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提高热压烧结金刚石复合片钻头品质的生产方法

热压烧结金刚石复合片钻头问世要早于电镀金刚石钻头，早期在电镀技术还不成熟的期间，金刚石复合片钻头，由于其能够***的切削岩层完成钻探任务呗广泛应用。在上世纪90年代之后电镀钻头的出现彻底改变了钻探从业者对于钻头产品的认识，并且随着电镀技术的不断改进完善，现在的金刚石复合片钻头不仅在进尺效率方面要远远高于热压烧结型钻头，并且耐磨性能与之媲美，但是在价格方面金刚石复合片钻头优势明显，因此金刚石复合片钻头已经在逐步取代热压烧结钻头。

金刚石复合片钻头

但是在某些特殊钻探作业中，热压钻头还是有存在价值的。比如钻进钢筋混凝土类的地层，热压烧结钻头有一定的优势。为了能够使得热压钻头的耐磨性能以及稳定性更加完善，应该采取改变生产工艺和生产设备的方法来提高热压烧结金刚石钻头的品质。

1，金刚石复合片钻头生产工艺的改善

目前国内主要采取以下两种工艺生产热压钻头：

工艺流程一：各种金属粉末（不还原）→混料→冷压成型→还原炉还原→呼吸式（充氮/真空）热压烧结机烧结

工艺流程二：各种金属粉末（不还原）→混料→造粒→还原炉还原→装模→呼吸式（充氮/真空）热压烧结机烧结

以上工艺的优点只是把粉末的前还原改为了后还原，金刚石复合片钻头供应商，但是性质发生了变化。在还原炉中，我们建议还原温度在600 ℃到650 ℃，属于高温还原。冷压成型的胚体，或者造粒的粉末在还原炉中，经历了300~400 ℃脱胶，400~500 ℃还原，此时鸡蛋壳已经没了，蛋壳已经变成了纳米级的单质金属颗粒，此时我们继续提高温度到650 ℃，赋予这些单质金属更高的活性，在原子层面上，金属元素的电子开始逃逸，与其他单质金属开始形成合金，从而得到一个稳定致密的合金保护层。

经过上述还原炉处理的胚体强度已经有所增加，***化能力大大提高，在生产流转中虽有时间先后的差异，但二次氧化对这些胚体是微乎其微的，可以忽略不计。

2，金刚石复合片钻头生产设备的改善

在热压烧结机中对刀头进行烧结的时候，由于冷压胚体密度较松，通常含有50%左右的空气， 在模具升温过程中，特别在300~500 ℃时，空气中的氧和胚体中的金属粉末发生着剧烈的氧化反应，非常容易对***终制品造成伤害，且难以避免。

为了减少这部分空气数量，我们通常使用真空热压机。传统的真空热压机真空度不高，仅为10 000 Pa左右（常压为100 000 Pa），此时真空热压机内的氧含量为2000/100 000，在高温下微量的氧（1 /100 000）就会对制品造成氧化伤害。显然传统的真空热压机不能解决这个高温氧化的问题。但是进一步提高真空度，也是不可取的。在过高的真空下，低熔点的金属会挥发，造成制品组份的偏析。为了解决真空度既不能太高，氧含量又要很低这么一个环境要求，可以采用真空热压烧结机。

真空热压烧结机

在该机的真空箱内，金刚石复合片钻头生产，采用了反复的抽真空充氮气（99.995%的氮气）的方式，通过多次稀释和排出，使得制品粉末中间的空气全部被高纯度的氮气所置换。此时可以使得氧含量达到1/100 000以下，以确保制品在烧结过程中几乎不被氧化。烧结出来的制品色泽光亮，金属化程度高，韧性接近纯金属。实际制备120 mm×60 mm×3 mm一个，为了检验其烧结品质，我们将其放在台虎钳上，用锤子打击折弯到90°，用放大镜检验，弯曲处没有任何裂纹；进一步再折弯，锤击使之达到180°（对折），再用放大镜检验对折处，仍旧没有发现疑似裂纹，直观地证明了该烧结制品已经接近纯金属。

在改进生产工艺和生产设备后，金刚石复合片钻头在钻进复杂地层时不会出现掉齿和刚体***的情况，并且在钻进钢筋时切削速度惊人。由于热压钻头的生产效率比较低，人工和材料成本比较高，因此售价比较高，我们研究生产的2528度/研50金刚石钻头能够完全取代该类钻头，需要的朋友可以咨询我们。

金刚石复合片钻头磨损速度的影响因素

金刚石复合片钻头的磨损速度决定了它的使用寿命，在进尺效率一定的情况下，使用寿命则***终决定了钻探成本的高低，无论是研究生产金刚石复合片钻头的厂家还是地质钻探的作业人员，金刚石复合片钻头哪家好，了解金刚石复合片钻头磨损速度的影响因素才能程度的节约钻探成本，主要包括钻压、转速、牙齿磨损状态和温度这四大因素。

1，钻压对牙齿磨损速度的影响

钻压对牙齿磨损速度的影响

式中:D1和D2—钻压影响系数与牙轮钻头尺寸有关。钻压=D2/D1时，牙齿的磨损速度无限大，即D2/D1是该钻头的极限钻压。

2， 转速对牙齿磨损速度的影响

钻压一定时转速增大，牙齿的磨损速度也上升。

转速对牙齿磨损速度的影响

式中：Q1和Q2——由钻头类型决定的系数。

3，牙齿磨损状态对牙齿磨损速度的影响

牙齿磨损状态对牙齿磨损速度的影响

式中：C1—牙齿磨损减慢系数；Af—地层研磨性系数。

楔形齿的面积将随着齿高的磨损不断增大，磨损速度也随着齿高的磨损而下降。

4，温度对牙齿磨损速度的影响

在临界规程下钻头胎体急剧温升，功耗剧增，甚至烧钻。当P×n达临界值胎体温度由100~200°C急升至600~700°C对具体岩石而言P×n的临界值基本上是常量。