电镀金刚石钻头基体性能与电镀工艺关系的研究

电镀金刚石钻头基体性能与电镀工艺关系的研究

一、电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究(论文文献综述)

陈洋,高玉彬[1](2021)在《提高电镀金刚石钻头质量的试验研究》文中研究表明分析了普通电镀金刚石钻头在方法上存在的不足,镀层内存在的针孔和产生的节瘤难以避免,明显地影响电镀钻头的适应范围和钻进经济技术指标。为此,试验研究二次成型工艺技术提高电镀钻头的保径效果;试验研究阴极移动方法去除镀层中的氢气泡和针孔。经检测表明,两种方法都取得了明显效果,镀层致密而平整,钻头胎体力学性能有明显提高。该试验研究为提高电镀金刚石钻头质量提供了良好的技术支持,具有实际应用价值。

李成龙[2](2020)在《固体润滑剂对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响研究》文中研究表明经济社会的快速发展对孕镶金刚石钻头工具提出了新的要求。建筑装修改造及切削加工领域常用的孕镶金刚石钻头在使用过程中,出于对现场环境和人员健康的考虑,要求尽量减少或不使用切削液,造成钻头因热损伤而使用寿命缩短。地质钻探领域,随着常规资源逐渐消耗殆尽,钻探目标正朝着非传统领域迈进,所面临的一个主要问题同样是孔底高温造成的钻头寿命缩短。上述问题本质上是孕镶金刚石钻头表面微观层面的摩擦磨损问题。自润滑复合材料技术有着丰富的研究与应用,能在元件工作过程中自主地降低摩擦系数和磨损,提高工件寿命。自润滑复合材料的功能机理与孕镶金刚石钻头在微观层面的工作原理十分匹配。理论上,自润滑功能的引入能够提高钻头的使用寿命,同时不影响其正常的切削钻进功能。目前,对于自润滑孕镶金刚石钻头的研究为数不多,仅有的一些研究均为以胎体试样为研究对象、以普通低温固体润滑剂为添加剂的初步研究,缺乏对整只钻头在钻进条件下的研究与分析,且在固体润滑剂的选型和对自润滑孕镶金刚石钻头复合材料性能的研究方面,没有针对干作业、真空等散热条件差的工况环境。基于此,本文开展固体润滑剂对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响研究,主要研究内容包括:(1)针对极端高温孔底工作环境,结合钻头在制备过程中面临的高温条件,选取合适的高温固体润滑剂类型;(2)采用所选取的几种固体润滑剂,制备相应的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,研究固体润滑剂浓度对胎体力学和摩擦学性能的影响;(3)采用优选的固体润滑剂类型及浓度,制备自润滑微型钻头试样进行钻进试验,研究固体润滑剂浓度对钻进性能的影响;(4)结合化学镀领域相关知识,制定所优选的固体润滑剂(Ca F2)表面改性试验方案,通过对比试验确定最佳方案;(5)采用改性固体润滑剂和金刚石,研究改性粉末对胎体力学性能及钻头钻进性能的影响;(6)通过改变泵量,研究散热条件对普通钻头、所优选的自润滑钻头及所优化的自润滑钻头钻进性能的影响;(7)利用显微及物质成分分析设备对试样进行分析,从物质性质和微观结构角度揭示试验现象的微观机理。通过上述研究内容,得出了一系列结论。选取了中温固体润滑剂Mo S2和WS2,高温固体润滑剂Ca F2和h BN,分别制备了针对常规条件的WC基胎体试样和针对高温条件的Fe基胎体试样。力学试验表明:固体润滑剂浓度的提高普遍降低了胎体与拉张强度有关的力学性能;硬度的变化随胎体和固体润滑剂种类而异;固体润滑剂的添加能一定程度上提高胎体的密实度;胎体密实度与硬度存在一定的正相关性。