化学镀—电镀金属化金刚石在钻头上的应用研究

分析了影响金刚石工具使用寿命的原因；提出了金刚石表面化学镀－电镀覆层金属新工艺 制了覆层金刚石钻头。室内钻井试验表明，使用覆层金刚石可降低钻头的单位进尺失重，减少金刚石脱落量，降低成本。     

CN200710051342．6一种空心圆筒型金刚石膜钻头及其制备方法

本发明公开了一种空心圆筒型金刚石膜钻头及其制备方法。该钻头的结构是：金属圆筒的端面均匀分布有小槽，槽中的金刚石膜小片通过焊接方式与金属圆筒钻头的基架相连，小槽和金刚石膜小片均为菱形。该钻头的制备步骤包括：利用激光或等离子体将金刚石膜切割成菱形金刚石膜小片；在钻头的金属圆筒的端面上开出菱形小槽，小槽内放入焊料；将菱形金刚石膜小片植入小槽内，     

钻进过程中金刚石钻头磨损规律试验研究

为了研究人造金刚石孕镶钻头(以下简称钻头)磨损规律，采用均质人造岩石(瓷砖)进行钻进试验，并在试验过程中采用对钻头唇面进行连续显微照相和将钻头称重的方法，获得以下三点结论：(1)在钻进过程中，钻头唇面上出露出的金刚石量呈周期性变化，每变化一个周期钻头就换一层新的金刚石；(2)钻头的钻速随钻头唇面出露金刚石量而变化，金刚石出露多，钻头钻速高，反之亦然；(3)钻头磨损速度随钻头钻速的变化而变化，钻头钻速高，钻头磨损速度快，反之亦然。     

新型电镀弱包镶金刚石钻头研制

钻进极坚硬地层时钻头打滑的原因是：钻头胎体表面被磨钝的金刚石上端被胎体包裹，下端与岩石形成吻合的面接触，金刚石处于接近二向受力状态，影响金刚石新陈代谢的继续进行；发明专利“一种电镀弱包镶金刚石钻头的制作工艺”利用机械方法在金刚石表面包裹一层弱包镶层，然后利用电沉积方式制成电镀钻头；新型电镀弱包镶钻头工作原理是电镀胎体与金刚石之间具有一层没有粘结特性的弱包镶层，减弱了电镀胎体对金刚石的包镶能力，使钻头在胎体磨损不大的情况下，金刚石就会从电镀胎体中自行脱落下来，实现金刚石的换层。这种新型电镀弱包镶钻头能很好地解决钻进坚硬致密弱研磨性地层的打滑问题。     

电镀金刚石钻头野外试验及效果分析

为了检验用含稀士添加剂的镀镍液制造的金刚石钻头的效果，采用该镀液生产了一批金刚石钻头，并在小秦岭金矿区进行了野外钻进试验。文章给出了金刚石钻头的制作条件，包括镀液配方和金刚石参数；介绍了试验矿区的地质条件、钻探设备及钻进工艺条件；对钻过的主要岩石的物理力学性质（摆球硬度、塑性系数、单轴抗压强度）和成分进行了测试和分析。钻进试验结果表明：该种电镀金刚石钻头具有寿命长、时效高和适应性强等优点，取得了较好的经济技术指标，但存在着钻头底唇拉槽、内外保径磨损较严重等问题。结合电镀金刚石钻头的制造工艺和钻头的磨损形态，分析认为这两个问题是由钻头钢体尺寸设计不合理引起的。     

三种卵砾石地层钻进用钻头的野外试验对比研究

针对卵砾石地层的钻进实践，先后设计与试验了三种类型的钻头；普通八角合金钻头、金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头。本文在简要介绍三种钻头各自结构特点与设计原理的基础上，对三种类型钻头进行了对比试验，结果表明，金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头比普通合金钻头寿命高5倍以上，单位成本（元／m）下降50％，取得了明显的效果，研究成果得到了推广应用。     

提高电镀金刚石钻头保径能力的几种方法

在我国，电镀方法生产金刚石钻头已有近40年的历史。电镀方法生产金刚石钻头是在室温下进行，对金刚石没有任何热损伤；镍基合金胎体性能优良，对岩石有较广泛的适应性。但是，电镀金刚石钻头的保径效果差，特别是钻进硬、脆、碎岩石和钻进强研磨性岩石时尤其明显。本文分析比较了提高电镀金刚石钻头保径效果的几种新工艺包括双锥形工作面钻头、螺旋形水槽和半底喷式结构、聚晶保径规保径钻头、内外径和底唇面分开电镀法钻头、跟模电镀法钻头、镍钴锰合金胎体金刚石钻头，并给出了电镀镍钴锰合金金刚石钻头的电镀液配方及工艺参数。通过试验得出采用方柱状聚晶保径或采用镍钴锰合金胎体，电镀金刚石钻头的保径效果好，钻头寿命可提高30％以上。     

