一种检测聚晶金刚石复合片脱钴深度的方法

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN105974060A

（43）申请公布日 2016.09.28（21）申请号CN201610299980.9

（22）申请日2016.05.05

（71）申请人河南晶锐新材料股份有限公司

地址451100 河南省郑州市航空港区新港大道西侧

（72）发明人柳航

（74）专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司

代理人罗满

（51）Int.CI

G01N33/00;

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

一种检测聚晶金刚石复合片脱钴深度的方法

（57）摘要

本申请公开了一种检测聚晶金刚石复合片

脱钴深度的方法，包括：对脱钴后的聚晶金刚石

复合片进行预处理；对所述聚晶金刚石复合片沿

截面直径方向进行切割；对所述聚晶金刚石复合

片的切面进行进一步加工；对所述切面进行扫描

和截图并对脱钴深度进行标注。本申请提供的上

述检测聚晶金刚石复合片脱钴深度的方法，能够

利用简化的流程来制备样品，且能够大大降低检

测成本。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

2016-09-28公开公开

2016-10-26实质审查的生效实质审查的生效

2018-08-14授权授权

权利要求说明书

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说明书

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金刚石复合片PCD的性能检测及发展趋势

金刚石复合片PCD的性能检测及发展趋势金刚石复合片PCD（Polycrystalline Diamond）是一种具有高硬度、高热导率和高耐磨性的合成材料，广泛用于高精度和高质量的切削加工领域。本文将对金刚石复合片PCD的性能检测和发展趋势进行详细的阐述。一、性能检测 2.密度检测：金刚石复合片PCD具有较高的密度，通常在 3.5g/cm³ 以上。可以通过称重法或者浸水法对其密度进行测定。 3.抗弯强度检测：金刚石复合片PCD的抗弯强度也是一个重要的性能指标。可以通过三点或四点弯曲测试机对其抗弯强度进行测量。 4.磨损性能检测：金刚石复合片PCD在切削加工过程中主要面临的问题就是磨损。可以通过模拟实际工件切削测试或者磨损试验机对其磨损性能进行评估。 5.热导率检测：金刚石复合片PCD的热导率非常高，可以达到 2000W/(m·K)以上。可以通过热导率测定仪对其热导率进行测试。二、发展趋势 1.材料改性：目前，金刚石复合片PCD的研究主要集中在提高其抗磨性能和切削性能。通过掺杂、纳米颗粒增强等方法对其材料进行改性，以提高其综合性能。 2.研磨技术改进：金刚石复合片PCD的制备过程中，研磨技术是一个关键环节。随着研磨技术的不断发展，可以实现对金刚石复合片PCD的精确控制，从而使其性能更加稳定、优化。

3.复合材料结构优化：金刚石复合片PCD一般由金刚石微粒和金属基体组成，目前，研究人员正在探索更合理的复合材料结构，以提高其整体性能。 4.加工技术创新：随着切削加工领域的不断发展，对金刚石复合片PCD的要求也越来越高。因此，需要不断创新加工工艺，以适应更多、更复杂的切削应用。 5.应用领域的拓展：金刚石复合片PCD目前主要应用于汽车、航空航天等高精度加工领域，但随着技术的不断进步，其应用领域还将不断拓展，如医疗器械、电子设备等领域。总之，金刚石复合片PCD是一种具有广泛应用前景的合成材料，虽然其性能已经相对成熟，但在材料改性、精细加工等方面仍有进一步的提高空间。相信随着技术的不断发展，金刚石复合片PCD将在更多领域中发挥更重要的作用。

pdc钻头分析

PDC钻头英文：Polycrystalline Diamond Compact 聚晶金刚石复合片钻头的简称。是石油钻井行业常用的一种钻井工具。 PDC产品性能不断改进。在过去的几年间，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。如果将２０世纪８０年代的齿与当今的齿进行比较的话，差异是相当大的。由于混合工艺与制造工艺的变化，当今的切削齿的质量性能要好得多，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化，以提高切削齿的韧性。层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。除了材料和制造工艺方面的发展以外，PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。现在，PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区，如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。这种向新领域中的扩展，对金刚石（固定切削齿）钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。 8-1/2TD164A 4刀翼PDC钻头2TD194B 4刀翼PDC钻头 8-1/2TD165A 5刀翼PDC钻头 8-1/2TD196A 6刀翼PDC钻头9TD195A5刀翼PDC钻头 9-1/2TD166A 6刀翼PDC钻头

