各位读者：大家好！

          金刚石工具是指用金刚石的颗粒或粉末作为主要元素的一类工具产品。这类工具类型包括：切、磨、钻、铣、抛光。金刚石研磨膏、滚压锯片、冷镶金刚石拉丝模、冷镶金刚石刀具、钎焊金刚石复合片刀具等，也都属于金刚石工具。金刚石具有坚硬性，故制成的工具特别适合加工硬脆材料尤其非金属材料，如石材、墙地砖、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半导体、宝石等；也可以用于加工有色金属、合金、木材，如铜、铝、硬质合金、淬火钢、铸铁、复合耐磨木板等。目前金刚石工具已广泛应用以建筑、建材、石油、地质、冶金、机械、电子、陶瓷、木材、汽车等工业。

    随着我国经济的不断发展，金刚石工具不仅被广泛用于民用建筑与土木工程、石材金刚石工具金刚石工具(10张)加工业、汽车工业、交通工业、地勘与国防工业等领域和其它现代高新技术领域，而且在宝石、医疗器械、木材、玻璃钢、石材工艺品、陶瓷和复合非金属硬脆材料等众多新领域不断出现，社会对金刚石工具的需求量正在逐年大幅增加。

  金刚石钻头、金刚石复合片制备及冶金和钎焊、孕镶技术，国内外著名公司、科研院校技术工艺汇编

               
                新版《金刚石钻探工具制造、钻头制备工艺配方精选汇编》

优秀工艺配方 生产出高性能金刚石钻具 必备资料

《金刚石钻头、复合片制备及冶金和钎焊、孕镶技术精选汇编》收录国内外科研院校、研究单位、著名生产企业的优秀新技术工艺配方
    

 例如：

★     江苏科技大学研制高性能孕镶金刚石钻头胎体配方及钻头的制备方法，胎体能够与金刚石紧密结合，对金刚石有较好的粘结性能，而且胎体的

       磨损特性较好。

★    辽宁工业大学研制一种深部硬岩钻进用钎焊镍基孕镶金刚石钻头及胎体配方制造方法，提高了钻头的性能，降低烧结温度，减少金刚石热损伤

       的程度；适用于深部硬岩地层钻进，也适用于浅部打滑地层钻进。

★    吉林大学研制一种坚硬打滑地层钻进用铁基孕镶金刚石钻头配方制备技术，降低了孕镶金刚石钻头的成本；降低了烧结温度，减少了金刚石热

       损伤的概率；铁基胎体配方组分较少，变量少，易于控制。

★    北京科技大学研制一种用ＣＶＤ金刚石增强的聚晶金刚石复合片制备及在钻头上的应用，经ＣＶＤ金刚石条复合增强后的聚晶金刚石复合片，

       将在不降低材料耐磨性的基础上，增 强聚晶金刚石层和基体的结合力，提高聚晶金刚石复合片整体的强度和抗冲击性，增加复合片寿命。

★     中国地质大学研制一种钎焊金刚石磨粒的孕镶钻头的制作工艺，在保留现有的制作工艺下，通过对金刚石颗粒的钎焊预处理，增强了金刚石与

       胎体的结合强度，从而减少金刚石的脱落、增加出刃量，达到高效长寿命的目的。

★    美国史密斯国际有限公司研制一种用于钻头的镶齿技术工艺，用于剧烈切削和／或钻井应用中的镶齿结构，其提供期望的ＰＣＤ硬度和耐磨

       性，传统的ＰＣＤ材料和镶齿结构相比，具有提高的断裂韧度和抗剥离性能。

★    一种金刚石定位排布孕镶地质钻头制造技术工艺，一种使用寿命长和工作效率高，同时也能使金刚石钻头的寿命和效率保持稳定，使得产品性

       能得到更好的控制的金刚石定位排布孕镶地质钻头。该金刚石定位排布孕镶地质钻头的制造工艺简单可靠，便于操作。

     新版《金刚石钻探工具制造、钻头制备工艺配方精选汇编》

