CN101550805A - 一种镀覆金刚石层的耐磨钻具及其制作工艺 - Google Patents

一种镀覆金刚石层的耐磨钻具及其制作工艺 Download PDF

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张绍和
马欢
施莉
王佳亮
谢晓红
刘卡伟
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Abstract

本发明公开了一种镀覆金刚石层的耐磨钻具及其制作工艺，包括在导电金属基片上用电镀的方法，获得一层极薄的含金刚石的沉积层，再将此镀覆金刚石的极薄沉积层粘结于钻具需要增强耐磨性能的部位，形成镀覆金刚石层的耐磨钻具。其制作工艺包括：镀前处理金属导电基片，用电镀方法在基片上镀覆薄的金刚石沉积层，从基片上剥离金刚石电镀沉积层，将金刚石电镀沉积层利用强力胶粘结于钻具表面形成镀覆金刚石层的耐磨钻具。本发明提供了一种可方便快捷的将镀覆金刚石层应用于制造多种强耐磨钻具的方法，其制作工艺简单易行。

Description

一种镀覆金刚石层的耐磨钻具及其制作工艺
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其涉及强研磨性地层钻进工具的发明，本发明还涉及该耐磨钻具的制作工艺。
背景技术
传统方法得到耐磨钻具只有通过热处理等机械加工方法进行，钻具耐磨性能的改善和提高非常有限，而且制造成本和费用较高，同时不能真正满足钻探(井)过程中对钻具耐磨性能的要求，导致出现各种钻探(井)事故，使钻探(井)成本大幅度提高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种镀覆金刚石薄层的耐磨钻具代替传统热处理耐磨钻具，通过采用全新的材料和制造工艺，得到一种柔性镀覆金刚石层薄片，粘结于钻具需要增加耐磨性部位的表面从而大幅度提高钻具的工作效率和使用寿命。
本发明解决的第一个问题是提供一种将金刚石镀覆于一种绝缘基片上，经沉淀形成一种柔性薄片，粘结于钻具需要增强耐磨性能的表面形成一种镀覆金刚石层的耐磨钻具。本发明解决的第二个问题是提供镀覆金刚石层通过强力胶胶结在钻具需要增强耐磨性能的部位，形成耐磨钻具的制作工艺。
本发明的制造工艺中：包括在导电金属基片上用电镀的方法，获得一层极薄的含金刚石的沉积层，后将此镀覆金刚石层粘结于钻具需要增强耐磨性能的部位表面，形成镀覆金刚石层的耐磨钻具。其步骤是：
在已经配制电镀液中加入浓度为5～500g/L和粒度为0.5mm～0.5um的金刚石，将事先由有机夹具安装好的基片放入电镀槽内，搅拌电镀液，停止搅拌3～60min后，利用0.5～3.0A/dm2电流密度镀覆15～500min，倒出基片镀覆面多余的金刚石，将其放入另外不含金刚石的镀槽内电镀15～60min，取出夹具，用清水冲洗基片表面，并拆除夹具，烘烤30～180min后，将金刚石沉淀层从基片上剥离，并将此镀覆金刚石层用强力胶粘结于钻具基体表面，从而形成镀覆金刚石层的耐磨钻具。
电镀液配方及工艺规范为：所用硫酸镍的含量为150～300g/L；所用硫酸钴的含量为10～50g/L；所用硼酸的含量为20～60g/L；所用氯化钠的含量为5～30g/L；所用1，4丁炔二醇的含量为0.4～1.0g/L；所用糖精的含量为0.8～1.0g/L；所用十二烷基硫酸钠的含量为0.05～0.1g/L；电镀液温度为20～50℃；电镀液pH值为4.0～4.8。
电镀工艺流程为：
根据电镀液配方要求配制好电镀液，将组装好的金属导电基片进行镀前处理，镀前处理完成后放入镀槽内并通电，同时在镀液中加入浓度为5～500g/L和粒度为0.5～500um的金刚石，强烈搅拌，后停止搅拌3～60min待金刚石沉降，待金属导电基片电镀15～500min后，将基片表面未镀上的多余的金刚石倒掉，并将带电基片快速移出放入另一事先准备好的不含金刚石的镀槽内，电镀15～60min后取出，用清水将基片冲洗干净，拆除夹具，放入干燥箱用200℃～250℃的温度烘烤30～180min，然后将金刚石层从金属基片上剥离下来。
将剥离下来的金刚石层薄片，形成柔性镀覆金刚石层薄片，用强力胶粘结在需要增加耐磨性能的钻具表面，即得到强耐磨钻具。
采用上述技术方案的镀覆金刚石层的耐磨钻具，由于将金刚石直接镀覆于超薄基片上后将基片剥离，代替传统热处理工艺提高钻具耐磨性能的方法，又因为金刚石是最坚硬耐磨的材料，这样能够大幅度提高钻探(井)钻具的耐磨性能、工作效率和使用寿命。
本发明是一种能实现大幅度提高钻具的工作效率和使用寿命的镀覆金刚石层的耐磨钻具。其制作工艺简单快捷。
具体实施方式
实施例1
配制电镀液：硫酸镍取含量200g/L，硫酸钴取含量为30g/L，硼酸取含量25g/L；氯化钠取含量为15g/L；1，4丁炔二醇取含量0.8g/L；糖精取含量0.8g/L，十二烷基硫酸钠取含量0.05g/L；电镀液温度取35℃；电镀液pH值为4.5。
根据上述电镀液配方要求配制好电镀液，将组装好的金属导电基片进行镀前处理，镀前处理完成后放入镀槽内并通电，同时在镀液中加入浓度为100g/L和粒度为70um左右的金刚石，强烈搅拌，后停止搅拌15min待金刚石沉降，待金属导电基片电镀120min后，将基片表面未镀上的多余的金刚石倒掉，并将带电基片快速移出放入另一事先准备好的不含金刚石的镀槽内，电镀30min后取出，用清水将基片冲洗干净，拆除夹具，放入干燥箱用220℃的温度烘烤120min，然后将金刚石层从金属基片上剥离下来。
将剥离下来的金刚石层薄片，形成柔性镀覆金刚石层薄片，用粘结金属的强力胶(如大力士AB胶)，将镀覆金刚石层的薄片粘结在钻具需要增加耐磨性能部位的钻具表面，即得到强耐磨钻具。
实施例2
配制电镀液：硫酸镍取含量250g/L，硫酸钴取含量为35g/L，硼酸取含量30g/L；氯化钠取含量为15g/L；1，4丁炔二醇取含量0.5g/L；糖精取含量0.8g/L，十二烷基硫酸钠取含量0.08g/L；电镀液温度取40℃；电镀液pH值为4.2。
根据上述电镀液配方要求配制好电镀液，将组装好的金属导电基片进行镀前处理，镀前处理完成后放入镀槽内并通电，同时在镀液中加入浓度为300g/L和粒度为40um左右的金刚石，强烈搅拌，后停止搅拌20min待金刚石沉降，待金属导电基片电镀100min后，将基片表面未镀上的多余的金刚石倒掉，并将带电基片快速移出放入另一事先准备好的不含金刚石的镀槽内，电镀20min后取出，用清水将基片冲洗干净，拆除夹具，放入干燥箱用220℃的温度烘烤120min，然后将金刚石层从金属基片上剥离下来。
将剥离下来的金刚石层薄片，形成柔性镀覆金刚石层薄片，用粘结金属的强力胶(如大力士AB胶)，将镀覆金刚石层的薄片粘结在钻具需要增加耐磨性能部位的钻具表面，即得到强耐磨钻具。
实施例3
配制电镀液：硫酸镍取含量300g/L，硫酸钴取含量为45g/L，硼酸取含量40g/L；氯化钠取含量为20g/L；1，4丁炔二醇取含量0.9g/L；糖精取含量0.8g/L，十二烷基硫酸钠取含量0.1g/L；电镀液温度取45℃；电镀液pH值为4.8。
根据上述电镀液配方要求配制好电镀液，将组装好的金属导电基片进行镀前处理，镀前处理完成后放入镀槽内并通电，同时在镀液中加入浓度为350g/L和粒度为120um左右的金刚石，强烈搅拌，后停止搅拌10min待金刚石沉降，待金属导电基片电镀240min后，将基片表面未镀上的多余的金刚石倒掉，并将带电基片快速移出放入另一事先准备好的不含金刚石的镀槽内，电镀40min后取出，用清水将基片冲洗干净，拆除夹具，放入干燥箱用220℃的温度烘烤120min，然后将金刚石层从金属基片上剥离下来。
将剥离下来的金刚石层薄片，形成柔性镀覆金刚石层薄片，用粘结金属的强力胶(如大力士AB胶)，将镀覆金刚石层的薄片粘结在钻具需要增加耐磨性能部位的钻具表面，即得到强耐磨钻具。