最初，PDC 钻头只能被用于软页岩地层中，原因是硬的夹层会损坏钻头。但由于新技术的出现以及结构的变化，目前PDC 钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。PDC 钻头正越来越多地为人们所选用，特别是随着PDC 齿质量的不断提高，这种情况越发凸显。由于钻头设计和齿的改进，PDC 钻头的可定向性也随之提高，这进一步削弱了过去在马达钻井中牙轮钻头的优势。目前，PDC 钻头每天都在许多地层的钻井应用中排挤掉牙轮钻头的市场。 PDC 钻头厚层砾岩钻进技术探索与实践: 为了降低海上钻井作业成本、提高作业效率,开发了PDC 钻头厚层砾岩钻进技术.在保持普通PDC 钻头快速切削性能的基础上,通过优选新型高强度PDC 切削齿、改进钻头切削结构提高钻头的整体强度,通过采用后倾角渐变、力平衡设计、加强切削齿保护等方法提高钻头的稳定性,并且在使用中通过优化钻具组合、采用合理的钻井参数和"中低排量-中低转速-中高钻压"的平稳钻进模式预防PDC 钻头在砾岩段的先期破坏,有效延长了钻头在砾岩钻进中的寿命.应用该技术实现了用PDC 钻头在辽东湾一次性钻穿馆陶组和东营组上部疏松地层中垂厚近80 m 的砾岩段,有的井钻穿砾岩段后又直接钻下部中硬地层至完钻井深.采用PDC 钻头厚层砾岩钻进技术,可以大量节省海上钻井作业时间,显著降低钻井费用. PDC 钻头工程技术措施石油钻井装备: 1）、首先做好PDC 钻头的选型工作，钻头水眼、流道设计应利于排屑； 2）、下入PDC 钻头之前，应充分循环泥浆，清洗井眼，防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散； 3)、下钻时钻头不断刮削井壁，井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积，到一定程度便会压实在钻头上，那么下钻中途进行循环，将钻头冲洗干净也是有其必要的； 4）、下钻过程中还应适当控制速度，防止钻头突然冲入砂桥，钻进一堆烂泥中；另外如果速度恰当，PDC 钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行进，而不是在井壁上划拉下大量泥饼。 5）、每次下钻到底时必须先开泵，尽量提高排量充分冲洗井底和钻头，等排量满足要求后再轻压旋转钻进0.5-1m ，这也是PDC 钻头造型的要求。 6）、下入PDC 前先短起下钻，对井壁泥饼进行刮削、挤压，将厚泥饼拉薄、压实，尽量保证井眼畅通、消除阻卡；在钻头泥包高发区，如果采用了所有方法也无法避免PDC 钻头泥包，那么先使用牙轮通一趟井就成了必要手段 7）、尽量采用大排量钻进，保证PDC 钻头的充分清洗与冷却； 8）、在软泥岩中钻进，应尽量采用低钻压、高转速、大排量，没有必要盲目使用高钻压去追求那仅高一小点的钻速，那只是牙轮钻头的使用方式； 9）、操作要精细，送钻加压一定要均匀，不能忽大忽小。 *牙轮钻头在使用中的结构特点牙轮钻头在使用中具有良好的结构特点，下面简单的介绍一下牙轮钻头的结构特点： 1、牙轮钻头采用浮动轴承结构，浮动元件由高强度、高弹性、高耐温性、高耐磨性特点的新材料制成，表面经固体润滑剂处理。在降低轴承副相对线速度的同时，减少摩擦面温升，能有效提高高钻压或高转速钻井工艺条件下的轴承寿命和轴承可靠性。 2、镶齿钻头采用高强度高韧性硬质合金齿，优化设计的齿排数、齿数、露齿高度和独特的合金齿外形，充分发挥了镶齿钻头高耐磨性和优异的切削能力。钢齿钻头齿面敷焊新型耐磨材料，在保持钢齿钻头高机械钻速的同时，提高了钻头切削齿寿命。 3、牙轮钻头中的钢球锁紧牙轮，适应高转速，能够在使用中提高工作效率。 4、采用可限制压差并防止钻井液进入润滑系统的全橡胶储油囊，为轴承系统提供了良好的润滑保证。 5、采用可耐250°C 高温、抗磨损的新型润滑脂。 6TD136A 6刀翼PDC 钻头 12-1/4TD166A 6刀翼PDC 钻头 8-1/2TD13A

金刚石复合片标准

金刚石复合片是一种新型材料，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐高温等优点。它广泛应用于机械制造、电子工业、化工行业等领域。为了确保金刚石复合片的品质，必须制定相应的标准。本文将介绍金刚石复合片的标准。一、标准编号和名称《金刚石复合片》。金刚石复合片的标准编号为GB/T 22552-2018，二、适用范围 GB/T 22552-2018适用于金刚石复合片的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存等方面的要求。三、术语和定义 GB/T 22552-2018中涉及的术语和定义如下： 1.金刚石复合片：将金刚石颗粒与基体材料复合而成的材料。 2.金刚石颗粒：直径在0.1mm以上的人造或天然金刚石颗粒。 3.基体材料：能够与金刚石颗粒复合的材料，通常为金属或陶瓷材料。 4.金属基体：用于复合金刚石颗粒的金属材料，包括钢、铁、铜、铝等。 5.陶瓷基体：用于复合金刚石颗粒的陶瓷材料，包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。四、技术要求

GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的技术要求，包括以下方面： 1.外观质量：金刚石复合片应无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，表面光洁平整。 2.尺寸和公差：金刚石复合片的尺寸和公差应符合设计要求或协议规定。 3.金刚石颗粒分布：金刚石颗粒应均匀分布在基体材料中，且不得出现聚集现象。 4.金刚石颗粒含量：金刚石复合片中金刚石颗粒的含量应符合设计要求或协议规定。 5.硬度：金刚石复合片的硬度应符合设计要求或协议规定。 6.耐磨性能：金刚石复合片应具有良好的耐磨性能，符合设计要求或协议规定。 7.耐腐蚀性能：金刚石复合片应具有良好的耐腐蚀性能，符合设计要求或协议规定。 8.耐高温性能：金刚石复合片应具有良好的耐高温性能，符合设计要求或协议规定。五、试验方法 GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的试验方法，包括以下方面： 1.外观检验：对金刚石复合片进行目视检查，判断是否存在缺陷。

金刚石复合片抗冲击装置的研制及测试评价

金刚石复合片抗冲击装置的研制及测试评价张涛;卢灿华;包玉合;窦明;刘俊涛【摘要】利用冲击钻进波动理论,模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态,研制金刚石复合片抗冲击装置,提出金刚石复合片抗冲击韧性测试方法。结果表明：经本装置测试后得出的 ZB1308、ZA1308、ZA1613和 ZA1913金刚石复合片的抗冲击韧性的最小值,与实际受载情况相符,即：常温抗冲击韧性值的最小值分别为30、60、80、85 J,高温抗冲击韧性最小值分别为20、50、70、75 J。本装置可以有效拟合金刚石复合片在井下工作的真实情况。%According to the theory of percussion drilling fluctuation the actual stress of polycrystalline diamond compact PDC working under the well was simulated A new PDC impact resistant device is designed with new method The impact resistance of PDC ZB1308 ZA1308 ZA1 613 and ZA1 913 was tested by using the device It is shown that the minimum values are 30 60 80 85 J at the normal atmospheric temperature and that the minimum values are 30 60 80 85 J at the high temperature The result matches with the actual forces The new device could effectively simulate the real stress of the PDC working under the well. 【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2016(036)006 【总页数】4页(P71-73,78) 【关键词】金刚石复合片;抗冲击装置;抗冲击韧性

