鉆地用切削鑲件和包含其的鉆地用鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種鉆地用切削鑲件包括一種燒結(jié)碳化物，該燒結(jié)碳化物包括被分散在一種金屬粘結(jié)劑中的多個(gè)金屬碳化物顆粒，該金屬粘結(jié)劑包括鉑、鈀、錸、銠和釕中的至少一者。還披露了一種鉆地用鉆頭，例如像旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭或沖擊式鉆頭，該鉆頭包括至少一個(gè)鉆地用切削鑲件，該鉆地用切削鑲件包括含有一種金屬粘結(jié)劑的一種燒結(jié)碳化物，該金屬粘結(jié)劑包括鉑、鈀、錸、銠和釕中的至少一者。
【專利說明】鉆地用切削鑲件和包含其的鉆地用鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本披露涉及對包括燒結(jié)碳化物的鉆地用切削鑲件的改進(jìn)，該鉆地用切削鑲件用于與鉆地用鉆頭例如像旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭(例如像錘鉆)一起使用。本披露還涉及包含一個(gè)鉆地用鉆頭本體以及根據(jù)本披露安裝在該鉆頭本體上的至少一個(gè)鉆地用切削鑲件的一種鉆地用鉆頭。
[0002]發(fā)明背景
[0003]鉆地用(或鉆孔用)鉆頭常用于石油和天然氣的勘探、采礦以及挖掘。此類鉆地用鉆頭可以包括可旋轉(zhuǎn)的或固定的切削元件。例如，圖1展示了包括含有多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的切削元件11的鉆頭本體的一種典型的旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭10，通常被稱為“旋轉(zhuǎn)式牙輪(rotary cone)”。切削鑲件12可以由燒結(jié)碳化物制成、被安裝在切削鑲件凹座中，這些切削鑲件凹座被定位在這些可旋轉(zhuǎn)的切削元件11中的每一個(gè)的外表面上?？梢詫⑷舾蓚€(gè)切削鑲件12安裝在這些可旋轉(zhuǎn)的切削元件11上的不同的預(yù)定位置中以便優(yōu)化該鉆地用鉆頭10的切削動(dòng)作。
[0004]鉆地用鉆頭的使用壽命典型地隨著該鉆頭的切削鑲件的磨損特性而變。提高鉆地用鉆頭使用壽命的一種技術(shù)是采用由具有強(qiáng)度、韌性以及耐磨損性的改進(jìn)的組合的材料制成的鉆地用切削鑲件。許多常規(guī)的鉆地用鉆頭使用的是由燒結(jié)碳化物制成的切削元件，該燒結(jié)碳化物是一種燒結(jié)的硬質(zhì)顆粒材料。用于此類應(yīng)用的燒結(jié)碳化物的選擇是基于:這些材料提供了強(qiáng)度 、斷裂韌性以及耐磨損性的非常有吸引力的組合，這些特性對鉆地用鉆頭的有效性和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)是極為重要的。燒結(jié)碳化物是包括一個(gè)不連續(xù)的分散相的復(fù)合物，該不連續(xù)的分散相典型地包括含有屬于元素周期表的IVB、VB和VIB族的一種或多種過渡金屬的碳化物的硬質(zhì)顆粒。例如，這些過渡金屬包括:鈦(Ti )、釩(V)、鉻(Cr )、鋯(Zr )、鈮(Nb)、鑰(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、以及鎢(W)。該分散相的硬質(zhì)顆粒是通過一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相而粘結(jié)或“燒結(jié)”在一起的，該金屬粘結(jié)劑典型地包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng):鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金。在這些不同的可能的硬質(zhì)顆粒-金屬粘結(jié)劑組合中，在鉆地應(yīng)用中常用的是基于碳化鎢(WC)的燒結(jié)碳化物作為分散相硬質(zhì)顆粒并且使用鈷(Co)或鎳(Ni)作為金屬粘結(jié)劑(即，分別是WC-Co基燒結(jié)碳化物以及WC-Ni基燒結(jié)碳化物)。
[0005]燒結(jié)碳化物的對鉆地應(yīng)用而言重要的機(jī)械特性很大程度上取決于兩個(gè)微結(jié)構(gòu)參數(shù)，g卩，(i )平均硬質(zhì)顆粒大小以及(ii )該燒結(jié)碳化物中的硬質(zhì)顆粒和/或金屬粘結(jié)劑的重量或體積分?jǐn)?shù)?？傮w上，當(dāng)分散相硬質(zhì)顆粒大小減小和/或該金屬粘結(jié)劑含量減少時(shí)，燒結(jié)碳化物的硬度和耐磨損性增大。另一方面，當(dāng)分散相硬質(zhì)顆粒大小增大和/或當(dāng)該金屬粘結(jié)劑含量增大時(shí)，燒結(jié)碳化物的斷裂韌性增大。因此，在選擇一種用于任何應(yīng)用中的燒結(jié)碳化物等級時(shí)在耐磨損性與斷裂韌性之間存在一種權(quán)衡。當(dāng)耐磨損性增大時(shí)，斷裂韌性典型地減小，反之亦然。
[0006]圖2A-2E展示了與旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭一起使用的常規(guī)燒結(jié)碳化物切削鑲件的一系列不同形狀和設(shè)計(jì)。鉆地用切削鑲件可能的特征為該鑲件的拱形部分的形狀。例如，可獲得的形狀包括:卵形(圖2A)、彈道形(圖2B)、鑿子形(圖2C)、多拱形(圖2D)、和圓錐形(圖2E)。對形狀和所使用的燒結(jié)碳化物組成(即，等級)的選擇受到例如有待被鉆孔或挖掘的巖石類型的影響。與形狀或大小無關(guān)，鉆地用切削鑲件典型地包括一個(gè)工作部分和一個(gè)本體部分。例如，圖2A所示的鉆地用切削鑲件30包括拱形的工作部分32和本體部分34。同樣，例如，圖2B所示的鉆地用切削鑲件40包括彈道形的切削部分42和本體部分44。切削動(dòng)作是完全或主要由該工作部分進(jìn)行，而該本體部分對該工作部分提供支撐?？傮w上，該本體部分的大部分或全部都嵌在鉆頭本體內(nèi)，并且該本體部分典型地通過壓力配合而安裝在鉆頭本體上或者以其他方式固定在該鉆頭本體上所提供的一個(gè)切削鑲件凹座中。