解决技术难题 提高产品质量 必备资料

       
            《金刚石钻头、复合片制备及冶金和钎焊、孕镶技术精选汇编》资料中每项新技术工艺配方，都是针对现有技术的改进和提高，解决方案

              和办法。及时掌握这些优秀新技术，有利于提高企业产品质量。
       例如：
       ★ 如何解决现有技术中孕镶金刚石块体韧性不足，容易产生崩齿的问题？

       ★ 如何解决热压金刚石钻头能够有效钻进硬至坚硬致密弱研磨性岩层的问题？

       ★ 如何解决提高孕镶金刚石钻头钻头的工作寿命延长的使用问题？

       ★ 如何解决孕镶金刚石钻头，在钻进过程中随压力增大，胎体产生细微体积破碎，提高钻进速度和钻进效率。的问题？

       ★ 如何提高薄壁钻的安全性能，提高钻进效率，减少钻管磨损，因而可以实现达到多次重复利用，降低材料成本的目的？

       ★ 如何提升由钻齿制作成钻头后的抗断裂强度、不易折断、能够正常消耗到含金刚石层使用完为止的问题？

        ★ 如何解决提高钻头的性能，降低了烧结温度，减少了金刚石热损伤的程度的问题？

        ★ 如何解决孕镶金刚石钻头，钻头平均制造时间缩短，电能消耗减少，工作寿命提高的生产问题？

       ★ 如何提高聚晶金刚石复合片的耐磨性和抗冲击耐性，进而延长其使用寿命，提高连续工作效率等问题？

       ★ 解决加工工艺简单，操作方便，成本低廉钻头，碎聚晶可维持很高的出刃，能提高切入岩石的深度，钻头破碎岩石的效率高的问题？

       ★ 如何解决和提高钻头寿命和钻进效率，易于实现自动化，减轻劳动强度，提高生产效率等问题？   

       ★ 如何解决增强聚晶金刚石层和基体的结合力，提高聚晶金刚石复合片整体的强度和抗冲击性，增加复合片在钻头上使用寿命的问题？
       ★ 如何提高钻头对岩层的适应性，从而可明显提高钻头的钻进效果，更好地满足深部勘探和绳索取芯钻进的需要的问题？

       ★ 如何制备高质量钎焊钻头、其气孔率低、金刚石和基体结合牢固，提高成品率高质量稳定？

   新版《金刚石钻探工具制造、钻头制备工艺配方精选汇编》

投资高新产品 决策依据

       资料在技术和应用层面具有一定的前瞻性，非常值得参考和借鉴，有利于促进钻探新技术、新工艺、新方法和新产品的推广应用。超硬材料生产及使用与研制企业可以通过这些技术资料，了解竞争对手的技术水平、跟踪最新技术发展动向、提高研发起点、加快产品升级和防范知识产权风险，为自主创新、技术改造、产业或行业标准制定和实施“走出去”战略发挥重要作用。也是新产品引进、投资决策的重要依据。

      聚晶金刚石复合片制备方法

  【技术背景】

   金刚石复合片通常是通过将添加一定量的催化剂的金刚石粉末与硬质合金基体组装在一起，然后装在专用金刚石液压机上，在超高温高压条件下烧结制得的。它由一层多晶金刚石层和硬质合金基体构成，由于多晶金刚石层硬度高，耐磨性好，加上硬质合金基体的良好韧性和可焊性，使其在石油钻探、地质钻探及煤田开采应用中得到广泛应用。

   现有的聚晶金刚石复合片在制作的过程，常常采用钴、镍、铁等金属作为结合剂制作聚晶金刚石复合片，在该金属结合剂的催化作用下，金刚石颗粒之间互相直接烧结在一起形成金刚石相，该金刚石相中的金刚石颗粒之间充分结合形成金刚石一金刚石的结合结构，使得该类聚晶金刚石复合片具有较高的耐磨性。