摩擦学试验显示:摩擦系数均随固体润滑剂浓度的提高而单调递减,部分胎体实现了耐磨性的提高;Ca F2的自润滑性能随温度升高而提高。显微分析表明:除h BN组外,其余胎体表面磨损情况均大幅改善;这与胎体表面生成的固体润滑膜和摩擦反应生成的具有润滑性能的新物质有关。WS2和Ca F2分别为两个温度梯度下表现最佳的固体润滑剂,以之制备了WC基自润滑微型钻头,进行了钻进试验。结果表明,自润滑钻头在机械钻速方面均超过普通钻头;随着WS2浓度的提高,机械钻速有所提高,但使用寿命大幅缩短;随着Ca F2浓度的提高,钻头寿命逐渐提高,而机械钻速略有降低。显微分析表明,Ca F2含量的增多令钻头表面磨损状况大幅改善,而WS2含量的增多令钻头表面磨损加剧。基于此,选用Ca F2制备针对高温条件的Fe基自润滑微型钻头,进行了钻进试验,试验结果与WC基钻头类似。以性能最优的Fe基自润滑钻头和普通Fe基钻头进行不同散热条件下钻进性能的对比研究,发现随着散热条件的恶化,前者寿命普遍高于后者,且寿命的降低幅度更小。研究了对Ca F2粉末表面化学镀Ni的工艺方法,取得了较好的镀覆效果。采用改性粉末制备胎体试样和微型钻头进行了力学和钻进试验,结果表明Ca F2和金刚石的表面改性均能提高胎体与拉张强度有关的力学强度,进一步提高钻头寿命。优化后的自润滑钻头寿命较优化前提高了8.03%,较普通钻头提高了13.42%;但金刚石出刃高度有所降低,相应的机械钻速较优化前降低了2.46%。研究了散热条件对优化后的自润滑钻头钻进性能的影响,发现随着散热条件的降低,优化后的自润滑钻头寿命进一步提高,钻头寿命的降低幅度进一步减小。本文的创新点为:(1)以钻头为研究对象研究自润滑孕镶金刚石钻头课题;(2)确定了适用于孕镶金刚石钻头的高温固体润滑添加剂类型及浓度;(3)揭示了几种固体润滑剂对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响规律,分析了其微观机理;(4)优化了自润滑孕镶金刚石钻头的制备工艺,提高了自润滑表现;(5)揭示了散热条件对自润滑孕镶金刚石钻头性能的影响规律,表明了自润滑孕镶金刚石钻头在干作业等高温工况条件下的优势。本文是对自润滑工艺引入孕镶金刚石钻头领域的进一步尝试,也是对自润滑孕镶金刚石钻头相关课题研究的进一步推进,形成了关于自润滑孕镶金刚石钻头的高温固体润滑剂选型、钻头制备、研究分析与优化改进的方法和思路。本文的研究方法和成果可以为自润滑孕镶金刚石钻头的设计和改良方案提供理论依据,也可作为特殊工况条件下钻进作业的相关技术储备。

杨航城[3](2020)在《小直径不锈钢管表面金刚石微颗粒埋砂电镀刀具基础研究》文中提出近年来,国家对航空航天事业大力发展,对航空材料及其加工愈发重视。越来越多新型材料被应用到航空领域,如:微晶玻璃、碳纤维复合材料及颗粒增强金属基复合材料等,逐步得到广泛应用。但对这些新型材料进行精密小孔加工时,对小直径刀具也提出了更高的性能要求。电镀制备的小直径不锈钢管金刚石刀具有良好切削性能,且制备简易方便,但在切削过程中存在镀层脱落等结合强度低和刀具耐磨性差等问题。针对这些问题,本文研究了0Cr18Ni9不锈钢基体前处理,提出阳极活化前处理和闪镀工艺以增强镀层与基体的结合状态;同时,从刀具胎体材料性能需求出发选择镍钴合金胎体,并优化胎体金属的制备工艺参数,确保刀具胎体金属具有高硬度与高耐磨性;选择合适的磨粒前处理方式与电镀工艺参数,保证小直径刀具金刚石含量及良好的磨粒与胎体结合强度,充分发挥磨削作用。