[0007]如之前所述，該鉆削/切削動(dòng)作可以至少主要地由鉆地用切削鑲件的一個(gè)工作部分來提供。鉆地用切削鑲件的工作部分的、開始磨損掉的第一區(qū)域是該工作部分的上半部分、特別是最頂端。當(dāng)鉆地用切削鑲件的工作部分的頂端開始變平時(shí)，切削效率顯著降低，這是因?yàn)榕c更有效的切削動(dòng)作不同，巖石和土層更多地是通過摩搓動(dòng)作被去除。當(dāng)這種摩搓動(dòng)作繼續(xù)時(shí)，由于材料與切削鑲件之間的摩擦的增大而可能產(chǎn)生大量的熱量，由此導(dǎo)致對該切削鑲件的多個(gè)部分的加熱作用增大。如果燒結(jié)碳化物鉆地用切削鑲件的任何部分的溫度超過了閾值，則在這些硬質(zhì)顆粒與金屬粘結(jié)劑的界面處可能開始出現(xiàn)熱裂紋。該物品的熱循環(huán)加劇了熱裂紋的蔓延。裂紋蔓延可能致使切削鑲件斷裂，這可能迫使對切削鑲件或整個(gè)鉆頭進(jìn)行更換。將一個(gè)鉆柱從鉆孔中取出以便例如觸及并且修復(fù)或放置一個(gè)含有斷裂的切削鑲件的鉆地用鉆頭，顯著地減慢了鉆削過程并且給該鉆削過程增加了顯著的費(fèi)用。
[0008]相應(yīng)地，需要可用于鉆地用鉆頭的改進(jìn)的燒結(jié)碳化物切削鑲件。這些改進(jìn)的切削鑲件優(yōu)選地具有增大的耐磨損性而不丟失斷裂韌性。以此方式，可以改善切削效率并且可以延長這些切削鑲件以及該鉆地用鉆頭整體的使用壽命。
[0009]發(fā)明概述
[0010]本披露提供了包括一種燒結(jié)碳化物的一種改進(jìn)的鉆地用切削鑲件，該燒結(jié)碳化物包含大于一個(gè)雜質(zhì)濃度的、選自下組的一種或多種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕。本披露還針對一種鉆地用鉆頭，例如像旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭或沖擊式鉆頭，該鉆地用鉆頭包括含有一種燒結(jié)碳化物的至少一個(gè)鉆地用切削鑲件，該燒結(jié)碳化物包含大于雜質(zhì)濃度的、選自下組的一種或多種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕。
[0011]根據(jù)本披露的一個(gè)非限制性方面，鉆地用切削鑲件包括含有一種金屬粘結(jié)劑的一種燒結(jié)碳化物，該金屬粘結(jié)劑包含選自下組的一種或多種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕。在某些非限制性實(shí)施例中，該燒結(jié)碳化物包括:一個(gè)分散相，該分散相包括金屬碳化物的硬質(zhì)顆粒，該金屬碳化物包含至少一種過渡金屬，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。
[0012]根據(jù)本披露的另一個(gè)非限制性方面，一個(gè)鉆地用切削鑲件包括兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域。一個(gè)第一區(qū)域包括一種第一燒結(jié)碳化物，該第一燒結(jié)碳化物包括分散在一種金屬粘結(jié)劑中的多個(gè)金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，其中該金屬粘結(jié)劑包括選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。一個(gè)第二區(qū)域包括:一種第二燒結(jié)碳化物，該第二燒結(jié)碳化物包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
[0013]根據(jù)本披露的又另一個(gè)非限制性實(shí)施例，一個(gè)鉆地用切削鑲件包括含有一種第一燒結(jié)碳化物的一個(gè)工作部分以及含有一種第二燒結(jié)碳化物的一個(gè)本體部分。該第一燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢。該第一燒結(jié)碳化物還包括一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分t匕。該第二燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相為含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢。該第二燒結(jié)碳化物還包括一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
[0014]根據(jù)本披露的再一個(gè)方面，一個(gè)鉆地用鉆頭包括一個(gè)鉆頭本體以及至少一個(gè)鉆地用切削鑲件。該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件包含一種金屬粘結(jié)劑，該金屬粘結(jié)劑包括選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。在該鉆地用鉆頭的某些非限制性實(shí)施例中，該燒結(jié)碳化物包括:一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。根據(jù)本披露的鉆地用鉆頭可以是例如旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭或沖擊式鉆頭(例如像錘鉆)。
