CN113369543A - 一种耐磨合金涂层钻头及制备方法 - Google Patents

一种耐磨合金涂层钻头及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨合金涂层钻头及制备方法，属于硬质合金和钻头技术领域，包含钻头本体，所述钻头本体前端呈锥体形状，锥体顶端设有硬质合金齿，所述钻头本体的锥体侧面设有螺旋形状的槽，所述槽与钻头轴线的夹角为78‑85度，所述槽宽度为2.2‑3.5毫米，所述槽的间隔为11‑17.5毫米，所述槽的深度为0.5‑0.8毫米；所述钻头本体的锥体侧面上设有硬质合金的耐磨涂层。这种耐磨合金涂层钻头在钻头侧面开设有螺旋形状的槽，再采用超音速喷涂技术对钻头进行表面合金粉末热熔喷涂，形成深浅、厚度不一致的耐磨层。可增加合金钻头的耐用性，显著提高了使用寿命。

Description

一种耐磨合金涂层钻头及制备方法
技术领域
本发明涉及硬质合金和钻头领域，具体为一种耐磨合金涂层钻头及制备方法。
背景技术
硬质合金是具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能的合金材料，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。
为了进一步提升钻头等刀具材料的硬度和耐磨性，可以采用在其表面喷涂硬质合金涂层的方法，提升材料表面硬度和耐磨性。
发明内容
本发明的目的在于进一步提升钻头的硬度和耐磨性，提供一种耐磨合金涂层钻头，以及该钻头的制备工艺方法。
为达到上述目的，采用的技术方案为：
一种耐磨合金涂层钻头，包含钻头本体，所述钻头本体前端呈锥体形状，锥体顶端设有硬质合金齿，所述钻头本体的锥体侧面设有螺旋形状的槽，所述槽与钻头轴线的夹角为78-85度，所述槽宽度为2.2-3.5毫米，所述槽的间隔为11-17.5毫米，所述槽的深度为0.5-0.8毫米；所述钻头本体的锥体侧面上设有硬质合金的耐磨涂层。
进一步，所述钻头本体锥体侧面的槽与钻头轴线的夹角为82度，所述槽宽度为2.8毫米，所述槽的间隔为14毫米，所述槽的深度为0.6毫米。
这种耐磨合金涂层钻头的制备方法，包含以下步骤：
1）、在钻头锥体的侧面开设所述螺旋形状的槽；
2）、钻头清洁，除去油污；
3）、钻头喷砂，使其表面粗糙；
4）、喷涂，将合金粉末烘干，用超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷涂距离210-280mm，氧气-煤油火焰速度1600-1800m/s，氮气送粉速度32-36g/min，钻头移动速度0.25-0.35m/s，喷涂层数38-48层；按质量份比，所述合金粉末的成分如下：Cr2C3 32-42份，NiCr21-28份，WC 5-12份，TaC 5-10份，Co 3-5份，以及Fe 3-5份；
5）、冷却，将喷涂后的钻头放入冷却箱中进行冷却；
6)、打磨，将冷却后的钻头打磨光洁。
采用上述方案的有益效果为：这种耐磨合金涂层钻头在钻头侧面开设有螺旋形状的槽，再采用超音速喷涂技术对钻头进行表面合金粉末热熔喷涂，形成深浅、厚度不一致的耐磨层。可增加合金钻头的耐用性，显著提高了使用寿命。
附图说明
图1为本发明耐磨合金涂层钻头的结构示意图。
图中，硬质合金齿-1，耐磨涂层-2，钻头本体-3，卡环-4，钻头柄部-5。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1，一种耐磨合金涂层钻头，包含钻头本体3，所述钻头本体3前端呈锥体形状，锥体顶端设有硬质合金齿1，钻头本体3下侧设有钻头柄部5，钻头柄部5上设有钻头的卡环3。
所述钻头本体3的锥体侧面设有螺旋形状的槽，所述槽与钻头轴线的夹角为78-85度，所述槽宽度为2.2-3.5毫米，所述槽的间隔为11-17.5毫米，所述槽的深度为0.5-0.8毫米；所述钻头本体的锥体侧面上设有硬质合金的耐磨涂层2。
这种耐磨合金涂层钻头的制备方法，包含以下步骤：
1）、在钻头锥体的侧面开设所述螺旋形状的槽；
2）、钻头清洁，除去油污；
3）、钻头喷砂，使其表面粗糙；