论文研究的主要内容包括以下几个方面:1)针对小直径不锈钢管金刚石刀具镀层结合强度差的实际问题,研究了0Cr18Ni9不锈钢的镀前处理工艺,并确定相应的工艺参数。试验分析表明:氨基磺酸浓度为150g/L、电解液温度35℃下具有较高的阳极极化程度,较适合阳极电解活化;在电流密度300A/dm2、电解时间60s时,不锈钢基体表面致密氧化膜去除,晶粒露出。经过电镀镍后,通过热震试验和划格试验,镀层未有脱落起皮现象,与基体具有较好的结合强度;在盐酸浓度80ml/L和氯化镍浓度280g/L时,闪镀阴极极化程度最大;在上述前处理基础上,通过多次循环热震试验验证镀层与基体之间具有良好的结合强度。2)针对小直径电镀金刚石刀具胎体结合剂易磨损的不良现象,对刀具胎体材料进行优化。首先,依据镍基二元合金显微硬度等力学性能,选择低钴含量的镍钴合金作为刀具胎体材料。从镀层微观形貌及结构,探究阴极电流密度、氨基磺酸钴浓度、镀液温度、镀液p H值及糖精钠浓度等对镍钴合金镀层表面形貌、镀层成分及微观结构的影响。从镀层的力学性能角度,探究阴极电流密度、氨基磺酸钴浓度、镀液温度及糖精钠浓度对镍钴合金镀层显微硬度、耐磨性能及磨损形貌的影响。综合试验分析结果,优化电镀胎体材料的工艺参数为:电流密度2A/dm2,氨基磺酸钴浓度14g/L,镀液温度35℃,p H值为3.5,糖精钠浓度0.5g/L时,可获得具有高硬度、良好耐磨性的刀具胎体合金。3)进行了电镀小直径不锈钢管金刚石刀具工艺研究,探究了不同金刚石前处理对刀具表面形貌及与胎体结合强度的影响。分析表明,经过强氧化处理的金刚石磨粒与镍钴合金胎体结合较为紧密,且复合镀层表面分布较为均匀,而只经过净化处理的金刚石结合强度较弱。表面金属化的金刚石磨粒易导致团聚、叠层及结合力差等不良现象。4)搭建了公转-自转复合运动电镀加工装置。研究了不同电镀刀具工艺参数,包括埋砂阴极电流密度、埋砂时间、加厚时间对刀具形貌、磨粒含量及磨削性能的影响。研究表明,埋砂阴极电流密度2A/dm2可避免烧焦现象,埋砂时间15min和加厚时间90min下,可保证刀具端面较高磨粒含量与磨粒分布均匀性,同时具有良好的磨削性能,充分发挥磨粒作用,提高刀具使用寿命。5)根据以上研究成果,进行小直径刀具样件制备,通过钻孔试验,验证了本研究改进的工艺流程的有效性,可缓解电镀刀具目前存在结合强度低、耐磨性差与使用寿命低等问题。

王星星,李帅,龙伟民,纠永涛,钟素娟,贾连辉,杜全斌,上官林建,黄莹华[4](2019)在《电化学方法制备金刚石工具的胎体材料性能研究》文中认为金刚石工具因其超强的加工能力,在石材、地质、陶瓷、机械、电子领域被广泛应用,研究电镀用胎体材料性能对提高金刚石工具的使用寿命和加工效率具有重要意义。本文从胎体材料合金化、复合化和细晶化3个方面对近20年来有关电镀金刚石工具胎体性能改进方面的报道进行了综述,提出了目前胎体材料性能改进方面存在的问题,并对其今后研究的重点提出了展望和建议。

张艺媛[5](2018)在《电镀金刚石钻头胎体性能及钻头钻进性能定量研究》文中研究指明作为一种重要的金刚石工具,电镀金刚石钻头已经过四十多年的发展,其制造水平有了很大的提高,但还存在着许多问题。例如:缺少较好的钻头质量评价体系来表征胎体、金刚石、地层三者之间的匹配关系;对胎体材料性能缺少全面的认识,并未正真建立胎体材料性能和钻头钻进性能的直接联系;对金刚石和胎体材料的协同磨损规律认识模糊,缺少定量研究。本文目的是厘清胎体材料性能与钻头钻进性能之间的关系,确定影响钻头钻进性能的决定性因素,为胎体材料的选择、研发和钻头的优化设计提供理论依据,进而拓宽电镀金刚石钻头的应用。