金刚石复合片

金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact PDC)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于地质钻探、非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域。它的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、耐磨性和较长的工作寿命;底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。目前国内外一般都采用超高压高温烧结的方法制造聚晶金刚石-硬质合金复合片。由于它的使用范围扩大，对其性能的要求提高，因而相应的性能检测方法也经过了一个快速的发展过程，在检测的准确性和有效性方面都趋于成熟。 1金刚石复合片的性能金刚石复合片之所以应用如此广泛，主要是因为其具有其他材料无与伦比的优越的性能。 (1)高的硬度和耐磨性(磨耗比)。复合片的硬度高达10 000 HV左右，是目前世界上人造物质中最硬的材料，比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多。由于硬度极高，并且各向同性，因而具有极佳的耐磨性。一般通过磨耗比来反映复合片的耐磨性，在20世纪80~90年代中期，复合片磨耗比为4~6万(国外为8~12万); 20世纪90年代中期至现在，复合片的磨耗比为8~30万(国外10~50万)。 (2)热稳定性。复合片的热稳定性确定了其使用范围，复合片的热稳定性[2]即为耐热性，与其强度和磨耗比一样，是衡量PDC质量的重要性能指标之一。耐热稳定性是指在大气环境(有氧气存在)下加热到一定的温度，冷却以后聚晶层化学性能的稳定性(金刚石墨化的程度)、宏观力学性能的变化和对复合层界面结合牢固程度的影响。热稳定性的变化在750℃烧结以后，国内部分厂家产品表现为磨耗比上升5% ~20%，抗冲击韧性变化不大，部分厂家产品磨耗比下降，抗冲击性能下降，这与各个单位所采用的配方和工艺不同有关，国外复合片的磨耗比和抗冲击韧性烧结前后变化不大。 (3)抗冲击韧性。PDC作为切削工具，被广泛地应用于油气钻井作业中。在钻井过程中，由于轴向力和水平切削力的联合作用、钻具与孔壁的摩擦、钻杆柱的弯曲、孔底不平及残留岩粉、钻机振动等因素的影响，使得钻头上的PDC受到极大的冲击力。PDC抗冲击性能反映了复合片的韧性和粘结强度，是一综合性指标，也是决定其使用效果好坏的关键所在。在20世纪80~90年代中期，复合片的抗冲击韧性为100~200 J(国外为200~300 J); 20世纪90年代中期至现在，抗冲击韧性为200~400 J(国外大于400 J)。 2复合片的性能检测方法 2.1耐磨性复合片的耐磨性一般是通过磨耗比这个指标来衡量的，但迄今为止国际上也没有制定统一的测试标准，几个主要的PDC生产国均有其自己的测试方法。美国的GE公司采用的方法是用PDC来车削一种结构均匀的花岗岩棒，切削速度为180 m/min，切深为1 mm，进给量为0. 28 mm/r。车削时用测力计测PDC的受力大小。车削一定数量的花岗岩后，观察PDC 的磨损量。磨损量是用投影显微镜测量被磨损部位的长宽尺寸，然后用计算机算出其体积，进行比较。英国De Beers公司的方法与GE公司类似。前苏联对PDC耐磨性的测定是用

金刚石复合片标准

金刚石复合片是由金刚石和基材复合而成的一种新型材料。其优异的物理和化学性能使得它在许多领域都有广泛的应用。为了确保金刚石复合片的质量和性能，各国制定了相应的标准。本文将对金刚石复合片的标准进行详细介绍。一、定义金刚石复合片是由金刚石晶体和基材复合而成的一种材料。基材可以是金属、陶瓷或者其他材料。金刚石复合片具有高硬度、高强度、高韧性等优异性能。二、分类根据基材的不同，金刚石复合片可以分为金属基复合片、陶瓷基复合片和其他基材复合片。三、标准 1.美国标准美国标准主要包括ASTM标准和SAE标准。其中ASTM标准主要针对金属基复合片，SAE标准则主要针对车辆零部件制造。 2.欧洲标准欧洲标准主要由CEN和ISO制定。其中CEN标准主要应用于机械加工领域，ISO标准则主要应用于石油和天然气勘探开采领域。 3.中国标准中国标准主要由国家标准化委员会制定。目前，中国的金刚石复合片标准主要参考国际标准，并结合国内工业生产实际情况进行修订。

四、性能指标金刚石复合片的性能指标主要包括硬度、强度、断裂韧性、耐磨性等方面。其中，硬度是衡量金刚石复合片的重要指标之一。一般来说，金刚石复合片的硬度应达到5000kg/mm2以上。强度是指金刚石复合片在承受外力时不发生永久形变或破坏的能力。根据不同的应用领域，金刚石复合片的强度要求也有所不同。断裂韧性是指金刚石复合片在承受外力时发生破坏前能够吸收的能量。这个指标对于金刚石复合片的应用领域也有着重要的影响。耐磨性是指金刚石复合片在使用过程中对于磨损的抵抗能力。这个指标对于金刚石复合片在机械加工、石油勘探等领域的应用来说尤为重要。五、检测方法金刚石复合片的质量和性能需要通过一系列的检测方法进行检验。其中包括显微组织分析、硬度测试、强度测试、断裂韧性测试、耐磨性测试等方面。六、结论金刚石复合片是一种优异的材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。为了确保金刚石复合片的质量和性能，各国制定了相应的标准，并采取一系列的检测方法进行检验。未来，随着科技的不断进步，金刚石复合片的应用领域还将不断扩展，其标准和检测方法

