專利名稱：一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)工程領(lǐng)域所用鉆頭的制造方法，特別是一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的地質(zhì)勘探、科學(xué)鉆探與深部找礦工作迅速發(fā)展。以往的提鉆取芯鉆探工藝已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代深部鉆探的要求，必須大力推廣繩索取芯鉆進(jìn)工藝技術(shù)，這樣就要求有高時(shí)效、長壽命的金剛石鉆頭與之配套，否則，發(fā)揮不了繩索取芯鉆進(jìn)的優(yōu)勢，必然會(huì)造成施工期限大大延長、鉆探成本明顯提高的后果。然而普通電鍍金剛石鉆頭的優(yōu)勢是鉆進(jìn)效率高，而鉆頭的使用壽命卻較短，其主要原因在于鉆頭的保徑效果不能滿足要求，鉆頭的電鍍工作層高度有限。這對于深孔、繩索取芯鉆探既有有利的一面，即鉆進(jìn)效率高，又有不利的一面，即由于鉆頭保徑效果較差和工作層較低而降低鉆頭的使用壽命。如何發(fā)揮電鍍金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)效高的優(yōu)勢，改變其使用壽命較短的弱勢，使得電鍍金剛石鉆頭在繩索取芯深部鉆探中發(fā)揮作用，已成為地質(zhì)工程領(lǐng)域當(dāng)務(wù)之急的研究開發(fā)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法，使其制造的鉆頭鉆進(jìn)效率高，使用壽命長，從而滿足地質(zhì)工程領(lǐng)域更高的需求。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)(為了方便閱讀理解，敘述中將附圖中的標(biāo)號放在了零件名稱的后面，但不能理解該技術(shù)方案受到附圖的限制)本發(fā)明采用二次入槽-二次成型的工藝方法，以提高鉆頭的保徑效果，這是提高鉆頭使用壽命的技術(shù)關(guān)鍵。第一次入槽電鍍鉆頭的上下兩個(gè)工作層，完成工作層的成型；第二次入槽電鍍鉆頭的內(nèi)外保徑層，完成整個(gè)鉆頭的成型。本發(fā)明工藝的具體步驟為I).將鉆頭的工作層加工成上下兩個(gè)工作層4、3，上下兩工作層由上下水口 2、I區(qū)分開；依據(jù)鉆頭的規(guī)格與要求，設(shè)計(jì)和加工好鉆頭的鋼基體5，做好鍍前處理。2).對鉆頭的上下工作層進(jìn)行電鍍，即將鍍前處理好的鉆頭體入槽電鍍25 30min，戴上內(nèi)外徑模具，壓入上水口 2的水口塞，然后給鉆頭上工作層的唇面加金剛石(而鉆頭的內(nèi)外徑由于戴上了模具不能加金剛石，這有別于普通電鍍鉆頭的制造工藝)。3).對上工作層4進(jìn)行加金剛石電鍍，當(dāng)?shù)状矫婀ぷ鲗痈叨入婂兊? 6mm高時(shí)， 即完成上工作層4的電鍍。4).對下工作層3進(jìn)行電鍍，S卩用圖3所示的導(dǎo)電水口塞替代普通上水口塞“架橋”，并在上工作層中間相應(yīng)位置放置下水口 I的普通水口塞，繼續(xù)電鍍下工作層3，直到下工作層3高度達(dá)到7 8mm高時(shí)，即完成下工作層3的電鍍。5).第一次入槽完成工作層電鍍后，將鉆頭出槽，卸去內(nèi)外徑模具，清洗干凈后，經(jīng)活化處理和預(yù)鍍，再進(jìn)行第二次入槽電鍍鉆頭的內(nèi)外徑，直到內(nèi)外徑鍍層達(dá)到設(shè)計(jì)要求 (內(nèi)徑達(dá)I. 5 2mm，外徑達(dá)2. 5 3mm)后出槽，即完成鉆頭內(nèi)外保徑層的電鍍。出槽后再經(jīng)去絕緣、去包扎、清洗、恒溫、修正、裝飾，即完成長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造。所述第二次入槽前所用活化處理與預(yù)鍍工藝為①活化處理和預(yù)鍍液成分為NiCl2-210 230g/l，HC1-200 210ml/l。②活化處理與預(yù)鍍工藝為第一次入槽完成工作層電鍍后，把出槽清洗干凈的鉆頭置于活化處理和預(yù)鍍液中先浸泡5 7min，然后預(yù)鍍7 9min，電流密度8 9A/dm2 ;預(yù)鍍之后接著將預(yù)鍍好的鉆頭從預(yù)鍍槽中取出，轉(zhuǎn)入正常電鍍槽中進(jìn)行內(nèi)外徑電鍍；先電鍍 20min，之后加金剛石復(fù)合電鍍，直到內(nèi)外徑鍍層達(dá)到前述設(shè)計(jì)要求，即完成鉆頭內(nèi)外保徑層的電鍍。