本文针对镍、钴和镍钴合金这三种电镀金刚石胎体材料,设计了10组镀液配方,制作了片状和柱状金属镀层试样。首先,对比了三种胎体材料显微形貌、硬度、塑性系数、抗拉强度的差异。通过摩擦磨损实验确定了胎体的磨损性能,并分析了胎体每项基本力学性能对胎体耐磨性的影响规律及关联度。然后,制作了10组电镀金刚石钻头,针对坚硬致密中等研磨性的花岗岩进行了室内微钻实验,记录了每组钻头的钻进时效。利用激光扫描共聚焦显微镜,对比了每个钻头的磨损形貌并采集了唇面磨损形貌三维点云数据。采用投影法对点云数据进行处理和计算,得到了每个钻头单位进尺的胎体材料磨损量。最后,通过多元线性回归统计分析方法,建立了胎体性能和钻头钻进性能之间的关系,并利用灰色关联分析法得出每项胎体性能与钻头钻进性能的关联度。经过胎体性能测试、微钻试验和计算,主要得到了以下结论:胎体材料的硬度与胎体材料的微观形貌显着相关,镀层颗粒尺寸越细,胎体材料的显微硬度越大。无添加剂镍基、钴基和镍钴合金胎体材料的硬度最小,而加入添加剂(缬氨酸、糖精等)后的三种胎体材料镀层颗粒均得到细化,硬度增加。胎体材料的塑性与硬度大体上负相关,无添加基础镍基和镍钴合金胎体材料的塑性系数最大。加入添加剂后的三种胎体材料的塑性系数大幅下降,均不超过2。胎体材料的摩擦磨损机理主要为表面疲劳磨损和磨粒磨损,磨损机理由材料自身硬度、塑性、工况和对磨材料共同决定。无添加镍基和镍钴合金胎体材料的耐磨性最弱,加入添加剂后耐磨性增强。三组钴基胎体材料的质量损失都较小,耐磨性较强。胎体材料的硬度、塑性系数和抗拉强度这三种性能与胎体材料的磨损性能的相关性系数为0.800,仅根据以上三种胎体性能不足以准确描述胎体材料耐磨性的差异。三项性能中,抗拉强度是决定胎体耐磨性强弱的最主要因素,其次是硬度及塑性。10组钻头的唇面磨损形貌受到胎体材料自身硬度、弹塑性和耐磨性大小的显着影响。无添加镍基、镍钴合金钻头磨损形貌以平行于滑动方向的塑性犁沟为主;6组加入添加剂的胎体材料性能以硬脆性为主,磨损表面以带有金属光泽的擦痕形貌为主,并能观察到明显剥落坑。无添加基础镍基、钴基和镍钴合金钻头相较于同种类中有添加剂的钻头,均表现出更高的钻进时效。金刚石出刃高度大体上与钻进时效正相关。无添加镍基础钻头对本文采用的坚硬致密中等研磨性花岗岩的适应性最好,胎体磨损速度最快、金刚石出刃程度最高,钻进效率最快。硫酸钴20g/L加糖精镍钴合金钻头与岩石适应性最差,胎体磨损速度最慢,钻进效率最低。胎体材料性能与钻头钻进性能相关性高度显着,相关性系数高达0.988。单位进尺胎体磨损量、塑性和耐磨性是钻头钻进性能的三个最显着影响因素。

彭雨[6](2018)在《钎焊烧结金刚石钻头的试验研究》文中研究说明多层钎焊金刚石钻头因为其高效的钻进效率和较长的使用寿命而被大量的应用在各行各业,钻头在使用过程中需要胎体的磨损速率和金刚石的出刃速率存在合适的比例关系,才能达到最大的钻进效率和最长的使用寿命,本文主要通过“ZHR-15Q真空活化钎焊烧结机”,烧结36×20.5-7B/M841、36×20.5-11B/M841、36×20.5-11W/M841三种微型钻头(以下简称7B、11B、11W),并进行室内微钻试验、SEM扫描电镜以及EDS能谱分析,通过对样块的硬度、金相和摩擦磨损试验,优化钻头烧结工艺和配方。本文的主要结论如下:(1)在微钻试验条件下,金刚石钻头7B、11B的钻进效率分别达到了1.188m/h和0.936m/h,表明加入WC颗粒的11B钻头耐磨性优于7B钻头,但7B钻头易于出刃,钻进效率较高。