聚晶金刚石复合片的室温去钴工艺及耐磨性研究

聚晶金刚石复合片的室温去钴工艺及耐磨性研究王彩利;刘慧苹;方海江【摘要】聚晶金刚石复合片(PDC)工作时,可能在内部残余钴元素的催化作用下,转化为石墨,导致复合片失效.提高PDC的性能,人们常使用强酸、强氧化剂去除PDC 中残余的催化剂.文章考察了一种脱钴工艺.经实验验证,该工艺在室温下具备较高的脱钴效率,且满足工业生产环保和健康要求.脱钴深度的测试表明,脱钴深度的增加满足由菲克扩散定律所要求的时间关系.磨削测试表明,产品耐磨性能的显著提升直接决定于脱钴深度,与具体的工艺关系不大. 【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2019(031)002 【总页数】5页(P30-34) 【关键词】脱钴;聚晶金刚石复合片;耐磨性【作者】王彩利;刘慧苹;方海江【作者单位】河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016;河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016;河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016【正文语种】中文【中图分类】TQ164 1 引言聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，或PDC)是一种性能十分

优异的复合超硬材料，它由微米级金刚石颗粒、烧结催化剂在高温高压条件下、在硬质合金沉底上烧结形成。聚晶金刚石即保留了金刚石颗粒的高硬度，又具备与合金相比拟的可焊接性，在硬质材料加工、地质钻探、矿物开采、盾构施工、油气勘采等领域有着广泛的应用。在PDC的烧结制备工艺中，烧结催化剂起着重要的作用。常用的烧结粘结剂分为金属类和陶瓷类[1]，金属类包括铁、钴、镍等元素或它们的合金，其中最常用的是钴元素[2]。烧结催化剂与金刚石颗粒以粉末状态混合，在高温高压条件下，促使金刚石颗粒之间形成键合(D-D键)。烧结制备的PDC产品，总体中包括相互键合的金刚石颗粒所形成的骨架、填隙在金刚石骨架中的少量烧结催化剂、以及从硬质合金衬底中渗透入金刚石骨架中的钨等元素。催化剂在PDC的制备过程起着重要的促进作用，然而它也是导致PDC在使用过程中失效的重要因素。催化剂所导致的PDC失效一般有两种机制。以常用的催化剂钴为例，钴的热膨胀系数(13×10-6/K，线膨胀系数)与金刚石的热膨胀系数 (1×10-6/K，线膨胀系数)差异很大，PDC在加工时的热量会导致PDC内部积蓄较大的热应力，从而引起金刚石骨架的撕裂、金刚石颗粒剥离[3]。另一种重要的机制是，加工时的压强要远远低于烧结压强，而常压下碳的石墨态比金刚石态更稳定。当加工温度上升到700℃以上时，催化剂将促使金刚石转化为石墨[4-5]，尤其是在具备氧气的环境中，金刚石的石墨化速度会显著加快。因此，为了提高PDC的工作性能，降低器件的失效率，去除催化剂是一种必要的手段。 PDC的脱钴工艺必须要考虑安全风险、环保成本、以及生产中的经济性和时效性。根据国内外公开报道的技术资料，业界常用的脱钴工艺，多是利用具备强氧化性和强腐蚀性的试剂、通过长周期的加热浸泡，使金属钴被氧化、溶解，并从金刚石骨架内浸出。常用的试剂包括王水、三氯化铁等[6-7]。王水是十分高效的脱钴试剂，但在工业规模的应用时伴随着潜在的安全和环保风险。三氯化铁对钴的腐蚀速度更慢，但它是一种相对环境友好的试剂。实际生产中，脱钴工艺一般需要在加热条件

聚晶金刚石复合片钻头项目可行性研究报告立项报告模板

聚晶金刚石复合片钻头项目可行性研究报告立项报告模板一、项目背景聚晶金刚石复合片钻头是一种新型的钻具，相较于传统的钻头具有更高的硬度、更长的使用寿命和更好的钻探效果。在石油勘探、水泥采掘、地下管道铺设等领域有着广泛的应用前景。钻头市场潜力巨大，但目前国内的聚晶金刚石复合片钻头生产技术相对滞后，市场主要依赖进口。因此，开展聚晶金刚石复合片钻头项目的可行性研究具有重要意义。二、项目目标 1.研发生产一种具有自主知识产权的聚晶金刚石复合片钻头，并通过检测和试验确保其质量和性能达到国际水平； 2.实现国内聚晶金刚石复合片钻头市场的自主供应，减少对进口产品的依赖； 3.推动聚晶金刚石复合片钻头生产技术的创新和产业发展，提升我国在相关领域的竞争力。三、项目内容和关键技术 1.项目内容包括聚晶金刚石复合片钻头的设计、生产工艺的研发以及产品的检测与试验； 2.关键技术包括聚晶金刚石与钻具基体的复合技术、钻头刀翼的结构设计和切削材料的选择； 3.项目将建立试制线，并进行大量实验和测试，优化产品方案，确保产品性能。

四、项目进展计划 1.前期工作（3个月）：收集国内外聚晶金刚石复合片钻头的相关资料，了解市场需求； 2.技术研究（6个月）：研发聚晶金刚石复合片钻头的设计方案，确定关键技术路线； 3.试制工艺（12个月）：建立试制线，生产聚晶金刚石复合片钻头，并进行产品性能测试； 4.产品改进（6个月）：根据实验结果和用户反馈，优化产品设计和工艺流程； 5.产业化推进（6个月）：寻求合作伙伴，进行技术转让和市场推广。五、投资估算和资金筹措根据初步估计，该项目的总投资为XXX万元，主要用于研发设备和生产线设备的购置、试制过程中的材料购买、实验检测设备的购置和人员培训等。资金筹措方式主要包括企业自筹、银行贷款和政府支持。六、市场分析当前，国内聚晶金刚石复合片钻头市场主要依赖进口，国内生产技术相对滞后，市场潜力巨大。随着国家对石油勘探、水泥采掘等领域的重视和投入增加，聚晶金刚石复合片钻头的需求量将不断增加。本项目研发的聚晶金刚石复合片钻头具有自主知识产权和高性价比的优势，具备较大的市场竞争力。七、风险分析