4）、喷涂，喷涂前将钻头预热到60-80℃，合金粉末在50℃左右烘干，用超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷涂距离210-280mm，氧气-煤油火焰速度1600-1800m/s，氮气送粉速度32-36g/min，钻头移动速度0.25-0.35m/s，喷涂层数38-48层；按质量份比，所述合金粉末的成分如下：Cr2C3 32-42份，NiCr 21-28份，WC 5-12份，TaC 5-10份，Co 3-5份，以及Fe 3-5份；粉末细度220-350目，混合均匀，流动性约为100s/50g，无氧化和油污。采用固定喷枪，钻头旋转和上下移动，从钻头前端开始喷涂，循环往复38-48次，涂层平均厚度380-520μm。
5）、冷却，将喷涂后的钻头放入冷却箱中进行冷却；注意冷却箱空气需要除湿，湿度保持5%-8%左右。
6)、打磨，将冷却后的钻头打磨光洁。
采用硬质合金热喷涂层可显著增加钻头表面的耐磨性，超音速火焰喷涂制备碳化物类金属陶瓷涂层，使得大部分碳化物硬质相保留下来，得到的涂层孔隙率低、硬度高、耐磨性好。超音速火焰喷涂是1981年美国发明了发明的一种新型热喷涂技术，超音速火焰喷涂设备的核心为喷枪，喷枪由燃烧室、喷嘴和等截面长喷管三部分组成。
本实施例中，钻头侧面由于槽的涂层厚度会多10-15%，该钻头在使用过程中，侧面磨损程度会不一致。 可进一步增加钻头破坏力。在遇到特别坚硬的障碍时，钻头利用螺旋形状可进行旋转，不仅提高了钻头的使用寿命，还降低了钻头使用时的报废率。
实施例1制备的钻头，经试验测得参数如下：耐磨性可提高50-80小时，钻头使用寿命提高15-25%。
实施例2
在实施例1的基础上，所述钻头本体锥体侧面的槽与钻头轴线的夹角为82度，所述槽宽度为2.8毫米，所述槽的间隔为14毫米，所述槽的深度为0.6毫米。喷涂的硬质合金涂层的成分如下：Cr2C3 36.5份，NiCr 25.8份，WC 8.3份，TaC 7.6份，Co 4.1份，以及Fe 4.5份。喷涂步骤中，喷涂距离260mm，氧气-煤油火焰速度1700m/s，氮气送粉速度33g/min，钻头移动速度0.28m/s，喷涂层数42层。
实施例2制备的钻头，经试验测试：涂层结合强度显著提高达到74MPa，涂层耐磨度大于200小时，孔隙度1.2%，涂层硬度HV0.3为1000以上。钻头耐磨性强度可提高75小时以上，钻头使用寿命提高20%以上。
对比实施例3
在上述实施例2的基础上，将所述槽与钻头轴线的夹角设为84-90度，槽痕趋于水平，钻头破坏力降低，钻头旋转力降低，钻头侧面槽痕作用明显降低。经测试，钻头耐磨性仅提高20小时以下，钻头使用寿命提高8%以下。
对比实施例4
在上述实施例2的基础上，将所述槽与钻头轴线的夹角设为75-0度，槽痕趋于竖直，钻头破坏力增加，钻头侧面槽痕干扰作用强烈，合金涂层容易脱落。经测试，钻头使用寿命无明显增加，钻头容易出现损坏，导致使用寿命降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种耐磨合金涂层钻头，包含钻头本体，所述钻头本体前端呈锥体形状，锥体顶端设有硬质合金齿，其特征是；所述钻头本体的锥体侧面设有螺旋形状的槽，所述槽与钻头轴线的夹角为78-85度，所述槽宽度为2.2-3.5毫米，所述槽的间隔为11-17.5毫米，所述槽的深度为0.5-0.8毫米；所述钻头本体的锥体侧面上设有硬质合金的耐磨涂层。
2.根据权利要求1所述的耐磨合金涂层钻头，其特征是：所述钻头本体锥体侧面的槽与钻头轴线的夹角为82度，所述槽宽度为2.8毫米，所述槽的间隔为14毫米，所述槽的深度为0.6毫米。
3.根据权利要求1所述的耐磨合金涂层钻头的制备方法，其特征是，包含以下步骤：
1）、在钻头锥体的侧面开设所述螺旋形状的槽；
2）、钻头清洁，除去油污；
3）、钻头喷砂，使其表面粗糙；
4）、喷涂，将合金粉末烘干，用超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷涂距离210-280mm，氧气-煤油火焰速度1600-1800m/s，氮气送粉速度32-36g/min，钻头移动速度0.25-0.35m/s，喷涂层数38-48层；按质量份比，所述合金粉末的成分如下：Cr2C3 32-42份，NiCr 21-28份，WC 5-12份，TaC 5-10份，Co 3-5份，以及Fe 3-5份；
5）、冷却，将喷涂后的钻头放入冷却箱中进行冷却；
6)、打磨，将冷却后的钻头打磨光洁。
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