电镀镍-铁金刚石钻头配方与工艺研究

国内采用镍一铁合金作为电镀金刚石钻头的胎体材料仍处于试验研究中.本文详细介绍了镍-铁合金镀液的主要成分及其作用,试验分析了电镀工艺对镀层质量的影响,采用正交回归试验设计方法对胎体成分与性能间的变化规律进行了试验研究.结果表明镍-铁合金镀层是电镀金刚石钻头的较理想的胎体材料.通过调整镀液成分及其含量和改变工艺参数,可以获...     

电镀铵盐镍基金刚石钻头试验与分析

本试验采用正交试验方法,研究了硫酸镍、氯化铵、温度、电流密度和pH值五种因素对电镀铵盐镍基金刚石钻头的影响,试验结果表明最明显的影响因素是硫酸镍与氯化铵.氯化铵水解引起的络合作用,改变了阴极极化度,细化镀层晶粒,提高胎体的硬度和脆性,从而提高了金刚石的出刃效果.通过对铵盐镍基镀层的研究,得到一种能较有效地钻进硬而致密岩石的铵盐镍基电镀金刚石钻头.该钻头在福建古田某工地钻进中,获得平均时效1.69 m/h,钻头寿命平均32.70 m的钻进效果.     

稀土镧对电镀金刚石工具性能的影响

以普通亮镍镀液为基础,分别制备亮镍和镍镧镀层表面及截面试样,用显微硬度计观察表面、断面组织并测定硬度,随着镧含量的增加,镀层硬度发生变化,当LaC l3.7H2O达到5 g/L时,镀层硬度最高为475HV,比亮镍镀层高77HV。在万能外圆磨床上进行内圆磨削试验,计算金刚石工具的磨削比,比较了稀土改善亮镍镀层的能力,添加镧的亮镍镀层工具胎体耐磨性提高,因此工具的使用效率得到提高。研究结果表明,在镀液中添加稀土可以提高亮镍镀层的硬度和金刚石工具的磨削比。     

纳米金刚石/镍电刷镀复合镀层机械性能研究

本文对普通快速镍镀层和纳米金刚石/镍复合镀层的显微硬度和耐磨性进行了研究,分析了纳米颗粒含量、镀层厚度、加热温度等参数对纳米复合镀层显微硬度及摩擦性能的影响。结果表明:由于纳米金刚石的弥散强化作用,使得复合镀层的硬度和耐磨性大幅提高,摩擦系数明显降低。镀液中纳米金刚石含量约30g/L时,镀层硬度最高为650HV,经过300℃处理,硬度仍能保持在480HV之上。     

电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究

电镀金刚石钻头的胎体性能对岩石的适应性显著影响钻头的钻进效果。为了确定电镀金刚石钻头胎体材料性能与镀液组成及电镀参数的关系,本文从研究镀液配方和优化工艺参数入手,采用正交试验方法研究了镀液中镍离子浓度、钴离子浓度、镀液pH值和阴极电流密度等四个因素对镀层耐磨性的影响。镀层耐磨性以硬度和孔隙率加权综合表示。采用极差分析法处理了试验结果,得出了影响镀层耐磨性的主次因素为(从主到次)镀液pH值→阴极电流密度→钴离子浓度→镍离子浓度,从而确定了可获得不同耐磨性镀层、适应不同地层的镀液配方和电镀工艺参数。研究为有针对性地制造和选用电镀金刚石钻头提供了较好的依据。     

磁场下化学复合镀镍-磷-金刚石镀层性能的研究

为了提高复合镀层的耐磨性、改善复合镀层的结合力、硬度,在不同的磁场强度和不同的金刚石添加量下进行了化学复合镀,于铜基体表面制备了一层镍-磷-金刚石复合镀层,然后对镀层性能进行表征。结果表明,金刚石粒子含量为2g/L^4g/L时,随着磁场强度的增大,镀层的厚度逐渐增大,而当金刚石粒子含量增加到6g/L时,镀层的厚度逐渐减小;金刚石含量4g/L时,镀层摩擦系数随磁场增大而降低;结合力在各金刚石含量下随磁场的增大先略微减小后大幅增加;各金刚石含量下镀层硬度随磁场的增大先增大后减小,磁场强度2.6m T、金刚石粒子含量为4g/L时最大。     

电刷镀WCp/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大.     