[0015]根據(jù)本披露的還一個(gè)非限制性方面，一個(gè)鉆地用鉆頭包括一個(gè)鉆頭本體和一個(gè)包含兩個(gè)或更多區(qū)域的鉆地用切削鑲件。該鉆地用切削鑲件的第一區(qū)域包括含有一種金屬粘結(jié)劑的一種第一燒結(jié)碳化物，其中該金屬粘結(jié)劑包括選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件的第二區(qū)域包括含有一種金屬粘結(jié)劑的一種第二燒結(jié)碳化物，該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。根據(jù)本披露的鉆地用鉆頭可以是例如旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭或沖擊式鉆頭(例如像銀鉆)。
[0016] 根據(jù)本披露的另外一個(gè)方面，一個(gè)鉆地用鉆頭包括一個(gè)鉆頭本體以及安裝在該鉆頭本體上的至少一個(gè)鉆地用切削鑲件。該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件包括含有一種第一燒結(jié)碳化物的一個(gè)工作部分以及含有一種第二燒結(jié)碳化物的一個(gè)本體部分。該第一燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相為包括至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢。該第一燒結(jié)碳化物還包括一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。該第二燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相為包括至少一種過渡金屬的碳化物的硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、鉻、釩、鋯、鉿、鉭、鑰、鈮、以及鎢。該第二燒結(jié)碳化物還包括一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。根據(jù)本披露的鉆地用鉆頭可以是例如旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭或沖擊式鉆頭(例如像錘鉆)。
[0017]在考慮以下對本發(fā)明的某些非限制性實(shí)施例的詳細(xì)說明時(shí)，讀者將了解本發(fā)明的上述細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)以及其他。在制造和/或使用本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例時(shí)，讀者還可以理解本發(fā)明的此類額外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
[0018]附圖的簡要說明
[0019]通過參考附圖將可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0020]圖1展示了一個(gè)典型的旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭，該鉆頭包括一個(gè)鉆頭本體、多個(gè)牙輪以及多個(gè)切削鑲件；
[0021]圖2A-2E展示了在鉆地用鉆頭中典型使用的不同形狀和大小的切削鑲件，例如卵形(圖2A)、彈道形(圖2B)、鑿子形(圖2C)、多拱形(圖2D)、和圓錐形(圖2E)；
[0022]圖3示出了一種燒結(jié)的硬質(zhì)顆粒材料的典型微結(jié)構(gòu)，該材料具有一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相以及一個(gè)包括硬質(zhì)顆粒的分散相；
[0023]圖4是示出了針對表1中列出的燒結(jié)碳化物等級的耐磨損性與斷裂韌性之間的關(guān)系的一個(gè)圖表；
[0024]圖5是示出了針對表2中列出的實(shí)驗(yàn)用燒結(jié)碳化物等級的耐磨損性與斷裂韌性之間的關(guān)系的一個(gè)圖表；
[0025]圖6A-D是示出了在此討論的某些燒結(jié)碳化物實(shí)施例的微結(jié)構(gòu)的顯微照片；并且
[0026]圖7(a)_(e)是展示了根據(jù)本披露的鉆地用切削鑲件的非限制性實(shí)施例的多個(gè)方面的照片，該鉆地用切削鑲件包括第一和第二燒結(jié)碳化物。
[0027]本發(fā)明非限制性實(shí)施方式的說明
[0028]在本說明書中描述和展示了不同的實(shí)施例，是為了提供對所披露的鉆地用切削鑲件和鉆地用鉆頭的結(jié)構(gòu)、功能、特性、以及用途的全面理解。要理解的是在本說明書中描述和展示的這些不同實(shí)施例是非限制性的且非排他性的。因此，本發(fā)明不是由對于在本說明書中披露的這些不同的非限制性的且非排他性的實(shí)施例的說明所限制。結(jié)合不同實(shí)施例所描述的這些特征和特點(diǎn)可以與其他實(shí)施例的特征和特點(diǎn)進(jìn)行組合。這樣的修改和變化旨在包含于本說明書的范圍之內(nèi)。這樣，可以對權(quán)利要求進(jìn)行修改以引述在本說明書中明確地或固有地描述出的、或明確地或固有地得到本說明書的支持的任何特征或特點(diǎn)。另外，諸位 申請人:保留修改權(quán)利要求的權(quán)利以便肯定地放棄存在于現(xiàn)有技術(shù)中的特征或特點(diǎn)而與此類特征是否在此明確被描述無關(guān)。因此，任何這樣的修改都符合35U.S.C.§112第一段和35U.S.C.§ 132(a)的要求。在本說明書中披露和描述的這些不同實(shí)施例可以包括如在此不同地描述的特征和特點(diǎn)、由這些特征和特點(diǎn)組成或主要由這些特征和特點(diǎn)組成。