薄壁金刚石工程钻头自动激光焊接系统的研制

激光焊接是金刚石工具领域的重要创新发展方向。本文针对薄壁金刚石钻头规格多、精度要求高以及可焊性差等特点，研制开发了薄壁金刚石工程钻头激光自动焊接系统；此系统由激光器、光路系统、钻头焊接机床和控制系统组成；采用稳定三折激光腔技术、三工位分时导光系统、三爪自定心卡盘、Festo机械手和西门子PLC，解决了高激光光束质量、钻头基体装夹与定位、刀头传送、刀头抓取与定位、自动控制系统等关键技术。结果表明：此焊接系统光束质量好，性能稳定、可靠；可以焊接直径Ф25-Ф50mm，长度小于500mm的薄壁金刚石钻头，焊接速度0．5-1．5m／min，激光功率1000—1500W，效率20—60个／h；薄壁金刚石钻头的焊接精度高，焊缝质量好，达到MPA标准。     

基于人工神经网络设计孕镶金刚石钻头的研究

提出了利用人工神经网络来设计孕镶金刚石钻头；讨论了人工神经网络的基本原理；开发了基于人工神经网络设计孕镶金刚石钻头的软件程度；列举了应用实例。     

地质勘探大直径电镀金刚石钻头的研制与应用探讨

Ф９１ｍｍ以上的大直径金刚石钻头在设计与使用有仍存在一定问题。采用低温电镀的方法制造人造金刚石孕镶钻头是钻头制造的一项高新技术。本文在理论分析与实际应用的基础上，论述了大直径电镀金刚石钻头必须特别注意强化钻头本身的防振性能与保径性能，介绍了大直径钻头结构与制造特点；在钻关党代表处建议用采用有效的减振钻具，推荐了“刚性满眼钻具”及其计算公式。介绍了这种钻头的实际应用效果。     

电镀金刚石钻头胎体材料的选择

本文着重分析了影响钻头性能和胎体性能的因素，测定了胎体性能的两项指标－胎体硬度和耐磨性，测定结果表明，镍锰胎体比镍钴胎体硬度高，耐磨性能好，实验证明：在坚硬强度磨性地层和破碎地层中钻进，Ｎｉ－Ｃｏ－金刚石微粉胎体复合电镀钻头比Ｎｉ－Ｃｏ胎体电镀金刚石钻头使用效果好；对于坚硬强研磨地层以及软硬化交替地层中钻进，使用Ｍｉ－Ｍｎ胎体电镀金刚石钻头时效快，寿命长。     

金刚石钻头钻削石材参数对其表面温度影响研究

1引言 在石材钴削中，由于金刚石钻头与石材之间的相对高速运动而在其接触界面产生各种复杂摩擦学现象。金刚石钻头与石材之间的摩擦，由于石材导热性差，大部分热量传到金刚石刀头中，使金刚石钻头表面温度升高，造成金刚石石墨化，金刚石切削能力降低，同时导致钻头基体产生热疲劳，强度和刚度降低，加工石材时噪音增加，振动加剧，钻头寿命降低，严重时金刚石刀头脱落，     

小直径聚晶金刚石麻花钻头的放电加工工艺研究

本文介绍了近年来国际上人造聚晶金刚石麻花钻头工艺研究情况，着重介绍了作者在已完成的ＤＫ６８２５旋转式数控电加工机床上利用放电加工进行小直径（Ф６以下）聚晶金刚石麻花钻头的工艺研究情况；介绍了放电加工时采用的设备，附件和主要工艺方法。     