   此外，该类聚晶金刚石复合片还包括弥散分布在所述金刚石相中的"小岛状"金属催化剂相，但上述金属结合剂不但在高压下会促使石墨转变为金刚石，而且在常压下也会促使金刚石向石墨的转变，降低聚晶金刚石层的强度:另外，金属结合剂的热膨胀系数明显高于金刚石，当工作温度变化时，上述聚晶金刚石层中的金属催化剂相容易产生热应力，破坏金刚石骨架，使聚晶金刚石层出现裂纹，造成应力损害。

   因此，上述聚晶金刚石层中的金属催化剂相会因工作温度的不同在一定程度上降低聚晶金刚石复合片的热稳定性，从而影响上述聚晶金刚石复合片的使用寿命。

   因此，上述聚晶金刚石复合片的热稳定性需要进一步提高，以延长其使用寿命。

  【研制情况】

   国内企业针对现有技术问题研制一种聚晶金刚石复合片，其包括硬质合金基体层和合成于所述硬质合金基体层上的聚晶金刚石层，其中，聚晶金刚石层的上表面是由金刚石构成的纯聚晶金刚石层。其中，优选地，聚晶金刚石层的合成原料包括金刚石微粉和金属催化剂。所述硬质合金基体可以为钨钴合金、钨钛钴合金或钨钛钽合金。所述的硬质合金基体不限于上述列举的种类，只要具有较高硬度的合金都在本发明的保护范围内。
  

   纯聚晶金刚石层中的金刚石互连接形成骨架结构。纯聚晶金刚石层中的金刚石骨架的周围形成多个微孔或间隙。整个所述聚晶金刚石层可以均为所述纯聚晶金刚石层。另外，聚晶金刚石层也可以由上层和下层构成，所述聚晶金刚石层的上层是由金刚石组成的纯聚晶金刚石层:所述聚晶金刚石层的下层与所述硬质合金基体层的上表面连接，聚晶金刚石层的下层为聚晶金刚石层前驱体，该聚晶金刚石层前驱体包括由金刚石构成的金刚石相和弥散分布在所述金刚石为目中的金属催化剂相。

   金刚石相的结构与所述纯聚晶金刚石的结构基本相同，金刚石颗粒相互连接形成骨架结构。金属催化剂分散在相邻的金刚石颗粒之间形成的微孔间隙处。聚晶金刚石层前驱体是以金刚石微粉和金属催化剂为原料，采用传统方法制备出的聚晶金刚石层。纯聚晶金刚石层是由所述聚晶金刚石层前驱体经过酸洗之后形成的。

  【研制目的及优点】

   提供的聚晶金刚石复合片中，所述聚晶金刚石层的上表面为去除金属催化剂相的纯聚晶金刚石层，所述纯聚晶金刚石层仅有金刚石组成，金刚石颗粒在所述纯聚晶金刚石层相互连接形成骨架结构，使得所述纯聚晶金刚石层具有较好的耐磨性:同时在该纯聚晶金刚石层受热时，由于该纯聚晶金刚石层中没有金属催化剂的影响，该纯聚晶金刚石层的耐高温性能提高，在受热膨胀时基本上不会产生热应力，不容易破坏纯聚晶金刚石层中的金刚石骨架结构，使得所述纯聚晶金刚石具有较好的热稳定性:

   因此，所述聚晶金刚石复合片具有较好的耐磨性及热稳定性等优异的综合机械性能，从而使得所述聚晶金刚石复合片成品的具有较长的使用寿命，可以提高其连续工作的效率:所述聚晶金刚石复合片成品适用于石油钻探、地质钻探及煤田开采等应用领域，具有很高的社会价值和经济效益。而且，提供的聚晶金刚石复合片的制备方法采用酸洗聚晶金刚石层前驱体的上表面的方法得到纯聚晶金刚石层，方法比较简单，易于操作。

