适当尺寸的生坯球粒进行烧结、并且如果必要的话可以破碎成单独的球粒。

尽管圆盘和管式造粒方法已经有效地用于制造具有相对大量金属粘结剂的碳化物球粒，但尝试来通过此类方法制造含有小于3重量百分比钴的碳化物球粒已是不成功的。本发明提供了用于形成具有量值小于3重量百分比的金属粘结剂(如钴)的碳化物球粒一种的改进方法。

发明概述

本发明的一个方面是提供一种用于形成碳化物球粒的方法，包括：将包含硬质碳化物粉末颗粒和小于3重量百分比金属粘结剂粉末颗粒的一种混合物进行压制以形成一个生压坯、将所形成的生压坯进行粉碎以形成包括这些碳化物和金属粘结剂粉末颗粒的有小面的粒料、将这些有小面的粒料成型以形成包括这些碳化物和金属粘结剂粉末颗粒的基本上球形的生坯球粒、并且将这些基本上球形的生坯球粒进行烧结以形成包含小于3重量百分比金属粘结剂的致密的基本上球形的烧结球粒。

本发明的另一方面是提供用于将一个耐磨层施加到一个工件上的一种硬质焊面的焊条，该硬质焊面的焊条包括一个套管以及多个碳化物球粒，这些碳化物球粒包括硬质金属碳化物以及小于3重量百分比的一种金属粘结剂。

本发明的一个另外的方面是提供包含烧结碳化物球粒的一种耐磨性硬质焊面组合物，这些碳化物球粒包括硬质金属碳化物颗粒以及小于3重量百分比的金属粘结剂。

本发明的这些以及其他方面将从下面的说明中变得更清楚。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施方案用于形成碳化物球粒的一种制造方法的流程图。

图2是根据本发明所生产的烧结碳化物球粒在用作硬质焊面的焊条的该金属管内部的一个局部示意的纵截面视图。

图3是在图1的粉碎步骤中形成的松散粒料的显微照片。

图4是在图1的成型步骤中形成的球形生坯球粒的显微照片。

图5是在图1的烧结步骤中形成的球形烧结球粒的显微照片。

图6是一张显微照片，示出了根据本发明的一个实施方案制成的包括2重量百分比钴的一种碳化物球粒的显微结构。

图7是沉积在包含根据本发明的实施方案制成的烧结碳化物球粒的一个基底上的硬质焊面组合物的一个部分的显微照片。

详细说明