[0029]除非另外指明，否則在此確認(rèn)的任何專利、公開案、或其他披露材料都是通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在本說明書中，但是僅是在所結(jié)合的材料不與現(xiàn)有定義、陳述或本說明中明確提出的其他披露材料相沖突的程度上。這樣，并且在必要的程度上，在本說明書中提出的明確披露將取代通過引用結(jié)合在此的任何沖突材料。被稱為是通過引用結(jié)合在本說明書中、但與現(xiàn)有定義、陳述、或在此提出的其他披露材料相沖突的任何材料或其一部分僅在以下程度上被結(jié)合:使得在所結(jié)合的材料與現(xiàn)有的披露材料之間不發(fā)生沖突。諸位 申請人:保留對本說明書進(jìn)行修改的權(quán)利以便明確地引述通過引用結(jié)合在此的任何主題或其一部分。
[0030]如在本說明書中使用的語法冠詞“一”、“一個(gè)/ 一種(a/an)”、和“該”均旨在包括“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”，除非另外指出。因此，這些冠詞在本說明書中被用來指代一個(gè)或多于一個(gè)(即，“至少一個(gè)”)的該冠詞的語法對象。舉例而言，“一個(gè)部件”是指一個(gè)或多個(gè)部件，并且因此有可能設(shè)想為多于一個(gè)部件并且可以在所描述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方式中采用或使用多于一個(gè)部件。另外，單數(shù)名詞的用法包括復(fù)數(shù)并且復(fù)數(shù)名詞的用法包括單數(shù)，除非使用背景中另作要求。
[0031]本說明書中披露和描述的不同的實(shí)施例是針對被適配成用于與鉆地用鉆頭一起使用的改進(jìn)的切削鑲件。例如，根據(jù)本披露的這些切削鑲件的某些實(shí)施例可以用于沖擊式鉆頭(沖擊式鉆頭包括例如錘鉆)或用于旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭，這些鉆頭用于石油和天然氣的勘探和提取、采礦、挖掘以及相關(guān)的鉆削和切削操作。根據(jù)本披露的一個(gè)方面，在此描述的鉆地用切削鑲件包括一種燒結(jié)碳化物、基本上由該燒結(jié)碳化物組成或由該燒結(jié)碳化物組成，該燒結(jié)碳化物包含一種金屬粘結(jié)劑，該金屬粘結(jié)劑包含大于一個(gè)雜質(zhì)濃度的、選自下組的一種或多種元素 ，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕。如在此關(guān)于某些非限制性實(shí)施例所討論的，本發(fā)明的諸位發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該金屬粘結(jié)劑中提供基于該燒結(jié)碳化物的總重量處于0.1至10重量百分比范圍內(nèi)的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，顯著地改進(jìn)了這些切削鑲件的關(guān)鍵機(jī)械特性，由此提高了這些切削鑲件的耐磨損性并且延長了這些切削鑲件失效并且需要修復(fù)或更換該鉆地用鉆頭之前的時(shí)間。該金屬粘結(jié)劑可以包括鉬、鈀、錸、銠和釕中的一種、兩種、三種、四種或全部，但是在該金屬粘結(jié)劑中這些元素的組合重量百分比是至少0.1重量百分比并且不大于10重量百分比。換言之，在某些實(shí)施例中，該金屬粘結(jié)劑可以完全沒有鉬、鈀、錸、銠和釕中的一種或多種，但是所存在的任何此類元素的組合濃度是處于所指出的濃度范圍之內(nèi)。
[0032]本說明中和權(quán)利要求中所使用的若干術(shù)語具有以下含義。
[0033]如在此使用的，術(shù)語“燒結(jié)碳化物”是指一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括一個(gè)含有多個(gè)硬質(zhì)顆粒的不連續(xù)的分散相以及一種相對柔軟的金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相。在許多常規(guī)的燒結(jié)碳化物中，該分散相的硬質(zhì)顆粒包括過渡金屬碳化物，其中該過渡金屬是選自例如鈦、釩、鉻、鋯、鉿、鑰、鈮、鉭、鎢、其中兩種或更多的固溶體、以及其中兩種或更多的溶體。該金屬粘結(jié)劑典型地包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者。該金屬粘結(jié)劑將這些分散的硬質(zhì)顆粒粘結(jié)或“黏結(jié)”在一起，并且該復(fù)合物展示出該不連續(xù)相與連續(xù)相的物理特性的有利組合。圖3是一種代表性的燒結(jié)碳化物的微結(jié)構(gòu)的顯微照片。這些較亮區(qū)域是分散的碳化鎢硬質(zhì)顆粒，并且該較暗區(qū)域是將這些碳化鎢硬質(zhì)顆粒黏結(jié)在一起的鈷粘結(jié)劑的連續(xù)區(qū)域，由此形成該復(fù)合物。在多個(gè)非限制性實(shí)施例中，該燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑還可以包括一種或多種添加劑，該添加劑選自:鉻、鑰、硼、鎢、鉭、鈦、鈮、硅、鋁、銅和錳。在某些非限制性實(shí)施例中，燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑可以包括總量高達(dá)20重量百分比的這些添加劑，基于該粘結(jié)劑的總重量而言。在其他非限制性實(shí)施例中，燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑可以包括總量高達(dá)15重量百分比、高達(dá)10重量百分比、或高達(dá)5重量百分比的這些添加劑，基于該粘結(jié)劑的總重量而言。將理解的是，該分散相和該金屬粘結(jié)劑兩者均可以包括不可避免的雜質(zhì)。