  【聚晶金刚石复合片及其制备方法】部分摘要

   对比试验1：
   一种常规传统的聚晶金刚石复合片的制备方法，
   1)将粒度为6~12μm的金刚石微粉和粒度为1~3μm的金属催化剂Co粉球磨混料后装入起屏蔽作用的金属杯夺目中，然后放入鸽钻硬质合金基体:与其它金属杯组装后，形成组装块:将所述组装块在真空度6.0X10-2Pa，温度500℃，时间2h的条件下做真空热处理，得到热处理组装块:
  

   2) 将步骤。得到的所述热处理组装块放入传压介质后在烧结压力5.2GPa ，烧结温度1400℃，保温时间10min的条件下进行高温高压合成，在所述鸽钻硬质合金基体上合成聚晶金刚石层前驱体，制得聚晶金刚石复合片半成品，然后对所述聚晶金刚石复合片半成品进行脱模及预加工处理，得到所述常规聚晶金刚石复合片。
  

  其中，上述常规聚晶金刚石复合片包括钨钴硬质合金基体和形成在该钨钴硬质合金基体上的聚晶金刚石层前驱体，该聚晶金刚石层前驱体包括由金刚石相互连接构成的金刚石相和弥散分布在所述金刚石相中的"小岛状"金属催化剂Co相。采用常规方法测得上述常规聚晶金刚石复合片的横向断裂韧性1300MPa，杨氏模量为750GPa，耐热温度为700℃;在温度为700℃的条件下，上述常规聚晶金刚石复合片的磨损率为约2.5μm/s，而且该材料的磨损率随着温度的继续升高而快速增大。

   实施技术方案1：
   一种聚晶金刚石复合片的制备方法，该制备方法主要包括以下步骤:
  

   步骤一、采用上述对比试验1 提供的方法制备出的所述常规聚晶金刚石复合片作为聚晶金刚石复合片粗品:
  

   步骤二、采用液态的环氧树脂先在所述聚晶金刚石复合片粗品的表面上注塑成型一层环氧树脂塑料层，然后剥离去除形成在所述聚晶金刚石层表面上的环氧树脂塑料层:
  

   步骤三、将硝酸和氢氟酸按体积比1: 1混合制成混合酸，煮沸该混合酸，并用煮沸的混合酸淋洗所述聚晶金刚石层前驱体的上表面8h，以去除所述聚晶金刚石层前驱体的上表面中的金属催化剂Co，使所述聚晶金刚石层前驱体的上表面转变为纯聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层前驱体转变为聚晶金刚石层:
  

   步骤四、机械剥离形成在所述钨钴硬质合金基体上的环氧树脂塑料层，得到一种热稳定型聚晶金刚石复合片成品。
  

   所述聚晶金刚石复合片成品的结构与上述对比试验1提供的常规聚晶金刚石复合片的结构不同之处在于，合成于所述钨钴硬质合金基体上的聚晶金刚石层的上表面为纯聚晶金刚石层，该纯聚晶金刚石层由金刚石颗粒组成，且该纯聚晶金刚石层中的金刚石颗粒相互连接形成骨架结构。

  采用常规方法测得本实施例1所得的上述聚晶金刚石复合片成品的横向断裂韧性1200MPa，杨氏模量为750GPa，耐热温度为900℃;在温度为900℃的条件下，上述聚晶金刚石复合片成品的磨损率为约2.5μm/s，而且该成品的磨损率随着温度的继续升高丽快速增大。

  【资料描述】

   资料中详细描述了聚晶金刚石复合片及其制备方法、应用、性能测试数据，解决现有技术所存在的问题等等。工艺简单和节约能源，聚晶金刚石复合片成品适用于石油钻探、地质钻探及煤田开采等应用领域，具有很高的社会价值和经济效益。通过对现有的、常规的聚晶金刚石复合片的中的聚晶金刚石层前驱体进行酸洗来制备纯聚晶金刚石层的。

