[发明专利]孕镶金刚石楔形切削齿的制备、镶嵌钻头的方法及应用

权利要求书

1.一种钻头用孕镶金刚石楔形切削齿的制备方法，其特征在于，将楔形切削齿的制备材料按照要求装入三高石墨模具内，置于中频热压烧结炉中，启动烧结程序，出炉，成型，脱模，得孕镶金刚石楔形切削齿；

烧结程序中温度为985～1040℃、压力为20～30MPa、保温保压时间为7.0～9.0min，保温、保压后随炉冷却至650～700℃出炉；

烧结程序中前4min升温速度为100℃/min，之后以110℃/min速度升温，温度达到600℃时压力升至6MPa；

具体的，所述楔形切削齿包括一体成型的非金刚石层固结部和金刚石层楔形工作部，所述非金刚石层固结部镶嵌在钻头的底唇面扇形体内，所述非金刚石层固结部的直径为10～16mm，所述金刚石层楔形工作部底部直径为10-16mm、顶部宽度为5-8mm、高度为12～15mm、楔形角度α为15～22°，所述切削齿的全高为25～30mm；

所述楔形切削齿分为Ⅰ型齿和Ⅱ型齿，所述Ⅰ型齿上部一侧向内发生倾斜为单侧楔面，所述Ⅱ型齿上部两侧均向内发生倾斜为双侧楔面；

所述非金刚石层固结部由胎体材料制备而成，所述金刚石层楔形工作部由胎体材料和金刚石混合制备而成；

所述胎体材料为300～320目的金属粉末，包括YG12、Ni、Cu-Re、Fe四种金属粉；

所述金刚石包括粒度为30-40目的金刚石和40-50目的金刚石，所述胎体材料中YG12、Ni、Cu-Re、Fe的质量含量分别占比为43～55％、14～20％、13～17％、16～22％，所述金刚石中30-40目的金刚石和40-50目的金刚石的质量含量分别占比35～40％、60～65％。

2.如权利要求1所述的钻头用孕镶金刚石楔形切削齿的制备方法，其特征在于，所述金刚石层楔形工作部中金刚石砂轮制百分比浓度为81～92％。

3.一种镶嵌孕镶金刚石楔形切削齿钻头的方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的制备方法制备得到的孕镶金刚石楔形切削齿与钻头钢体温差法过盈配合连接，再采用超声波电镀金刚石方法强化钻头的内外保径效果，同时实现本钻头底唇加厚的效果，增强金刚石楔形切削齿与钻头钢体的固结作用。

4.如权利要求3所述的镶嵌孕镶金刚石楔形切削齿钻头的方法，其特征在于，超声波电镀金刚石方法中采用镍-锰合金镀液，所述镍-锰合金镀液中硫酸镍220～240g/L、硫酸锰6～8g/L、硼酸35～40g/L、氯化钠15～18g/L。

5.如权利要求3或4所述的镶嵌孕镶金刚石楔形切削齿钻头的方法，其特征在于，超声波电镀金刚石工艺参数为：电流密度0.012～0.015A/cm²，温度30～35℃，pH值4.3～5.0，超声波频率28kHz，声强0.9W～1.2W/cm²。

6.一种如权利要求1或2所述制备方法制备得到的孕镶金刚石楔形切削齿或权利要求5所述的镶嵌孕镶金刚石楔形切削齿钻头在硬至坚硬而致密的岩石中的应用。