[0034]眾多的燒結(jié)碳化物類型或“等級”是由不同的參數(shù)所產(chǎn)生的，這些參數(shù)可以包括該分散相和/或連續(xù)相中的材料的組成、該分散相的硬質(zhì)顆粒的平均大小、和/或該不連續(xù)相和連續(xù)相的體積分?jǐn)?shù)。包含碳化鎢顆粒分散相以及鈷或鈷合金粘結(jié)劑的燒結(jié)碳化物是商業(yè)上最重要的通常可獲得的燒結(jié)碳化物等級。常規(guī)的燒結(jié)碳化物等級是作為粉末(通常稱為“燒結(jié)碳化物粉末”)可獲得的。通過使用例如常規(guī)的壓制與燒結(jié)技術(shù)或用于由前體燒結(jié)碳化物粉末等級來生產(chǎn)燒結(jié)碳化物的其他已知技術(shù)，可以將這些粉末加工成最終的整體形式。
[0035]包括一個(gè)碳化鎢顆粒不連續(xù)分散相以及一個(gè)鈷粘結(jié)劑連續(xù)相的常規(guī)燒結(jié)碳化物等級展現(xiàn)了極限拉伸強(qiáng)度、斷裂韌性以及耐磨損性的有利組合。如本領(lǐng)域已知的，“斷裂韌性”是指材料在斷裂之前吸收能量以及塑性變形的能力?！绊g性”是與應(yīng)力-應(yīng)變曲線從原點(diǎn)到破裂點(diǎn)的下方面積成比例的(參見麥格勞-希爾科技術(shù)語辭典(第5版，1994?并且可以通過使用已知的機(jī)械測試技術(shù)來估算?！澳湍p性”是指材料承受表面損傷的能力。磨損一般涉及由于物品與接觸表面或基底之間的相對移動(dòng)而導(dǎo)致的該物品的材料的逐漸損失。參見金屬手冊簡裝版(第2版，1998)。
[0036]在此描述的鉆地用切削鑲件的某些非限制性實(shí)施例包括一個(gè)工作部分。如在此使用的，“工作部分”是指鉆地用切削鑲件的以下部分，該部分主要接觸有待通過該鉆地用鉆頭去除或分離的巖石、泥土、或其他材料，該鉆地用鉆頭上安裝了該切削鑲件。與該工作部分相比，鉆地用切削鑲件還可以包括一個(gè)“本體部分”，如在此使用的，本體部分是指該鉆地用切削鑲件的、支撐該工作部分的一個(gè)部分。該本體部分和工作部分可以是但不必是單一鉆地用切削鑲件的多個(gè)區(qū)域。將會(huì)理解的是，在根據(jù)本發(fā)明的鉆地用切削鑲件的某些實(shí)施例中，在該切削鑲件的工作部分與本體部分之間可以不存在清晰的劃分線。然而，在此類實(shí)施例中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到這些部分之間的差異，在于該工作部分被適配成用于主要執(zhí)行該切削鑲件的既定功能，而該本體部分將被適配成用于主要支撐該工作部分。替代地，該工作部分和本體部分可以由不同的材料形成并且以其他方式固定地附接或粘結(jié)在一起，這樣使得當(dāng)使用該切削鑲件時(shí)該本體部分對該工作部分提供必要的支撐。
[0037] —般理解的是，在很大程度上決定了鉆地用切削鑲件的(因此還有其上安裝了這些切削鑲件的該鉆地用鉆頭的)總體性能的燒結(jié)碳化物的特性是耐磨損性和斷裂韌性。為了優(yōu)化鉆地用切削鑲件的性能，所希望的是對于給定水平的耐磨損性獲得最高的斷裂韌性，反之亦然。如以上所指出，燒結(jié)碳化物的耐磨損性和斷裂韌性這些特性在很大程度上受到該材料微結(jié)構(gòu)的兩個(gè)參數(shù)的影響，即，平均硬質(zhì)顆粒大小以及硬質(zhì)顆粒和/或金屬粘結(jié)劑的重量或體積分?jǐn)?shù)?？傮w上，當(dāng)平均硬質(zhì)顆粒大小減小和/或該燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑的重量或體積分?jǐn)?shù)減小時(shí)，硬度和耐磨損性增大。另一方面，當(dāng)平均硬質(zhì)顆粒大小增大和/或該燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑的重量或體積分?jǐn)?shù)增大時(shí)，斷裂韌性增大。因此，人們相信，在選擇用于任何鉆地應(yīng)用中的燒結(jié)碳化物等級時(shí)，在耐磨損性與斷裂韌性之間不可避免地要作出權(quán)衡。
[0038]表1和圖4中展示了某些常規(guī)的燒結(jié)碳化物中的耐磨損性與斷裂韌性之間的權(quán)衡。表1提供了一系列常規(guī)的WG-Co基燒結(jié)碳化物等級，將其標(biāo)示為等級A至等級L，這些等級常用于鉆地用切削鑲件中并且是從德克薩斯州休斯頓市的ATI FirthSterling公司可商購的。表1還針對每個(gè)等級列出了以下內(nèi)容:ATI Firth Sterling公司使用的商品等級名稱、平均WC顆粒大小、鈷粘結(jié)劑含量(基于該燒結(jié)碳化物的總重量)、硬度、以及密度。表1中列出的鈷含量時(shí)基于燒結(jié)碳化物的總重量的重量百分t匕。表1中列出的每個(gè)等級的余量是碳化鎢顆粒。所列出的燒結(jié)碳化物等級包括平均直徑在大約4至大約8μπι范圍內(nèi)的WC顆粒、在大約8至大約17重量百分比范圍內(nèi)的鈷粘結(jié)劑含量，并且余量構(gòu)成了 WC顆粒。圖4是將表1中列出的燒結(jié)碳化物等級A-L的耐磨損性與斷裂韌性之間的關(guān)系繪成曲線的一個(gè)圖表。通過使用一種測試方法來評估斷裂韌性，該測試方法基本上等同于ASTM Β771-87(2006) “燒結(jié)碳化物的短桿斷裂韌性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法[Standard Test Method for Short Rod Fracture Toughnessof Cemented Carbides]”。耐磨損性是根據(jù)ASTM B611 - 85 (2005) “燒結(jié)碳化物耐磨損性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法[Standard Test Method for Abrasive Wear Resistance ofCemented Carbides] ” 來評估的。