   钻进效率高及寿命长，用于深孔钻进

       金刚石钻头胎体粉及钻头

  【主要技术存在的问题】

   在国家"深部找矿"战略背景下，地质找矿工作己经从过去的浅部转向深部(超过2000米)甚至超深部(大于4000米)。深部钻探对金刚石钻进工具提出了更为严格的要求，如更长的钻头寿命，更高的钻进效率，较少的起下钻次数等。

   在深部钻进条件下，金刚石钻头的寿命与效率主要取决于所使用的金属结合剂(即胎体粉)。金属结合剂对金刚石磨料起着把持作用，决定着每颗金刚石磨粒的出刃与脱落，即直接决定着金刚石钻头的钻进寿命与效率。选择强度高、对金刚石把持力好、自锐性好并且与金刚石磨粒相匹配的金属结合剂显得尤为重要。

   金刚石钻头经过50年的发展，在配方设计、结构优化等方面取得了很大的进步，但还是满足不了当前深孔钻进的需要。钻头的胎体配方体系仍然是以传统的单质粉混合，其制作方法还停留在几十年前。单质粉混合的最大不足是在混料过程中容易造成成份偏析，从而使得胎体不均匀，因此产品经常出现质量稳定性差、寿命短等问题，制约了金刚石钻头在深部钻进条件下的应用。

  【国内消息】

   据恒志信网消息：针对现有技术的不足，中国有色地质研究院最新研制一种适用于深孔钻进条件下的金刚石钻头胎体粉配方。这种新型胎体粉具有更好的力学性能，采用这种新胎体粉的钻头具有更好的钻进效率及寿命，尤其适用于深孔钻进。钻头可采用现有常规制备方法进行制备。

  【一种适用于深孔钻进条件下的金刚石钻头胎体粉及钻头】

【部分配方工艺内容摘要】

  1、 制备Fe50Co18Cu32预合金粉:按照铁50%、钴18%、铜32%的质量配比称取相应的FeC1₂．4H₂0．CoC1₂．6H₂0和CuC1₂．2H₂0三种原材料，溶于去离子水中，所得盐溶液置于反应釜中:根据合金粉末的成分计算出沉淀剂草酸的添加当量，用去离子水配成溶液，加入到上述装有盐溶液的反应釜中，加氢水调节体系的pH值为2.0，于45℃条件下反应45min;反应物固液分离，得复合金属盐沉淀物:所得复合金属盐沉淀物用去离子水清洗，除去杂质离子，直至清洗滤液的电导率小于50μs/cm时，再将沉淀物置于干燥箱中烘干:将烘干的复合金属盐沉淀物置于还原炉中，通入氢分解气(通气流量为2.5m3/h)，于410~420℃条件下处理3h，物料经破碎筛分即得Fe50Co18Cu32预合金粉:

   2 、按碳化钨35%、Fe50Co18Cu32预合金粉43%、镍粉8%、铜锡15粉8%、锰粉5%、La-Ni合金粉1%的质量配比进行称料，并混合均匀，得到适用于深孔钻进条件下的金刚石钻头胎体粉:

   4 、按金刚石颗粒的体积浓度为18.75%的比例称取金刚石颗粒与上述步骤2) 制得的胎体粉，其中金刚石颗粒是由重量比为1:2:1的30/35目、40/45目和60/70目三种粒度的金刚石颗粒组成:将称取的金刚石颗粒和胎体粉混合制作C36金刚石钻头的钻齿，其中钻齿的冷压成型压力为20MPa，保压时间为2min。冷压成型后，进行真空热压烧结，烧结温度为875℃，烧结压力25MPa，保温时间6min; 钻齿热压烧结结束后，通过激光焊接设备焊接在钢体上，制得￠36金刚石钻头。
  

   对比例1 (单质粉配方体系)
  

   1、按碳化钨35%、铁粉21.5%、钴粉7.74%、铜粉13.76%、镍粉8% 、铜锡15粉8%、锰粉5%、La-Ni合金粉1%的重量配比进行称料，并混合均匀，形成单质粉配方体系:
      其中铁粉、钴粉与铜粉的重量百分比从其在实施例1 对应的FeCoCu预合金粉中所占的比重折算所得:
  