Claims (2)

1、一种耐磨钻具，其特征在于：钻具表面需要增强耐磨性能的部位，用胶结金属的强力胶胶结有电镀金刚石沉积层。
2、制作如权利要求1所述的电镀金刚石沉积层的工艺，包括：
在已经配制电镀液中加入浓度为5～500g/L和粒度为0.5mm～0.5um的金刚石，将事先由有机夹具安装好的基片放入电镀槽内，搅拌电镀液，停止搅拌3～60min后，利用0.5～3.0A/dm2电流密度镀覆15～500min，倒出基片镀覆面多余的金刚石，将其放入另外不含金刚石的镀槽内电镀15～60min，取出夹具，用清水冲洗基片表面，并拆除夹具，烘烤30～180min后，将金刚石沉淀层从基片上剥离，形成电镀金刚石沉积层；
所述的电镀液配方及工艺规范为：硫酸镍的含量为150～300g/L；硫酸钴的含量为10～50g/L；硼酸的含量为20～60g/L；氯化钠的含量为5～30g/L；1，4丁炔二醇的含量为0.4～1.0g/L；糖精的含量为0.8～1.0g/L；十二烷基硫酸钠的含量为0.05～0.1g/L；电镀液温度为20～50℃；电镀液pH值为4.0～4.8。
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