電鍍金剛石鉆頭電鍍機理

人造金剛石在鍍液中吸咐了大量的 Ni 2+ 、Co2+，通電后，Ni2+ 、 Co2+ 在陰極上還原 成 Ni、 Co原子，這些 原子 一部分在金剛石表面結(jié)晶，以金屬鍵與金剛石顆粒中的觸媒元素結(jié)合，另一 部分與胎體金屬共沉積，形 成較強的金屬鍵，同時由于金剛石表面的吸咐Ni 2+ 、 Co 2+ 存在 ，導(dǎo)致了陰極結(jié)構(gòu)發(fā)生變化:Fe- Ni( Co)電極 → Fe- Ni ( Co) - Co電 極→ Fe- Ni( Co) - C- Ni( Co)電極，金剛石參與了電極反應(yīng)。因此在電鍍過程中，人造 金剛石在化學(xué)和電化學(xué)中被結(jié)合，在陰極鍍層上形成工作層，金剛石與沉積金屬間有明顯的鍵價結(jié)合，金剛石與沉 積金屬結(jié)合更為牢固 。

鉆頭胎體是在電鍍槽里被一層一層鍍覆在鉆頭體上，電鍍覆蓋電解金屬的同時，撒布金剛石顆，金剛石就被包裹在電鍍金屬層里。長時間的反復(fù)補砂和鍍覆就形成了鉆頭的工作層。電鍍時鉆頭鋼體也采用塑料模具定型，使鍍層沿鉆頭軸線方向增長，并保證胎體的內(nèi)外徑尺寸等。電鍍金剛石鉆頭所用的金剛石多是人造金剛石，鉆頭胎體的成分主要是鎳，與普通孕鑲金剛石鉆頭有相同的適用條件 。

鉆頭電鍍的目的就是通過使鉆頭胎體金屬晶粒細(xì)化、組織致密以及使胎體金屬中滲入異類金屬原子造成各種形式的晶格畸變等合金化的途徑來強化胎體金屬，這些都會使鍍層或胎體金屬晶粒位錯移動阻力增大， 導(dǎo)致金屬材料變形抗力的提高，亦即強度提高 。

電鍍金剛石鉆頭是利用電鍍原理，使沉積金屬(合金)將金剛石顆粒包鑲在鉆頭鋼體上形成牢固耐磨的工作層(胎體)而制成的鉆頭 。

(1)前期處理對鉆頭質(zhì)量的影響

電鍍金剛石鉆頭的質(zhì)量與生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)息息相關(guān) , 而前處理是制備電鍍鉆頭的一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié) 。 其主要的目的是除去鉆頭鋼體上的油污和鐵銹 , 其處理的好壞直接關(guān)系到鍍液的穩(wěn)定性 、鉆頭是否掉塊和鉆頭胎體的耐磨性等 。

(2)工藝參數(shù)的影響

制造過程中的工藝參數(shù)主要有鍍液成分、鍍液溫度、pH 值和電流密度等均會對鉆頭質(zhì)量造成影響 。

(1)在低溫下(低 于40℃ )進行整個鉆頭制作過程，對金剛石無熱損傷作用，保持金剛石的原始強度，有利于充分發(fā)揮人造金剛石特性;

(2)通過調(diào)節(jié)鍍液成分和控制制造工藝，改變沉積金屬層 (胎 體)組分，調(diào)整鉆頭的工作性能，有利于提高鉆頭的適應(yīng)性和綜合性能 。

內(nèi) 容 簡 介

本書是作者近20年來在電鍍金剛石鉆頭制造方面的理論研究和生產(chǎn)實踐

的總結(jié)。主要內(nèi)容有:電鍍金剛石鉆頭原理，鎳鈷和鎳錳胎體金剛石鉆頭，堅

硬、致密、"打滑"地層用電鍍金剛石鉆頭，繩索取心電鍍金剛石鉆頭，復(fù)合

片電鍍金剛石鉆頭及電鍍PDC石油鉆頭的研制過程及其使用方法，鉆進性能，

質(zhì)量測試方法及在國內(nèi)外推廣實驗情況。本書題材新穎，圖文并茂，實用易

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專業(yè)師生無疑具有較高的參考價值。