[0039]表1
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種鉆地用切削鑲件，包括: 一種燒結(jié) 碳化物，該燒結(jié)碳化物包括一種金屬粘結(jié)劑，該金屬粘結(jié)劑包含大于一個(gè)雜質(zhì)濃度的、選自下組的一種或多種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆地用切削鑲件，其中該燒結(jié)碳化物包括: 一個(gè)分散相，該分散相包括含有金屬碳化物的硬質(zhì)顆粒，該金屬碳化物包括至少一種過渡金屬，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及 一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括 鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及 選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
4.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
5.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該燒結(jié)碳化物包括2至40重量百分比的該金屬粘結(jié)劑以及60至98的重量百分比的該分散相。
6.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該分散相的硬質(zhì)顆粒包括以下各項(xiàng)中的至少一種:碳化鈦、碳化釩、碳化鉻、碳化鋯、碳化鈮、碳化鑰、碳化鉿、碳化鉭以及碳化鎢。
7.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該分散相的硬質(zhì)顆粒包括碳化鎢。
8.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該金屬粘結(jié)劑包括鈷和釕。
9.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該分散相的硬質(zhì)顆粒包括碳化鎢，并且該金屬粘結(jié)劑包括鈷和釕。
10.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該分散相的硬質(zhì)顆?；旧嫌商蓟u組成，并且該金屬粘結(jié)劑包括鈷和釕。
11.如權(quán)利要求1所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件被適配成用于與旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的至少一者一起使用。
12.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件被適配成用于與一個(gè)旋旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的至少一個(gè)一起使用。
13.如權(quán)利要求1所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件包括一個(gè)工作部分和一個(gè)本體部分。
14.如權(quán)利要求13所述的鉆地用切削鑲件，其中該工作部分包括選自以下各項(xiàng)的一種形狀:卵形、彈道形、鑿子形、多拱形、以及圓錐形。
15.如權(quán)利要求2所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件包括一個(gè)工作部分和一個(gè)本體部分。
16.如權(quán)利要求15所述的鉆地用切削鑲件，其中該工作部分包括選自以下各項(xiàng)的一種形狀:卵形、彈道形、鑿子形、多拱形、以及圓錐形。
17.如權(quán)利要求1所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件包括: 一個(gè)包含第一燒結(jié)碳化物的第一區(qū)域，該第一燒結(jié)碳化物包括位于一種金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)包含金屬碳化物硬質(zhì)顆粒的分散相，該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鉬、鈀、錸、銠和釕中的至少一者，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的重量是0.1至10重量百分比；以及 一個(gè)包含第二燒結(jié)碳化物的第二區(qū)域，該第二燒結(jié)碳化物包括位于一種金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)包含金屬碳化物硬質(zhì)顆粒的分散相，該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
18.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