電鍍完的鉆頭出槽去絕緣、去包扎、清洗，之后在200 220°C恒溫箱中恒溫2 3h，目的是進(jìn)行去氫處理，消除鍍層的氫脆；然后進(jìn)行修正、裝飾，即完成長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造。所述兩次電鍍工藝中電鍍液成分及其配比與電鍍工藝為NiS04-260 280g/l，CoS04_15 20g/l，NaCl-15 18g/l，H3B03_35 40g/l。電鍍工藝為鍍液溫度32 35°C，電流密度I. 2 I. 8A/dm2，pH值4. O 4. 8，采用陰極移動(dòng)方法。在電鍍工藝參數(shù)中，pH值在隨時(shí)變化，必須有一個(gè)允許范圍，試驗(yàn)表明pH值在4. O 4. 8的范圍能夠保證電鍍鉆頭的質(zhì)量，無需進(jìn)行調(diào)整；電流密度的下限值I. 2A/dm2適應(yīng)于二次入槽電鍍鉆頭內(nèi)外徑，而其上限值I. 8A/dm2用于電鍍鉆頭的工作層。所述電鍍前處理工藝與工序?yàn)棰巽@頭鋼體設(shè)計(jì)、加工與檢驗(yàn)有機(jī)溶劑除油； ③弱腐蝕除銹；④絕緣包扎；⑤電化學(xué)除油；⑥陽極活化帶電第一次入槽電鍍；⑧加金剛石-鉆頭工作層成型電鍍；⑨第二次入槽電鍍，加金剛石-鉆頭內(nèi)外徑成型電鍍；⑩鉆頭出槽清洗，后處理與裝飾。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明工藝簡單，容易操作，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)獨(dú)特，鉆進(jìn)性能好，工作效率高，使用壽命長。鉆頭的雙工作層結(jié)構(gòu)有利于提高鉆頭的抗彎強(qiáng)度。用二次成型強(qiáng)化保徑措施，大大提高了鉆頭的使用壽命，改變了電鍍鉆頭不能用于繩索取芯鉆探的傳統(tǒng)觀念。采用技術(shù)措施控制金剛石濃度為85%左右，可降低鉆頭的制造成本。本發(fā)明制造的鉆頭與現(xiàn)有的鉆頭相比，使用壽命大大延長，有利于提聞鉆頭的鉆進(jìn)效率和提聞鉆頭對鉆進(jìn)不同巖石的適應(yīng)性。


圖I為本發(fā)明制造的電鍍金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中的A向視圖。圖3為導(dǎo)電水口塞的結(jié)構(gòu)示意圖(導(dǎo)電水口塞由普通硅膠水口塞和導(dǎo)電層構(gòu)成)。圖4為上工作層電鍍完成后，用導(dǎo)電水口塞替代普通水口塞，繼續(xù)電鍍下工作層的鉆頭局部結(jié)構(gòu)示意圖。上述附圖中，各標(biāo)號與零部件的對應(yīng)關(guān)系為I-鉆頭下水口 ；2_鉆頭上水口 ；3_鉆頭下工作層；4_鉆頭上工作層；5_鉆頭鋼基體；6_導(dǎo)電水口塞的導(dǎo)電層；7_硅膠水口塞。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述鉆頭的兩次電鍍成型工藝技術(shù)經(jīng)鍍前處理好的鉆頭鋼基體5入槽電鍍，電鍍25min后戴上內(nèi)外徑模具，在鉆頭底唇面上加金剛石復(fù)合鍍，待上工作層4的鍍層高度達(dá)到5mm要求后，用導(dǎo)電水口塞(圖3) 替代普通水口塞“架橋”，同時(shí)在上工作層4的中間部位放置普通下水口塞；繼續(xù)對鉆頭的下工作層3加金剛石復(fù)合鍍,直到鉆頭的下工作層3達(dá)到設(shè)計(jì)高度8_。電鍍金剛石鉆頭的上下工作層全部完成后，出槽清洗，經(jīng)活化處理和預(yù)鍍液處理與預(yù)鍍后，轉(zhuǎn)入正常電鍍槽中，進(jìn)行第二次入槽電鍍鉆頭的內(nèi)外徑，加金剛石復(fù)合電鍍，直到鉆頭外徑層達(dá)到要求2. 5mm,內(nèi)徑層達(dá)到2. Omm,即完成本發(fā)明鉆頭的內(nèi)外徑電鍍工藝。上述第二次入槽前活化處理與預(yù)鍍液成分和工藝活化處理液成分為NiCl2_220g/l，HCl_200ml/l。預(yù)鍍工藝為把出槽清洗干凈的鉆頭置于活化處理與預(yù)鍍液中先浸泡6min，然后預(yù)鍍7min，電流密度8A/dm2 ;預(yù)鍍之后接著轉(zhuǎn)入正常電鍍槽中先電鍍20min，之后加金剛石進(jìn)行內(nèi)外徑復(fù)合電鍍，直到鍍層達(dá)到前述設(shè)計(jì)要求。電鍍完成后的鉆頭出槽去絕緣、去包扎、清洗。