碳纳米管增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性及其机制

碳纳米管增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性及其机制段植元;汪冰峰;崔刊;刘岚逸;陈作林;董婉冰;王晓燕;褚新【摘要】The impact toughness of polycrystalline diamond compacts reinforced by carbon nanotubes was investigated by automatic balls drop impact testing. The fracture morphology of the compacts was observed by scanned electron microscope ( SEM ) . The results of SEM indicate that carbon nanotubes are dispersed among polycrystalline diamond particles. In the case of no cluster of carbon nanotubes, the impact resistance toughness of the polycrystalline diamond compacts is increased significantly with the addition of carbon nanotubes. When the mass fraction of the added carbon nanotubes is about 5%, the impact toughness of the polycrystalline diamond compacts is approximately 9 times as much as that of the compacts without carbon nanotubes. The strengthening mechanism of the polycrystalline diamond compacts reinforced by carbon nanotubes is that the carbon nanotubes improve the intergranular bonding mode of polycrystalline diamonds, so as to coordinate the deformation and control the expansion of cracks.%利用自动落球冲击试验机测试了碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的抗冲击韧性，采用扫描电子显微镜观测了复合片材料的冲击断口形貌。结果表明：碳纳米管弥散地分布在聚晶金刚石颗粒之间；在碳纳米管没有团聚的情况下，添加碳纳米管能显著增强复合片材料的抗冲击韧性；当添加碳纳米管的质量分数达到5％时，聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性大约是不添加碳纳米管复合片的9倍。碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的

聚晶金刚石复合片的设计方法和应变能的利用(doc 12页)

聚晶金刚石复合片（PDC）的设计方法与应变能的利用摘要：聚晶金刚石复合片（PDC）钻头由于其高渗透率，使用寿命长和生产工艺简单等优点，已经在石油和天然气钻探领域得到了广泛的商业性认可。不过，PDC钻头应用在钻孔高抗压强度和高耐磨性岩石方面所取得的成功却很有限，原因之一就在于刀具容易发生折断。本篇论文就是试验用结构所能承受的应变能的能力来作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。当刀具向下钻孔时，刀具会受应力产生形变因此，钻孔时的冲击力就被刀片和PDC钻头吸收转化为应变能。刀具本身能承载的应变能越高，就能吸收越多的冲击能，使应力形变不超过金刚石的拉伸极限。PDC刀具中的各种金刚石/碳化物界面的几何形状和金刚石厚度可以用有限元分析法（FEA）来模拟。这种FEA模型包括了剩余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。之后对每个计算得出的设计结果进行实验室落塔冲击实验。然后将这些设计结果依计算出的承受应变能能力和落塔实验的结果排序。使用这种方法和工具，可以在工具设计时直观的在显示屏上快速的进行性能预测，而不必冒风险去实际钻一个向下钻眼，而且这种方法也可以将剩余应力和钎焊应力合并进去，因此是非常有意义的。简介：PDC刀具面世20多年来，已经对石油和天然气钻探产业产生了巨大的影响。如今在所有钻进进尺中，使用装配了PDC刀片的钻头的比例已经很大。高渗透率、长寿命和工艺简单是PDC钻头的显著优点。但是在钻孔高抗压强度和高耐磨岩石时，PDC钻头表现一般，原因之一就是钻孔坚硬的岩石时容易折断刀具。PDC刀具的断裂韧性是钻头工作是尤其重要的一项指标。新的PDC刀具设计时必须在工地实际应用前对其进行断裂韧性的评估。如何正确的模拟钻孔时刀具受到的冲击是已经被广泛研究的一项课题，并且已经有几种不同的方法被使用。有些是通过对带有标靶和抗冲击板的刀头进行动态冲击的严格冲击实验，还有些是在动态岩石切割实验中被更准确的检测。本篇论文提出了一种新型的方法去评估刀具的韧性。首先将含有各种几何形状的金刚石/碳化物界面和金刚石厚度的PDC钻头用有限元分析法（FEA）进行模拟。这种FEA模型同时包括残余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。使这种应变能作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。应变能承载能力越高的PDC刀具的抗折断能力也越高。为验证模型得到的结果，对每个计算出的设计结果进行是实验室落塔实验。从而建立计算所得的应变能承载能力与实际落塔实验的结果之间的对应关系。进而研究出其静态强度与落塔实验结果直接的对应关系。最终我们得到了一种实验室向下冲击试验的方法。数值建模程序：从能量角度分析可以有效地评估动力在力学负载诸多问题。在实验室冲击试验中，能量是从试验设备转移到PDC刀具。在向下钻孔的情况下，能量从PDC刀具传递到形成的坑中。动态负载下的刀具变形将取决于一般的力学参数以及应变波的波速。对应变波的影响一直被忽视此分析，由于声音在PDC的高速传播10公里/秒）[6]。这个假设可能是无效的PDC的假设，供所有加载情况。有了这个假设，动态负荷可近似为一产生相同的最大偏转的等效静负荷。在刀具形变的过程中等效静载荷所作的功相当于将应变能储存在了刀具中。高应变能量容量的设计可以吸收更多的冲击力在失败前。举个例子，假设有两个悬臂梁结构，