(2)SEM、EDS分析表明,钎焊烧结金刚石钻头在扫描电镜下至少放大3500倍观察时,胎体与金刚石颗粒结合良好,未见缝隙;钻头的出刃率分别为86.736%、84.046%,脱落率分别为3.332%、1.304%。(3)面扫描分析发现,金刚石颗粒边界处或一定区域内存在Cr元素的富集,实现了金刚石与胎体的化学冶金结合。(4)摩擦磨损试验发现,摩擦系数有一个从不规则变为规则的过程;由于WC颗粒的存在,11B钻头胎体的摩擦系数上下偏差值最大;11W钻头由于胎体硬度较大而摩擦系数上下偏差值较小。

孙永强[7](2017)在《金刚石钻头的特性分析与钎焊金刚石钻头的研制》文中认为通过对国内外应用金刚石钻头分析以及对感应钎焊烧结金刚石钻头胎体显微硬度和摩擦磨损性能的研究,在真空钎焊烧结机中设置了烧结温度为1000℃的2种不同烧结温度曲线,钎焊烧结三种不同配料的金刚石钻头,并对烧结后的钻头进行出刃和电镜分析。本文主要得到以下结论和进展:(1)通过对国内外应用金刚石钻头断口的电镜扫描和胎体的能谱分析,国内钻头BB和TB胎体都为Fe基合金,国外钻头HB4胎体为Cu-Sn基合金,钻头HB10胎体为Ag-Cu基合金;四个钻头都是通过机械包镶的形式来增强对金刚石的把持力,并通过不同的胎体高度、唇面设计、胎体硬度、金刚石浓度等来适应不同的地层需要;通过对金刚石颗粒的腐蚀分析,钻头BB和钻头HB4通过在金刚石颗粒表面镀覆W的方法,来增强胎体对金刚石的润湿性,有效预防了在烧结过程中金刚石表面由于温度过高而导致的石墨化。(2)对M7、M11、M50三种含有不同硬质相金属和黏结金属胎体进行显微硬度实验,胎体平均显微硬度分别为238.35HV、302HV、289.18HV;在同等条件的摩擦磨损实验中,三种胎体的磨损量分别为114mg、34.5mg和59.5mg;可以发现添加一定的硬质相金属和黏结金属不仅改变胎体的平均硬度值,也获得不同耐磨性能的胎体;通过对钎料层与钢基体接合处的研究,钎料层与钢基体在接合处形成较好的结合层,提高了钻头的使用寿命。(3)在真空钎焊烧结机中设置不同的温度曲线,烧结三种不同配料的钻头,并对出刃后的钻头进行电镜扫描分析发现,烧结钻头的钎料均实现与金刚石的化学冶金结合,并沿着金刚石表面爬升,对金刚石润湿性较好,且金刚石颗粒形貌完整,磨粒出露度较高。(4)在金刚石钻头在钎焊过程中,各主要元素在钎焊过程中存在一定的迁移规律,Cr元素向金刚石表面偏聚,并与金刚石生成碳化铬的化合物,碳化铬的生成是胎体对金刚石把持力增大的主要原因。

李梦[8](2017)在《无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头研究》文中研究说明资源是保障国家经济长期稳定发展的物质基础,随着浅层资源的日益枯竭,深部钻探的兴起,说明深层勘探开发势在必行。如何提高深井钻探效率和节约钻探成本,这就对井下钻探机具质量和性能的要求愈发严格。钻头在钻探技术系统中一直处于核心地位,其钻进速度和工作寿命是节约钻探成本和提高钻进效率的关键因素,然而钻头的钻进速度和工作寿命往往难以实现同步提高。针对硬岩地层钻进、特别是坚硬打滑地层钻进,为提高孕镶金刚石钻头在这类地层中的的钻进速度和工作寿命,以仿生学基本理论为指导,本文设计了一种无硬质相胎体仿生异形齿孕镶金刚石钻头。本文主要研究工作和相关结论如下:(1)针对坚硬打滑地层钻进,根据岩石特点、仿生异型齿结构要求和钻头胎体性能要求,提出了无硬质相胎体孕镶金刚石钻头配方。