接著在210°C恒溫箱中恒溫2h，目的是進(jìn)行去氫處理，消除鍍層應(yīng)力；然后進(jìn)行修整、裝飾，即完成長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明的基本構(gòu)思或等同技術(shù)的范圍，則本發(fā)明也應(yīng)該包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說明書中若有未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，則屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的技術(shù)， 此處不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法，其特征在于工藝步驟為1).將電鍍鉆頭的工作層加工成上下兩個(gè)工作層(4)、(3)，兩工作層之間由上下水口(2)、(I)區(qū)分開；依據(jù)鉆頭的規(guī)格與要求，設(shè)計(jì)和加工好鉆頭的鋼基體(5)，并做好鍍前處理；2).對鉆頭的雙層工作層進(jìn)行電鍍，即將鍍前處理好的鉆頭體入槽電鍍25 30min， 戴上內(nèi)外徑模具，將普通水口塞壓入上水口(2)內(nèi)，然后給鉆頭上工作層的唇面加金剛石；3).對上工作層(4)的唇面加金剛石電鍍，當(dāng)工作層高度電鍍到5 6mm高時(shí)，即完成上工作層(4)的電鍍；4).對下工作層(3)進(jìn)行電鍍，即用導(dǎo)電水口塞替換普通上水口塞“架橋”，并在上工作層中間的相應(yīng)位置放置下水口(I)的普通水口塞，繼續(xù)電鍍下工作層(3)，直到下工作層 ⑶高度達(dá)到7 8mm時(shí)，即完成下工作層(3)的電鍍；5).第一次入槽完成工作層電鍍后，將鉆頭出槽，卸去內(nèi)外徑模具，清洗干凈后，經(jīng)活化處理和預(yù)鍍，再進(jìn)行第二次入槽電鍍鉆頭的內(nèi)外徑，直到內(nèi)徑達(dá)I. 5 2mm、外徑達(dá)2. 5 3mm后出槽，即完成鉆頭內(nèi)外保徑層的電鍍；出槽后再經(jīng)去絕緣、去包扎、清洗、恒溫、修正、 裝飾，即完成長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法，其特征在于所述步驟5)中完成鉆頭的工作層電鍍后，對鉆頭進(jìn)行活化處理和預(yù)鍍，其活化處理和預(yù)鍍液成分為NiCl2-210 230g/l，HCl-200 210ml/l ;其工藝為將出槽清洗干凈的鉆頭置于活化處理和預(yù)鍍液中先浸泡5 7min，然后預(yù)鍍7 9min，其電流密度為8 9A/dm2 ;預(yù)鍍之后將預(yù)鍍好的鉆頭從預(yù)鍍槽中取出，轉(zhuǎn)入正常電鍍槽中進(jìn)行內(nèi)外徑電鍍；先電鍍20min，之后加金剛石復(fù)合電鍍，直到內(nèi)外徑鍍層達(dá)到前述設(shè)計(jì)要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法，其特征在于所述兩次電鍍工藝中所選用的電鍍液成分及其配比為NiS04-260 280g/l，CoS04-15 20g/ l，NaCl-15 18g/l，H3B03-35 40g/l ;電鍍工藝為鍍液溫度32 35°C，電流密度I. 2 I. 8A/dm2，pH值4. 0 4. 8，采用陰極移動(dòng)方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長壽命電鍍金剛石鉆頭的制造方法。其工作層設(shè)計(jì)成上下雙工作層，由上下水路分隔。采用二次入槽-二次成型的電鍍工藝，首先電鍍鉆頭的上工作層，采用導(dǎo)電水口塞“架橋”，同時(shí)在上工作層中間加上普通水口塞，繼續(xù)電鍍下工作層；電鍍工作層達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)入二次入槽電鍍鉆頭的內(nèi)外保徑層，其電鍍工藝為把已電鍍好工作層的鉆頭出槽清洗干凈，在活化-預(yù)鍍液中先浸泡后預(yù)鍍，隨后轉(zhuǎn)入正常電鍍槽中電鍍鉆頭的內(nèi)外徑，至此完成鉆頭的制造。本發(fā)明方法獨(dú)特，其鉆頭有效工作層高，能有效提高鉆頭的保徑效果，提高鉆頭對巖層的適應(yīng)性，從而可明顯提高鉆頭的鉆進(jìn)效果，更好地滿足深部勘探和繩索取芯鉆進(jìn)的需要。
文檔編號C25D15/00GK102586843SQ20121006870
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者葉宏煜, 楊凱華 申請人:武漢萬邦激光金剛石工具有限公司