提高金刚石复合片抗冲击性能的试验研究

提高金刚石复合片抗冲击性能的试验研究孙伟;赵海峰;张天翔;熊远贵;王倩;王小华;甄怀宾;朱卫平【摘要】针对聚晶金刚石复合片脱钴处理后,金刚石层出现微观空隙结构,抗冲击性能减弱的问题,利用微观粒子充填的方法,选取类金刚石作为充填剂,对金刚石层进行充填处理,利用扫描电子显微镜和PDC抗动载性能测试仪,对充填和未充填的复合片进行对比试验分析.试验表明,充填的复合片其金刚石层表面形成类金刚石薄膜,有利于分散冲击过程中形成的瞬间应力集中;充填的复合片其抗冲击性能得到显著提高,能承受30 J的冲击功4～5次,承受的总冲击功高达450 J;未充填的复合片能承受100J的总冲击功,再经过1次20J的冲击后,金刚石层会出现裂纹或脱落的现象.进一步分析试验条件对充填金刚石复合片的抗冲击性能影响,结果显示,射频功率越大,氩气、甲烷和氢气的流量比为5∶10∶30,沉积时间为180 min时,充填的金刚石复合片的抗冲击性能最佳. 【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2018(041)006 【总页数】4页(P87-89,105) 【关键词】聚晶金刚石复合片;脱钴处理;微观粒子充填;类金刚石;抗冲击性能【作者】孙伟;赵海峰;张天翔;熊远贵;王倩;王小华;甄怀宾;朱卫平【作者单位】中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中国石油大学·北京;中石油煤层气有限责任公司;中国石油大学·北京;中国矿业大学·北京;中石油煤层气有限责任公司;中国石油大学·北京;中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中石油煤层气有限责任公司

【正文语种】中文 PDC钻头具有破岩效率高、钻速快、进尺多、寿命长等优点，在石油钻井中发挥着重要作用［1－3］。据统计，70%以上的PDC钻头失效是因PDC切削齿损坏而造成的，主要表现为切削齿的磨损和断裂，并伴有少量的金刚石层脱落和掉齿现象［4－5］。聚晶金刚石复合片在高温、超高压的条件下，由金刚石微粉与硬质合金基体在催化剂钴的作用下烧结而成［6］，它是PDC钻头的切削齿，是钻进过程中最主要的切削单元［7］。钴在高温下会加速金刚石的石墨化，产生严重的热损伤，因而金刚石复合片在使用前一般要去除钴，以提高金刚石复合片的热稳定性［8］。然而，钴相去除后留下的微观空隙结构严重地影响了金刚石复合片的抗冲击性能。有学者提出用膨胀系数与金刚石接近的硅或硅合金，渗入到金刚石层的微观空隙结构中，提高复合片的韧性和抗断裂的能力［9－10］。段植元等［11］提出加入碳纳米管改善金刚石颗粒间的粘结方式，增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性。本文利用微观粒子充填的方法，选择类金刚石作为充填剂［12－13］，一方面充填金刚石层中的微观空隙，另一方面在金刚石层表面形成立体网状结构，分散振动冲击过程中形成的瞬间应力集中，提高金刚石复合片的抗冲击性能。一、试验设备及工艺类金刚石是近来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，其不仅具有优异的耐磨性，而且具有很低的摩擦系数，是一种优异的表面抗磨损材料［14］。试验采用电容耦合RF－PECVD系统作为试验设备(如图1)。采用水平放置的平行板电极(电极间距5 cm)，下电极通过匹配网络与射频发生器相连，上电极接地。真空室壁接地，源气体从后面引入反应室中，衬底置于下电极，沉积面朝上。试验

脱钴对聚晶金刚石热稳定性能的影响

脱钴对聚晶金刚石热稳定性能的影响范萍;薛屺;易诚;董朋朋;蓝红【摘要】本文介绍了一种在碱性电解液中电解聚晶金刚石内金属钴的方法.通过BSE观察到聚晶金刚石内金属钴的堆积方式有两种:大部分钴沿着金刚石颗粒边界延伸并包围金刚石颗粒,少量的钴团聚在一起,呈岛状堆积.EDS确定脱钴区域残余的钴含量为2.75％,而未脱钴区域的钴含量为13.45％,即79.5％钴在电解过程中溶解,且深度为170μm.模拟聚晶金刚石复合片在钻头胎体合金上面的焊接温度,对脱钴及未脱钴聚晶金刚石复合片进行热处理,用光学体式显微镜观察其表面的裂纹,采用XRD固定中法检测脱钴聚晶金刚石的残余热应力仅为241.46kg·mm-2,而未脱钴试样残余热应力值为2094.79kg·mm-2,即脱钴处理能有效降低聚晶金刚石复合片在下井使用前的热应力,使其残余热应力降低至原来的1/10. 【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)001 【总页数】5页(P87-90,118) 【关键词】聚晶金刚石;脱钴;残余热应力【作者】范萍;薛屺;易诚;董朋朋;蓝红【作者单位】西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500;西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500;西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500;西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500;西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500