无硬质相胎体配方是以铁、镍和铜合金为主,不含钨、碳化钨、碳化钛等高熔点、高硬度的金属或合金的孕镶金刚石钻头胎体配方。针对无硬质相胎体孕镶金刚石钻头配方中存在的金刚石氧化、碳化、热损伤和腐蚀的问题,通过添加微量元素硼进行改善。研究结果表明:含硼无硬质相胎体孕镶金刚石材料中,硼易吸附于金刚石表面,减弱了高温和氧对金刚石的损伤,减少了铁对金刚石的刻蚀,改善了胎体和金刚石的界面结合情况,提高了无硬质相胎体孕镶金刚石材料的性能。(2)针对坚硬打滑地层钻进,根据岩石特点和仿生钻头结构要求,选取穿山甲爪趾作为仿生原型,设计了高胎体可再生仿生异型齿钻头的单齿结构。通过观察、分析穿山甲爪趾形态、结构及功能,提取穿山甲爪趾的仿生模型,并建立仿生钻头单齿模型。通过力学计算优化柱齿的高径比和阶梯的高宽比两个关键结构参数。利用ANSYS模拟分析了岩石在静载作用下,因仿生异型齿钻头和常规阶梯钻头作用而产生的应力的变化。结果说明:在柱齿直径和阶梯齿的宽度确定的条件下,柱齿的高径比与岩石的泊松比有关,阶梯齿的高宽比与岩石的摩擦系数有关。此外,相同的载荷作用下,相比于普通阶梯钻头单齿,仿生异型齿钻头单齿作用的岩石表面应力大,更易破碎岩石。(3)为获得满足结构和高度设计要求的仿生异型齿孕镶金刚石钻头,采用石墨和陶土两种方法制备了仿生异型齿孕镶金刚石钻头的模具,并通过无压浸渍工艺制备钻头,避免了热压烧结对钻头齿形结构和工作层高度的限制,制备出的仿生钻头成型度好,钻头结构、性能满足设计要求。(4)完成了无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头的钻进试验。室内微钻试验说明含硼无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头使用性能良好。现场试验中,相比同地层用其他孕镶金刚石钻头,仿生异型齿钻头的钻进速度提高了2097.5%,工作寿命提高了12倍。无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头高钻速长寿命主要是因为:材料方面含硼无硬质相胎体保护了金刚石的强度和切削能力,其耐磨性匹配金刚石的磨损,提高了金刚石的自锐能力,提高了金刚石工作效率;结构方面异型齿结构改变了岩石的受力状态、增加了岩石破碎自由面、岩石容易被破碎,高胎体结构延长了钻头使用寿命,自再生结构实现了钻头的自锐、稳定钻头在钻进过程中的碎岩效率。本文设计的无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头,在工程实践中取得了初步效果,整体上实现了钻头机械钻速和工作寿命的同步提高,对后续仿生钻头的设计优化及应用具有实际的指导意义。

田永常[9](2014)在《直流电镀铁基金刚石钻头制造工艺与机理研究》文中研究说明尽管钻头成本在整个钻探成本中所占的比例不高,但钻头质量直接影响钻进的效率和钻孔质量,因此钻头在钻探中起着非常重要的作用,尤其是在深孔钻进中或在坚硬致密地层钻进中。自发明以来,电镀孕镶金刚石钻头的制造水平有了很大的提高,电镀法作为孕镶金刚石钻头的制造方法之一在钻头生产中占有重要的地位。目前,电镀金刚石钻头的研究主要围绕镍基胎体,着重于镀液配方的改良、电镀工艺参数的优化或电镀环境的改变(外加磁场、超声搅拌等),从而获得不同性能的胎体材料,以满足钻进不同地层的需要。但总体而言,局限于镍基胎体材料性能的变化范围,电镀镍基金刚石钻头的应用范围相对较窄,钻进时效相对较低。因此,进行新型胎体材料电镀金刚石钻头的研究对于拓宽电镀金刚石钻头的适用地层范围将是非常有必要的。