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冲棒生产厂家 优质合金铸造

日期:2018-12-29 03:13

  为了适应坚硬、研磨性强的地层,解决胎体消耗过快、金刚石出刃过早而影响钻头寿命的问题,人们开发使用了Ni-Mn合金镀层。本实验测得的镍锰镀层硬度、延伸率与镀层中含锰量的关系见图2所示。

  可以看出,镍锰镀层的硬度随镀层中锰含量的升高而相当明显地升高。虽然镀层中只有0.1%以下的锰含量,镀层硬度已达到钴含量30%时的镍钴镀层(还应注意的是,镍钴实验镀液中还加入了提高硬度的光亮剂,而镍锰镀液中则没有)。可见,镍镀层中渗入金属锰比金属钴更能提高镀层硬度和耐磨性。同时,锰的加入也使镀层延伸率显著下降,镀层中锰含量0.1%时,镀层延伸率仅1%左右。

  实用结果证明,镍锰胎体钻头在坚硬、研磨性强的地层中钻进,钻头寿命、钻进时效、钻头每米消耗量等各项经济指标都优于镍钴胎体钻头。同时,镍锰胎体钻头不需高转速、大压力,有利于减少材料的消耗,降低钻探成本,而且锰比钴价格低得多,因此,在坚硬强研磨性地层采用硬度高、耐磨性能好的镍锰胎体钻头是有利的,符合了金刚石钻头高效、长寿、低耗的设计原则。但这类镀层脆裂倾向性较高。制备过程中稍有不慎就会导致镀层脆性过高,使用中易发生胎体脆断、崩落或掉块等现象。

  我们通过大量实验发现:在适当条件下,可以实现Ni、Co、Mn三元共同沉积,配合适当药品韧化镀层,抵消锰引起的脆性升高,可以得到高硬度、高韧性的三元合金镀层,采用这种镀层可以制备出合格的金刚石工具。镍钴锰合金镀层显微硬度、延伸率与镀液中韧化剂含量的关系见图3。

  由图3可见,没有韧化剂存在时,镍钴锰镀层硬度近7000MPa,然而,镀层延伸率却很低,无法使用。也就是说,镍钴锰合金镀层的使用必须有合适韧化剂的配合。在所选择的韧化剂作用下,镀层硬度虽有下降,但由于起点高,而且在硬度6000MPa左右存在一个稳定的平台,为平常使用提供了良好的前提。另一方面,韧化剂的加入,使得镀层延伸率明显上升。

  选用韧化剂含量30~40g/L范围时,镀层硬度为6000MPa左右,延伸率为215%~310%,钴含量为3%~4%,锰含量只有0.1%左右。这一镍钴锰镀层与镍锰镀层相比,硬度相近,但延伸率却明显高出,这种胎体钻头使用于坚硬强研磨性地层,应当比镍锰胎体钻头更有利。这一镍钴锰镀层与镍钴镀层相比,延伸率相近,但硬度更高。如果升高镀液中韧化剂的含量,降低硬度达到镍钴镀层的水平,那么,镀层延伸率将比镍钴镀层更高,含钴量更低,应当能够更好地适用于镍钴胎体钻头适应的地层。同一种电镀液配方,稍加调整,即可更好地服务于镍钴和镍锰胎体钻头的使用领域,具有良好的使用前景。

  我们采用这种镀层制备的小尺寸金刚石工具对石材进行加工时显得比镍钴胎体工具更锋利、更耐用。制作过程的详细介绍可参见有关资料。对用于钻头的具体效果有待进一步实验考证。

  (1)在合适的韧化剂作用下,镍钴锰镀层可以接近或超过镍锰镀层的硬度,但延伸率却明显高出,这种胎体钻头使用于坚硬强研磨性地层,应当比镍锰胎体钻头更有利。

  (2)在适当条件下,镍钴锰镀层的硬度可以接近镍钴镀层,而延伸率却更高,含钴量更低,这种胎体钻头应当能够更好地适用于镍钴胎体钻头适应的地层。

  (3)采用镍钴锰镀层可制备出合格、使用效果良好的金刚石工具,制作工艺条件与采用原有镀层差别不大。可以采用新胎体制备金刚石钻头进行实验考证。201631

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