【正文语种】中文【中图分类】TB333 聚晶金刚石在烧结过程中一般采用钴及微量的其他元素作为粘结剂，钴的含量为 5wt%～20wt%。但一方面，因为钴的热膨胀系数远大于金刚石的热膨胀系数，所以在高温下，金刚石周围的钴会对金刚石产生压应力，另一方面当金属粘结剂钴热膨胀不能破坏金刚石键合时，金属钴向切削齿的磨口处迁移并粘附在磨口上，金属粘结剂成为反催化剂，加速聚晶金刚石石墨化[1-2]。为提高聚晶金刚石的热稳定性，工业上采取酸洗的方法，将表面钴去除。Chengliang Liu等人采用酸液电解的方法去除聚晶表面的钴，电解温度为40℃至50℃，脱钴处理有效的提高聚晶金刚石的耐磨性[3]。M. Yahiaoui采用不同种酸及混合酸液脱钴[4]。Zhanchang Li 通过模拟计算出不同浓度的钴对聚晶金刚石所产生的热应力大小，仅当聚晶金刚石内钴含量为10%时，高温下聚晶金刚石与基体YG合金产生热膨胀匹配对最好[5]。本文模拟聚晶金刚石在焊接时的温度，研究在碱性电解液常温电解脱钴对金刚石内部的残余热应力的影响。 2.1 试样准备本次实验所使用的Φ19mm聚晶金刚石复合片为的石油钻井钻齿。为保证在脱钴过程中，硬质合金不被腐蚀，将其以PVC下胶密封在聚四氟模具内。电解采用铜板作为阳极，其直径为PDC钻齿直径的4倍，以保证PDC钻齿脱钴区域的均匀性。 2.2 检测分析电解结束之后，用1mol/L的稀醋酸清洗钻齿表面并在体式显微镜下观察钻齿表面。为进一步确定PDC被脱钴的深度，用线切割将硬质合金部分切开，以剪切冲击力将聚晶金刚石部分剪切开。金刚石砂轮(Φ350mm，粒度180)将剖开的聚晶金刚

金刚石复合片脱钴技术研究

金刚石复合片脱钴技术研究仝斐斐;王海阔;刘俊龙;邵华丽;徐三魁【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2017(029)004 【摘要】对金刚石复合片进行脱钴处理可大幅提高其耐磨性与热稳定性.文章在分析国内外金刚石复合片脱钴技术的基础上,设计了以路易斯酸-氯化铁(FeCl3)-盐酸作为脱钴试剂对金刚石复合片进行脱钴的方案.对比研究了路易斯酸-氯化铁-盐酸与王水对金刚石复合片脱钴的效果及路易斯酸-氯化铁加入量、脱钴时间、脱钴温度等因素对金刚石复合片脱钴效果的影响.X射线衍射、扫描电镜分析结果表明路易斯酸-氯化铁的脱钴效果优于王水,脱钴深度随着脱钴时间、脱钴温度的增加不断增加;差热实验表明,当金刚石复合片中的金属Co完全被脱去时,其热稳定性得到明显提高. 【总页数】7页(P1-7) 【作者】仝斐斐;王海阔;刘俊龙;邵华丽;徐三魁【作者单位】河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;河南工业大学材料压处理研究所,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;河南工业大学材料压处理研究所,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州450001;河南工业大学材料压处理研究所,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001 【正文语种】中文

【中图分类】TQ164 【相关文献】 1.聚晶金刚石复合片脱钴试验的抗弯强度对比分析 [J], 赵彬;邬浩天;黄凯;王艳芝 2.聚晶金刚石复合片的室温去钴工艺及耐磨性研究 [J], 王彩利;刘慧苹;方海江 3.从聚晶金刚石复合片(PDC)外圆加工废料中浸出钴 [J], 朱佳俊;魏文亮;吴名扬;黄凯 4.脱钴金刚石复合片性能的试验研究 [J], 张涛;卢灿华;朱培;马俊彬;宋子衡 5.熔渗烧结钴浓度梯度对金刚石复合片力学性能的影响 [J], 李尚劼;杨华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

聚晶金刚石复合片表面裂纹视觉检测技术分析

聚晶金刚石复合片表面裂纹视觉检测技术分析摘要：当前，聚晶金刚石复合片类型材料应用较为广泛。在其应用过程中，可能会出现表面裂纹的不良情况。为了避免其对后续处理产生负面影响，应当采取有效的检测技术，及时发现存在的裂纹。本文主要针对聚晶金刚石复合片表面存在的裂纹检测技术进行分析，通过视觉检查方法，达到理想的应用目标，以供参考。关键词：聚晶金刚石；表面裂纹；视觉检测引言：聚晶金刚石材料复合片类型主要通过特定条件烧结处理形成，包括高温度、高压力等。在这一处理过程中，可能会产生表面裂纹的问题，不利于后续的产品性能提升。因此，需要采取有效的检测技术，对表面裂纹进行分析。通过对视觉检查方法进行研究，能够为后续自动化表面裂纹检测工作提供重要的参考，有利于相关行业的进一步发展。 1视觉检测技术硬件照明模块分析 1.1材料表面拍摄应用视觉检测技术的过程中，需要注意PDC材料侧面区域为弧形状态，同时由于材质为硬质合金，因此整体反光较为明显。在通常状态下，针对PDC材料测量进行视觉信息收集较为困难，可能会出现成像不清晰、过曝光等问题。由于硬质合金材料的反射概率较高，因此依靠简单光源进行拍摄会导致分布均匀性下降，不利于图像干扰数据的排除。因此，需要采取有效的措施，针对相关问题进行解决，避免其影响图像收集效果。PDC材料核心检测范围需要达到亮度均匀、一致的状态，并重点突出聚晶层表面的视觉信息，为后续的裂缝检测提供基础条件[1]。 1.2设置恰当的光源条件