电刷镀WC_p/Ni复合镀层组织与磨损特性

采用电刷镀技术制备了含有微米WC/Ni复合镀层,分析了该复合镀层的微观组织,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,研究了微米颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着镀液中WC颗粒含量的增加,复合镀层的组织趋于细化,WC/Ni复合镀层较快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性,含量在30 g/L时达到最大。     

电镀金刚石耐磨滑履

提高清扫车滑履的耐磨性,是延长滑履使用寿命的关键因素.本文采用复合电镀工艺,用金刚石做磨料,镍锰合金作胎体材料,研制和生产耐磨金刚石滑履,金刚石的品级为MBD4,粒度是0.315～0.25 mm、0.25～0.212 mm、0.212～0.16 mm,各种粒度的比例(质量比)分别是30%、30%和40%.电镀金刚石滑履在室温下进行,pH在3.5～5之间,电流密度0.8～1.2 A/dm2.比较系统地研究了镀液中Mn2 /(Ni2 Mn2 )比值对镍锰合金胎体成分的影响以及镍锰合金比例对胎体的表面洛氏硬度和耐磨性的影响.结果表明:镀液中Mn2 /(Ni2 Mn2 )摩尔比值最佳为0.063,镀层中锰的含量为0.1%,此时镀层的表面洛氏硬度是45±2HRC,用这种胎体配方研制的金刚石滑履的使用寿命将超过4年.     

电刷镀纳米复合镀层的接触疲劳性能研究

利用电刷镀技术制得了镍包覆n-Al2O3粒子的复合镀层.研究了镀层硬度与镀液中粒子含量的关系,并测试了纳米复合镀层的接触疲劳性能.结果表明,镀层的硬度随镀液中粒子含量的增加而增加,到30 g/L时达到最大,随后降低;镀层的接触疲劳寿命较高,能达到1 000 000次.     

CVD金刚石强化孕镶金刚石钻头的冲击回转钻进试验研究

孕镶金刚石钻头的性能对地质勘探钻进的效率和成本有很大的影响.为了提高钻头的性能,本文设计、制造了一种用CVD金刚石条作为硬支点材料的新型孕镶金刚石钻头.设计了CVD金刚石务的尺寸、数量及在钻头胎体上的排列方式.根据被钻岩样的可钻性及研磨性,设计了钻头胎体硬度、金刚石粒度、浓度及钻头结构.采用中频感应热压法制造了φ59 ...     

热压工艺参数对WC-Cu基胎体力学性能的影响

在深部钻探中,WC-Cu基金刚石钻头胎体被广泛使用。为了提高钻头使用性能,在同一胎体配方下,采用正交试验方案对热压参数进行设计,并烧制试样进行抗弯强度和显微硬度测试。通过方差和极差分析不同烧结温度(A)、烧结压力(B)、保温时间(C)、冷却方式(D)对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:对纯胎体和含金刚石胎体抗弯强度影响的顺序为A>D>B>C;对胎体维氏硬度影响的顺序是A>C>B>D。本次正交试验中的最优理论烧结参数为A₃B₃C₁D₄,即烧结温度为960 ℃、烧结压力为16 MPa、保温时间为3 min、冷却方式为400 ℃保温炉冷。此时,与理论参数最接近的工艺试验结果为:纯胎体抗弯强度为983.33 MPa、硬度为437.40 HV,金刚石胎体试样抗弯强度为525.00 MPa。      

多元纳米颗粒强化WC–青铜基金刚石钻头胎体材料

为提高孕镶金刚石钻头胎体性能,使其更好地满足钻探需求,向WC–青铜基胎体材料中加入纳米NbC和纳米WC颗粒,研究其对胎体力学性能、微观结构的影响。利用配方均匀设计法、回归分析和规划求解得到纳米颗粒的最优添加量,并烧制钻头开展室内钻进试验。结果表明:加入纳米NbC和纳米WC后,WC–青铜基胎体材料的硬度和抗弯强度最高提高25.23%和5.73%;含金刚石的胎体材料的耐磨性明显增强,其磨耗比最高升高57.4%;金刚石与胎体之间结合得更加紧密。纳米颗粒强化后的孕镶金刚石钻头的机械钻速提高19.63%,单位进尺工作层消耗减少32.84%,说明纳米颗粒能强化孕镶金刚石钻头,提高其钻进效率,并延长钻头寿命。      