19.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
20.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.1至10重量百分比的釕。
21.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括不大于一個(gè)雜質(zhì)濃度的釕。
22.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑不包括釕。
23.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物和該第二燒結(jié)碳化物各自單獨(dú)地包括: 一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及 一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者。
24.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一區(qū)域包括該切削鑲件的一個(gè)工作部分。
25.如權(quán)利要求24所述的鉆地用切削鑲件，其中該工作部分包括選自以下各項(xiàng)的一種形狀:卵形、彈道形、鑿子形、多拱形、以及圓錐形。
26.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中: 該第一燒結(jié)碳化物的分散相包括碳化鎢，并且該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷；并且 該第二燒結(jié)碳化物的分散相包括碳化鎢，并且該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷。
27.如權(quán)利要求17所述的鉆地用切削鑲件，其中該切削鑲件被適配成用于與旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的至少一者一起使用。
28.—種鉆地用切削鑲件，包括:一個(gè)包含第一燒結(jié)碳化物的工作部分，該第一燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢，以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及 選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比；以及 一個(gè)包含第二燒結(jié)碳化物的本體部分，該第二燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、鉻、釩、鋯、鉿、鉭、鑰、鈮以及鎢，以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及 該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
29.如權(quán)利要求28所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
30.如權(quán)利要求28所述的鉆地用切削鑲件，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
31.如權(quán)利要求28所述的鉆地用切削鑲件，其中 該第一燒結(jié)碳化物的分散相包括碳化鎢；并且 該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷。
32.如權(quán)利要求31所述的鉆地用切削鑲件，其中 該第二燒結(jié)碳化物的分散相包括碳化鎢；并且 該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷。
33.一種鉆地用鉆頭，包括: 一個(gè)鉆頭本體；以及 至少一個(gè)鉆地用切削鑲件，該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件包含一種金屬粘結(jié)劑，該金屬粘結(jié)劑包括選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比。
34.如權(quán)利要求33所述的鉆地用鉆頭，其中該燒結(jié)碳化物包括: 一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢；以及 一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.1至10重量百分比的釕，以及鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者。
35.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
36.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該金屬粘結(jié)劑包括一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
37.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該燒結(jié)碳化物包括2至40重量百分比的該金屬粘結(jié)劑以及60至98的重量百分比的該分散相。
38.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該分散相的硬質(zhì)顆粒包括以下各項(xiàng)中的至少一種:碳化鈦、碳化釩、碳化鉻、碳化鋯、碳化鈮、碳化鑰、碳化鉿、碳化鉭以及碳化鎢。
39.如權(quán)利要求34所 述的鉆地用鉆頭，其中該分散相的硬質(zhì)顆粒包括碳化鎢。