在筛选光源条件时，需要结合PDC材料表面缺陷检测所需的照射效果进行分析。通过将目标位置与其它区域的灰度差异提高，能够有效消除与检查数据无关的视觉信息，进一步增强基础信噪比，为后续的裂纹检测提供基础条件。随后，还需要尽可能降低光源照射角度对材质图像信息收集产生的影响，加强图像内容的清晰度。光源类型中，圆顶类别主要针对物体形状为曲面的对象进行检查。而同轴类别光源则可以应用在金属材质、玻璃材质等平面物体检测活动中，还能够针对具有光泽的物体进行裂缝检测。通过进一步深入分析能够发现，PDC材料在侧面应用单一光源条件的状态下，基础成像效果较差[2]。将光源拓展为圆顶与同轴相互结合的照射方式时，成像效果达到了优秀标准，能够为后续的裂纹检测提供清晰图像，如图1所示。在这一光源方案中，需要设置为垂直正面照射的状态，并应用R轴位移辅助平台旋转进行拍摄，确保光源效果能够达到最佳标准。图1 对比效果，（a）为单独圆顶拍摄，（b）为组合拍摄 2表面裂纹缺陷视觉信息处理 2.1目标位置信息提取针对表面裂纹应用视觉检测技术进行分析的过程中，需要对可能存在问题的目标区域进行提取处理，整体操作流程如图2所示。这一阶段应当利用前段操作的方式，降低数据对后端平台产生的压力，为裂纹检查算法提供更多的运行资源。在图像采集信息中，需要首先去除倒角的聚晶层位置。这一过程可以利用直方图投影梯度极值的措施进行操作，其可以将图像水平与垂直方向存在的灰度数据进行逐步排序，随后通过累加平均处理的方法，为坐标投影提供关键内容。经过相关处理的图像信息能够由原有的1500X700分辨率降低至700X215分辨率，能够显著降低数据处理压力。

一种基于人造聚晶金刚石复合片的脱钴复合酸的脱钴方法

（19）中华人民共和国国家知识产权局（12）发明专利申请（10）申请公布号 CN104532016A （43）申请公布日 2015.04.22（21）申请号CN201410816291.1 （22）申请日2014.12.23 （71）申请人西安石油大学地址710065 陕西省西安市雁塔区电子二路东段18号（72）发明人王潜龙（74）专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司代理人陆万寿（51）Int.CI 权利要求说明书说明书幅图（54）发明名称一种基于人造聚晶金刚石复合片的脱钴复合酸的脱钴方法（57）摘要本发明公开了一种基于人造聚晶金刚石复合片的脱钴复合酸的脱钴方法，包括：将有机酸溶于蒸馏水中；将无机酸1与有机酸所得溶液混合；再将无机酸2与步骤2)所得溶液混合配得复合酸；将人造聚晶金刚石复合片浸入所配好的复合酸中；调整浸渍温度为25～90℃，浸渍48～ 72h。完成后即得脱钴的聚晶金刚石复合片，经过测试其耐磨性提高了10倍左右。利用复合酸的脱钴方法，使聚金刚石复合片中的金属钴得到高

效、安全、无污染的去除，具有脱钴深度大、成本低的优势，经济效益明显。法律状态法律状态公告日法律状态信息法律状态 2015-04-22公开公开 2015-05-13实质审查的生效实质审查的生效 2016-11-09发明专利申请公布后的视为撤回发明专利申请公布后的视为撤回

权利要求说明书一种基于人造聚晶金刚石复合片的脱钴复合酸的脱钴方法的权利要求说明书内容是....请下载后查看

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聚晶金刚石复合片脱钴试验的抗弯强度对比分析

聚晶金刚石复合片脱钴试验的抗弯强度对比分析赵彬;邬浩天;黄凯;王艳芝【摘要】对不脱钴和脱钴的聚晶金刚石复合片(PDC)复合层分别进行抗弯强度测试,并根据其原理计算抗弯强度.采用XRD和SEM对断裂面的物相和形貌进行分析,观察钴含量对抗弯强度的影响.结果表明:脱钴后,PDC金刚石层中Co含量降低,韧性变差,受到载荷作用时首先出现裂纹,导致复合层在完全断裂前载荷-位移曲线有略微下降的趋势;两个系列PDC样品的复合层抗弯强度均较未脱钴的有明显降低,说明Co相的存在有助于提高PDC的抗弯强度;且随着脱钴深度的增加,PDC复合层抗弯强度的降幅增大. 【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2018(029)006 【总页数】6页(P11-15,20) 【关键词】聚晶金刚石复合片;脱钴;三点抗弯强度;钴【作者】赵彬;邬浩天;黄凯;王艳芝【作者单位】河南晶锐新材料股份有限公司,河南郑州451171;北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;中原工学院纺织学院,河南郑州450007 【正文语种】中文【中图分类】TG74

聚晶金刚石复合片(PDC)是一种新型复合材料，是在高温高压条件下把粒度为微米级的金刚石颗粒与硬质合金碳化钨基体烧结而成。PDC既具有聚晶金刚石的高硬度和高耐磨性，又具有硬质合金的可焊接性[1-3]。传统上PDC主要应用于地质勘探、石油天然气煤炭开采等领域，近年来随着PDC使用方法的不断创新，使用领域的不断拓展，PDC的需求量持续上升[4-8]。随着PDC使用环境的多样化和复杂化，对其各种性能指标的要求越来越高。目前国内PDC产品的磨耗比、抗冲击韧性与国外同类产品已十分接近，但在使用效果上仍有较大差距，导致售价差异较大。究其原因主要是国内复合片的稳定一致性不好，在地质条件复杂的区域表现更为明显。去除钴粘结相是提高PDC热稳定性的一个重要方法，因此市场上的PDC产品多为脱钴产品。而抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力，常被用来作为评判材料韧性的一个重要指标[9]。本文对未脱钴和脱钴的PDC产品进行抗弯强度的研究，探讨钴含量对抗弯强度的影响，这对于PDC在工作中提高韧性、减少崩片、提高产品整体稳定性、延长使用寿命均具重要指导意义。 1 试验部分 1.1 材料与设备聚晶金刚石复合片选用河南晶锐新材料股份有限公司生产的E系列和R系列未脱钴的1613型产品，它们是两种针对不同地质条件的石油复合片。从E系列和R 系列产品中分别取2个样品(试样号为E1，E2，R1，R2)，其中E2，R2用于脱钴试验。试验中用到的主要仪器设备见表1。 1.2 试验方法把试样E2，R2放到脱钴设备ETCo-02中进行脱钴，脱钴试剂选用王水，E2脱钴试验的温度为230 ℃，时间为180 h；R2脱钴试验的温度为230 ℃,时间为480