电镀铁具有沉积速度快、镀厚能力强、镀层硬度和耐磨性高等优点,而且价格低廉,污染少,因此在机械零部件尺寸修复、电铸模具和制造铁箔等方面得到了广泛应用。近年来,已扩展到磁性镀层、纳米镀铁层、功能复合镀层等领域。但当前的镀铁工艺中存在镀液稳定性差、镀层内应力大、复合镀层制备困难等问题。鉴于电镀金刚石钻头及其它电镀金刚石工具的广‘泛应用和我国丰富的铁矿资源,本文主要针对普通镀铁在镀液配方和工艺方面的不足,研究电镀铁基金刚石钻头的镀液配方、铁的电沉积机理和钻头制造工艺,掌握铁基胎体的硬度、耐磨性等性能与镀液配方、电镀工艺参数之间的相互关系,了解铁基钻头对坚硬致密岩层的适应性,在提高电镀铁基金刚石钻头在适应地层钻进综合效益的基础上降低电镀金刚石钻头的生产成本。在镀铁溶液稳定性方面,考虑到在与空气接触的镀液中Fe2+会被氧化成Fe3+是一个不可避免的事实以及电镀金刚石钻头生产操作步骤的实际,本文选择加入络合剂,选择性络合镀液中出现的Fe3+,以降低其在镀液中的含量,防止Fe3+对镀层性能的负面作用的研究思路。通过滴定试验、镀液颜色观察和试镀,认为F-离子对镀铁溶液的稳定性有明显作用,同时有利于获得低内应力的镀层。在分析金刚石颗粒难以与铁镀层共沉积原因的基础上,通过正交试验解决了金刚石与镀铁层的复合沉积问题。确定的最优上砂工艺条件为:镀液pH值3.0,阴极电流密度1.0A/dm2,十二烷基硫酸钠(SDS)0.15g/L,氯化铵5.0g/L。上砂工序的顺利实现为电镀金刚石钻头的制造扫除了一个关键的障碍。铁沉积的电流效率采用铜库仑计法测定。镀液的分散能力采用远近阴极法测定。测试结果表明,氟化氢铵的加入,可以提高镀铁的电流效率和镀液的分散能力;随着电流密度的增大,镀铁的电流效率升高,镀液分散能力有一定的下降;随着镀液pH值的升高,镀铁的电流效率升高比较明显;氯化锰的加入对镀液的分散能力有较大的影响,但在试验范围内含氯化锰镀液之间的分散能力差异不大;在试验范围内,十二烷基硫酸钠的加入对镀液电流效率和分散能力都基本没有影响。铁沉积的阴极极化曲线采用线性电位扫描伏安法测定。铁沉积的成核过程采用电位阶跃计时电流法进行了研究,并计算了相关的结晶动力学参数。线性电位扫描实验结果表明,NH4HF2在镀铁中有去阴极极化的作用,MnCl2、SDS会增加铁沉积的阴极极化;随着镀液pH值的升高,铁的沉积电位正移。单电位阶跃计时电流实验结果及相关计算表明,在各种浓度的NH4HF2、MnCl2、SDS下铁在玻碳电极上的电结晶都经历了成核过程,都遵循三维瞬时成核机理,而且随着阶跃电位的负向增大,电流峰值Im增大,但对应该峰值出现的时间tm逐渐变短。随着镀液中稳定剂NH4HF2含量的增加,晶核垂直生长速率k’普遍增大,铁离子的扩散系数明显降低,达17%。相比于基础镀液,添加氯化锰后,晶核垂直生长速率k’也明显增大,扩散系数显着升高(74%)。加入SDS后,铁的晶体向外生长速率降低,二者的差别在较低的阶跃电位下表现更为明显,铁离子的扩散系数稍有降低。交流阻抗实验的结果与以上两种实验的结果相吻合,为相关论点提供了有力的论据。镀层的表面形貌采用扫描电子显微镜和激光共聚焦三维显微镜观察。对镀铁层的观察可以看到,采用直流电镀在普通镀铁溶液中获得的镀铁层整体上比较平整,镀层表面表现为连续的半球形小颗粒状组织,但镀层中存在明显的裂纹,而且分布有较多的由于氢气滞留造成的气孔;添加了润湿剂、降应力剂等之后获得的镀层的表面结构由细小的半球状变成了相对粗大的金字塔形,无气孔和裂纹等缺陷。镀层形貌的变化显示镀层的内应力得到了有效地降低,镀层脆性变小。