   2、按照上述单质粉配方体系的理论密度称取相应的重量，置于30mmX12mmX6mm钢体模具中冷压成型，其中成型压力为20Mpa，保压时间2min，压制成的生坯密度为理论密度的65%;将所得生坯置于石墨模具内放好，然后再将整个石墨模具置于真空热压设备内进行热压烧结，烧结压力为25MPa，烧结温度875℃，保温时间为6min。烧结结束后的试样用来测试配方的力学性能(包括硬度、三点抗弯强度、烧结致密度等)。
  

   3、按金刚石颗粒的体积浓度为18.75%的比例称取金刚石颗粒与上述步骤1)制得的单质粉配方体系，其中金刚石颗粒是由重量比为1:2:1的30/35目、40/45目和60/70目三种粒度的金刚石颗粒组成:将称取的金刚石颗粒和胎体粉混合制作￠36金刚石钻头的钻齿，其中钻齿的冷压成型压力为20MPa，保压时间为2min。冷压成型后，进行真空热压烧结，烧结温度为875℃，烧结压力25MPa，保温时间6min; 钻齿热压烧结结束后，通过激光焊接设备焊接在钢体上，制得￠36金刚石钻头。

  【研制目的及优点】
   与现有技术相比，其特点在于:
   1、所述胎体粉中采用由共沉淀法制备的特定配比的FeCoCu预合金粉代替传统钻头胎体粉中的单质粉混合，由于每个FeCoCu预合金粉颗粒都含有各组元成分，因此其均匀性相当好，能有效避免成分偏析:另一方面，由于预合金粉末与单质粉相比颗粒粒度更细，因此用该胎体粉的钻头单齿的烧结温度低，不仅避免了高温对金刚石的热损伤，并且起到了节能阵耗的作用，提高了钻头的性价比，降低了生产成本。
  

   2、所述胎体粉中采用由共沉淀法制备的特定配比的FeCoCu预合金粉与其它组分按特殊配比进行组配的配方，有效地提高了胎体粉的强度和硬度，进一步使采用本发明所述胎体粉的钻头的钻进效率得到有效提高，寿命也得到有效增长。传统的金刚石钻头的空白胎体粉的三点抗弯强度为800~900MPa，而根据组分和重量百分比混合配制后得到的钻头空白胎体粉的三点抗弯强度能达到1100~1300MPa，其力学性能提高了37~44%。

   在胎体粉其它成分不变及金刚石参数相同的情况下，在钻进相同的岩石时，采用预合金粉配方的金刚石钻头的钻进寿命普遍比采用单质粉配方的金刚石钻头高出20%左右，钻进效率也高出6~10%。
  

   3、在相同的测试条件下，对传统的金刚石钻头单质粉胎体与本发明配制的胎体粉进行磨损失重测试。测试条件为:将两种胎体粉按照钻头的烧结工艺烧制成30X12X6mm的试样，然后与相同标准的SiC砂轮对磨，对磨时间为1分钟，测定测试前后的重量得到磨损失重，测试5个试样然后取平均值。对结果进行比较，传统的金刚石单质粉胎体重量损失比本发明配制的胎体粉重量损失高约20%。

      因此，按照所述的胎体粉的组分和重量百分比混合后制得的胎体较传统的金刚石钻头胎体的耐磨性提高了20%。
  

   4、制得的金刚石钻头，在相对较低烧结温度下具有较高的烧结致密度，不存在由于成分偏析造成的应力集中、疏松等烧结缺陷，不会在使用过程中发生钻齿脱落、崩边等情况，能很好满足深孔钻进的各种高性能要求。

 【资料描述】

  资料中详细适用于深孔钻进金刚石钻头胎体粉及钻头制备方法。应用、性能测试数据，解决现有技术所存在的问题等等。胎体粉具有更好的力学
性能，采用本发明所述胎体粉的钻头具有更好的工钻进效率及寿命。