40.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該金屬粘結(jié)劑包括鈷和釕。
41.如權(quán)利要求33所述的鉆地用鉆頭，其中該鉆地用鉆頭是旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的一者。
42.如權(quán)利要求34所述的鉆地用鉆頭，其中該鉆地用鉆頭是旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的一者。
43.如權(quán)利要求33所述的鉆地用鉆頭，其中該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件包括: 一個(gè)包含第一燒結(jié)碳化物的第一區(qū)域，該第一燒結(jié)碳化物包括分散在一種金屬粘結(jié)劑中的多個(gè)金屬碳化物顆粒，該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括選自下組中的至少一種元素，該組由以下各項(xiàng)組成:鉬、鈀、錸、銠和釕，其中在該金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比；以及 一個(gè)包含第二燒結(jié)碳化物的第二區(qū)域，該第二燒結(jié)碳化物包括分散在一種金屬粘結(jié)劑中的多個(gè)金屬碳化物顆粒，其中該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
44.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.1至10重量百分比的釕。
45.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
46.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
47.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑不包括釕。
48.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中: 該第一燒結(jié)碳化物包括碳化鎢顆粒，并且該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷；并且 該第二燒結(jié)碳化物包括碳化鎢顆粒，并且該第二燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷。
49.如權(quán)利要求43所述的鉆地用鉆頭，其中該鉆地用鉆頭是旋轉(zhuǎn)式鉆地用牙輪鉆頭和沖擊式鉆頭中的一者。
50.一種鉆地用鉆頭,包括至少一個(gè)鉆地用切削鑲件，該至少一個(gè)鉆地用切削鑲件包括: 一個(gè)包含第一燒結(jié)碳化物的工作部分，該第一燒結(jié)碳化物包括一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一種過渡金屬是選自:鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鑰、鉿、鉭、以及鎢，以及一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及 鉬、鈀、錸、銠和釕中的至少一者，其中該金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度 基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量是0.1至10重量百分比；以及 一個(gè)包含第二燒結(jié)碳化物的本體部分，該第二燒結(jié)碳化物包括 一個(gè)分散相，該分散相包括含有至少一種過渡金屬的金屬碳化物硬質(zhì)顆粒，該至少一 種過渡金屬是選自:鈦、鉻、釩、鋯、鉿、鉭、鑰、鈮以及鎢，并且 一種金屬粘結(jié)劑的連續(xù)相，該金屬粘結(jié)劑包括 鈷、鈷合金、鎳、鎳合金、鐵和鐵合金中的至少一者，以及 一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度小于該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑中的鉬、鈀、錸、銠和釕的組合濃度。
51.如權(quán)利要求50所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.1至10重量百分比的釕。
52.如權(quán)利要求50所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.3至7重量百分比。
53.如權(quán)利要求50所述的鉆地用鉆頭，其中該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括在該金屬粘結(jié)劑中的一個(gè)組合濃度的鉬、鈀、錸、銠和釕，該組合濃度基于該第一燒結(jié)碳化物的總重量為0.5至5重量百分比。
54.如權(quán)利要求50所述的鉆地用鉆頭，其中 該第一燒結(jié)碳化物的分散相包括碳化鎢；并且 該第一燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑包括鈷。
【文檔編號】C22C29/06GK103946405SQ201280051221
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月1日
【發(fā)明者】J·J·歐克斯, P·K·莫錢達(dá)尼, G·B·柯林斯, O·O·埃索, J·L·約翰遜 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司