[发明专利]一种电镀金刚石耐磨层防冲击凿岩工具及其加工工艺

摘要

一种电镀金刚石耐磨层防冲击凿岩工具，包括一体制成的杆部和头部，头部的工作端面上均匀开设有若干个圆柱槽，每个圆柱槽的底部均呈内小外大的圆锥形结构，圆柱槽底部设置有防冲击垫片，圆柱槽内过盈装配有合金齿，合金齿的内端面与防冲击垫片接触，合金齿凸出于头部的工作端面的齿尖呈半球形结构；齿尖外表面设置有金刚石耐磨层。本发明还公开了一种电镀金刚石耐磨层防冲击凿岩工具的加工工艺。本发明有效减少合金齿与凿岩工具基体的应力接触，提高凿岩工具寿命，降低凿岩成本，增强了凿岩工具的耐磨性，也大大提高了施工掘进效率。

主权项

1.一种电镀金刚石耐磨层防冲击凿岩工具的加工工艺，其特征在于：所述的电镀金刚石耐磨层防冲击凿岩工具，包括一体制成的杆部和头部，头部的工作端面上均匀开设有若干个圆柱槽，每个圆柱槽的底部均呈内小外大的圆锥形结构，圆柱槽底部设置有防冲击垫片，圆柱槽内过盈装配有合金齿，合金齿的内端面与防冲击垫片接触，合金齿凸出于头部的工作端面的齿尖呈半球形结构；齿尖外表面电镀有金刚石耐磨层；杆部和头部的各原料所占的质量百分比分别为：C为0.38～0.48%、Si为0.6 ～0.8%、Mn为1.20 ～1.55%、Cr为2.7 ～3.5%、Mo为2.6～3.4%、V为1.05～1.40%、杂质P≤0.02%、杂质S≤0.02%、Fe余量；合金齿采用硬质合金材料制成，各原料所占的质量百分比分别为：主要成分是碳化钨WC为85 ～94%、Co为15%‑6%；防冲击垫片的各原料所占的质量百分比分别为：铜为57.0～62%、铝为6.0～8.0%，铁为1.0～4.0%、铅为0.8～1.5%、镍为1～2%、锌为24～35%、镁为0.01～1%以及不可避免的杂质<0.5%；防冲击垫片为圆形，防冲击垫片的直径比圆柱槽小1‑2毫米，防冲击垫片厚度为1.5‑3.2毫米；杆部和头部的整体硬度为HRC53～57，冲击韧性25～32J/cm2；防冲击垫片合金具有500MPa以上的抗拉强度，硬度为HB300～400；所述的加工工艺包括以下步骤：（1）加工制作一体成型的杆部和头部，杆部和头部的各原料依次经过电炉冶炼、精炼、预锻、模锻、缓冷、退火、粗加工获得凿岩工具基体粗坯；凿岩工具基体粗坯再依次经高温真空淬火加二次高温回火、低温去应力处理、精加工、获得整体硬度HRC53～57的凿岩工具基体成品，使用钻机在头部的工作端表面均匀钻若干个圆柱槽；（2）制作防冲击垫片，同时将合金齿的齿尖放置到电镀液中进行电镀作业，电镀的金刚石粒度为10/20～30/40目，在齿尖表面电镀上金刚石耐磨层的厚度为1.0～1.6mm；（3）将防冲击垫片放置到圆柱槽底部；（4）将合金齿镶嵌到圆柱槽内，使合金齿的内端面与防冲击垫片接触；步骤（2）中合金齿的齿尖放置到电镀液中进行电镀作业的具体制作步骤为：a、电镀液配制：调整电镀液的 pH 值为 3.8～4.2，控制电镀液温度为 40～50℃；b、金刚石清洗：金刚石粉末为镀镍金刚石块研磨而成，将金刚石粉末依次用丙酮、盐酸和NaOH溶液浸泡后过滤；然后用碱性清洗液对待镀的齿尖表面的油污和氧化层进行清洗处理；c、预镀：将齿尖放入电镀液中，在齿尖适镀面部分先电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.2～1.8A/dm2，预镀层厚度为 15～20μm；d、上砂：将金刚石粉末加入电镀液中，将待镀的齿尖的预镀层埋入电镀液中，不断搅拌电镀混合液，对齿尖镀面部分施加400～1000mT 的磁感应强度，使金刚石粉末吸附到齿尖镀面部分，使金刚石粉末全面覆盖到齿尖的预镀层表面并与齿尖紧密结合；e、加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分外围的浮砂，再放入金刚石粉末，不断搅拌的电镀液，在电镀层外进一步加厚镀层，电镀的电流密度为1.6～2.0A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；f、去应力处理：对加厚电镀后的齿尖和电镀层进行150～250℃低温处理 1 ～ 2h即可去除应力。