金刚石薄膜涂层钻头加工高硬度钢的实验研究

为提高金刚石薄膜涂层的韧性，避免金刚石薄膜涂层脆性断裂，以自贡硬质合金厂生产ZK-10型号硬质合金钻头为基体，采用厚度大约为3μmTiC作为过渡层，在表面涂覆4μm～5μm厚度的金刚石薄膜制成金刚石薄膜涂层钻头。用于加工硬度为HRC61的经热处理的GCrl5钢板，分别与未涂层硬质合金钻头、TiC-TiN涂层钻头对比，结果表明，金刚石薄膜涂层钻头由于加工速率高，摩擦发热量少，有效地避免了铁元素在高温下将金刚石转化石墨的作用，结果使用寿命比未涂层硬质合金钻头提高10倍以上，同TiC-TiN涂层钻头相比，初期加工性能明显优越，加工速率成倍数提高．但使用过程中，性能衰减更快，导致总体使用寿命同TiC-TiN涂层钻头相差不大。在表面喷砂处理中，金刚石薄膜涂层大部分易于脱落，剩余部分呈岛状分布，说明金刚石薄膜与基体的结合力分布很不均匀，这可能与金刚石薄膜的形核过程密切相关。     

影响聚晶金刚石复合片性能的因素及改进方法

聚晶金刚石复合片作为PDC钻头的切削元件，其质量的好坏直接影响着整个钻头的钻进速率及使用寿命。影响复合片质量和性能的主要因素是金刚石与粘接剂的配比、粘接剂的种类、金刚石的粒度、金刚石／硬质合金界面结构以及烧结工艺等。本文探讨了不同种类粘接剂的优、缺点；介绍了如何通过改变金刚石颗粒的粒度分布提高复合片的耐磨性和抗冲击性能；在金刚石，硬质合金界面处添加碳化物形成元素薄片以及采用金属镀层(如W等)实现界面的冶金结合，从而提高界面的结合强度；采用锯齿形界面并伴随成分梯度过渡、以及采用正弦曲线形界面结构可明显改善复合片的性能。这些方法可为工业上生产优质复合片提供参考。     

激光熔覆纳米金刚石减摩涂层研究

采用激光熔覆技术制备了纳米金刚石减摩涂层,对熔覆层的组织形貌、硬度、摩擦性能等进行了实验研究,探讨了熔覆层减摩机理.结果表明,熔覆层耐磨性能比基体提高61.4%;熔覆层中含有大量金刚石相,提高了熔覆层的硬度,提高了熔覆层自润滑性及耐磨性,细化了熔覆层晶粒.     

焊接金刚石薄壁钻头

金刚石薄壁钻头广泛应用于混凝土、钢筋混凝土、石料、耐火材料、陶瓷等非金属硬脆材料取芯或钻孔工作，按照制作工艺的不同，大致可分为中频热压金刚石薄壁钻头和焊接金刚石薄壁钻头两大类。焊接薄壁钻头又按照焊接方式不同，大致可分为高频焊接和激光焊接两种。本将对这两大类薄壁钻头的制作工艺、性能指标、成本分析进行比较，从而得出焊接金刚石薄壁钻头具有较强的市场竞争力，将成为薄壁钻头生产的主导方式的结论。     

钎焊镀钛金刚石钻头的研制及其钻进性能分析

分别使用Ni-Cr和Cu-Sn-Ti等2种合金钎料真空钎焊制作镀钛和无镀层金刚石钻头,通过钻进玻化砖试验,研究了4类钻头的钻进性能。试验结果表明:Ni-Cr钎料钎焊制作的镀钛金刚石钻头与无镀层金刚石钻头比较,钻头平均寿命下降了41.7%;Cu-Sn-Ti钎料钎焊制作的镀钛与无镀层金刚石钻头比较,钻头平均寿命相当,但镀钛金刚石钻头的钻孔效率更高,并对其机理进行了分析。      

基于单只钻头金刚石用量控制的钎焊金刚石钻头制备

钎焊金刚石钻头在制备过程中金刚石用量不易控制,易导致钻头质量不稳定。为解决上述问题,研究分析了钎焊金刚石钻头布料机理,确定了金刚石用量计算公式。分别制备了规格为12mm,18mm,22mm,35mm的4种钎焊金刚石钻头,利用精密天平对金刚石用量进行称量,并与理论用量值进行对比分析。结果表明:当制备金刚石钻头数量为110~380只时,每只钻头金刚石用量差值区间为0.001~0.120ct;12mm,18mm,22mm与35mm钻头用量误差在2%以内;单只钻头金刚石用量分别为1.104ct,2.377ct,3.559ct,4.178ct,基本在理论用量区间内分布。上述结果表明:以单只钻头金刚石理论计算用量值指导生产过程是可行的。     

高效率孕镶金刚石钻头的研制

分析了研制高效率孕镶金刚石钻头的意义,讨论了高效率对孕金刚石钻头的配方要求,设计了高效率孕镶金刚石钻头的配方参数,现场试验表明,研制的高效率孕镶金刚石钻头的使用效果比较理想。