单一粒度金刚石对Fe-Cu基钻头钻进性能的影响

在某Fe-Cu基钻头配方中分别配以相同浓度、不同粒度及相同粒度、不同浓度的金刚石制作钻头,对比研究金刚石粒度、浓度对Fe-Cu基胎体钻头钻进性能的影响。结果表明:使用Fe-Cu基配方和粒度代号40/45、浓度50%的单一粒度金刚石钻头对花岗岩的钻进性能最佳,其钻耗比约为9 000,钻进效率约为1.1 mm/s。      

多层水口高胎体孕镶金刚石钻头研究

随着现代钻进的不断发展,高胎体钻头很好地解决了钻头寿命和实效的对立问题,多层水口成为高胎体钻头研究的一个重要方向。本文对多层水口钻头的胎体高度、水口和结构等进行了优化设计,给出了热压法孕镶金刚石钻头的烧结工艺,为多层水口孕镶金刚石钻头的设计提供了参考依据。试制了一个石墨堵口的多层水口孕镶金刚石钻头,并对其进行了室内实钻试验。试验结果表明,采用石墨堵口的多层水口钻头的第二层水口能够较好出露,证明了多层水口孕镶金刚石钻头设计的可行性。     

胎体中含有铜锰阻尼合金成分的金刚石钻头研制及钻进试验

孕镶金刚石钻头在钻进过程中,经常会遇到有害的振动问题,这种振动极大地影响钻进的稳定性。阻尼合金能耗散振动能,可达到减振的目的。本实验用铜锰粉末代替63#配方中的663青铜粉,来制作金刚石钻头的胎体试样。对胎体试样进行力学性能测试及断口形貌分析,结果表明:相较于63#配方试样,质量分数40%铜锰粉末的胎体试样组织均匀,结构致密,硬度提升14.7%;孕镶金刚石钻头磨耗比提高13.2%,抗弯强度降低22.4%。钻进试验结果表明:在钻进均质花岗岩岩样时,质量分数40%的铜锰配方钻头与63#配方孕镶金刚石钻头钻进性能相近,钻进振动加速度幅度减小约4.3%,钻头阻尼性能提高,钻进过程更加平稳。      

有序排布热压孕镶金刚石钻头的性能研究

用点胶-热压法制备了有序排布孕镶金刚石钻头,并用形貌仪观测了钻头的表面形态以及通过室内钻进实验研究其钻进性能。结果表明:在进尺数相同的情况下,有序排布钻头的钻进效率比随机排布钻头高出23%,有序排布钻头的金刚石颗粒出刃高度比随机排布钻头高出1倍;而且有序排布钻头的胎体磨损呈有利于金刚石颗粒自锐的蝌蚪状。有序排布的钻头金刚石表面出现微破碎,与随机排布钻头的2种金刚石极端磨损形貌相比,在钻进过程中优势明显。      

分层-环槽式热压金刚石钻头应用研究

多年来,热压金刚石钻头的工作层与金刚石都设计为均质型,整个孔底的环状岩石都由金刚石破碎,这不仅使得金刚石的含量较高,而且金刚石的利用率与钻进效率都受到影响.本文试验研究了一种分层-环槽式热压金刚石钻头,由含金刚石的工作层和不合金刚石的工作层组合而成,含金刚石工作层是破碎岩石的主体,而不合金刚石的工作层则利用钻头的径向与...     

钢结硬质合金型胎体性能及其热压金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低的难题,本文分析了碳化钨基热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度.因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究,试制出了热压钢结硬质合金型孕镶金刚石钻头.在硬而致密岩层中钻进的野外试验表明:与普通的碳化钨基钻头相比,钻进时效由0.5 m/h提高到1.18 m/h,钻头工作寿命由10 m/个提高到21.31 m/个,基本解决了在硬而致密岩层中钻进难的问题.试验结果表明,钢结硬质合金型胎体是一种性能优良的金刚石钻头胎体材料,该类型胎体的热压金刚石钻头是一种具有广谱性的金刚石钻头.     

利用配方均匀设计优化金刚石钻头的胎体配方

对用于干钻花岗岩的金刚石钻头的胎体配方采用有约束的配方均匀设计,研究胎体配方不同成分对钻头锋利度和寿命的影响,并利用SPSS对试验结果进行回归分析,得出性能指标与各组分之间的关系,同时通过t检验得出影响因素的主次及影响的显著性,最后通过Excel规划求解得到最优化配方。实验结果表明,建立的Scheffe回归方程对试验结果有很好的拟合性,在三种组分中,Co元素的含量对金刚石钻头的锋利度与寿命有显著影响,运用配方均匀设计能够使我们用较少的试验次数获得理想的结果。