通过对金刚石/铁复合镀层的观察,可见金刚石颗粒之间的镀铁层表面平整,而且镀层对金刚石颗粒的包镶紧密。金相分析、硬度测试和扫描电镜能谱分析结果证明,普通镀铁液中获得的镀铁层是一种单相纯铁组织,其间的黑色条纹是由于镀层内应力过大造成的显微拉裂纹。X射线衍射结果也表明,镀层中只含有铁,且镀层晶粒随镀液pH值的升高而变小,所得的镀铁层的晶粒大小在13~16cμm之间。此外,扫描电镜能谱线扫描分析结果表明,孔隙中含有较高浓度的C元素。C应该来白于基体材料45#钢,这说明该空隙是直达基体的,在镀层开始生长时此处就没有铁的沉积。镀层硬度采用显微硬度计测试。镀层耐磨性试验在MG-2000摩擦磨损试验机上进行,耐磨性以试样磨损前后的质量差,即失重来衡量。镀层上的磨痕采用激光共聚焦三维显微镜观察。试验范围内,氯化锰的加入对镀铁层的硬度基本没有影响,但对耐磨性的影响比较大,且随着氯化锰加量的增大,磨损量明显降低。以氯化亚铁和硫酸亚铁两者混合为主盐的镀液中获得的镀层的硬度高于从硫酸亚铁或氯化亚铁镀液中获得的镀层的硬度。阴极电流密度对镀层的硬度也有一定的影响,但影响有限,差别在50kg/mm2左右;随着电流密度的增大,镀层的磨损量降低,耐磨性增大。将镀件加热到150℃进行除氢处理并测试其显微硬度,结果发现:加热到150℃后不同电流密度下镀层的显微硬度差别减小,从而也说明了不同电流密度下镀层显微硬度的差异与析氢、渗氢有重要关联。镀液的pH值对镀层的显微硬度影响很大。随着镀液pH值从2.3升高到3.2,镀层显微硬度提高了约160kg/mm2,镀层的耐磨性也明显提高。在试验范围内,氯化铵对镀铁层硬度和耐磨性的影响都很小。镀层的内应力采用弯曲阴极法测试。测试结果表明,所得到的镀层均存在拉应力,且随着氯化锰含量、pH值、电流密度的增大,镀层的内应力都呈现出减小的趋势。这些因素对镀铁层内应力的影响可以用Panganov等提出的“内应力的热力学理论”来解释,即这些因素有促进镀层沿垂直于基体方向加快生长的作用,使晶体过剩的表面能减少,从而可使镀层中的拉应力降低。综合镀液性能、上砂工艺和镀层性能的相关试验结果,用于电镀铁基金刚石钻头制造的主要镀液成分和工艺参数推荐作如下选择:pH值选择2.9~3.2较为合理;上砂时推荐电流密度为0.9~1.0A/dm2,加厚镀电流密度可在1.6~3.0A/ddm2区间内根据需要选择;镀液的主盐采用氯化亚铁和硫酸亚铁的混合物;氯化锰含量应不低于12g/L,以保证镀层有一定的塑性,不至于出现碎裂的情况;十二烷基硫酸钠的加量选择0.10~0.15g/L;为满足镀液稳定性和上砂的需要,NH4HF2的加量为10~15g/L。鉴于直流镀铁层具有高硬度、较低耐磨性的特点,本文认为电镀铁基金刚石钻头在坚硬致密地层钻进中有比较优势,同时具有成本优势。室内钻进试验结果表明,与普通镀铁配方相比,利用本文配方和工艺做出的金刚石钻头钻进效率更高(时效达到2.3m/h);镀层在钻进中表现出一定的塑性并且对金刚石包镶效果不错,金刚石出刃效果良好,镀层结合力也满足要求。野外初步钻进试验结果表明,电镀铁基金刚石钻头在较坚硬地层钻进中具有较好的技术性能指标:相比于同工区的电镀镍基钻头,铁基钻头的平均钻进时效提高了34%,钻头寿命提高了16%左右。总的来说,本文通过试验研究和理论分析,确定了直流电镀铁基金刚石钻头制造所需的镀液配方和工艺,成功地解决了普通镀铁液稳定性不好、镀层内应力大、上砂困难等关键问题,并对铁的电沉积机理进行了一定程度的揭示,但在钻头内应力控制、镀层性能与金刚石参数、钻进规程参数匹配等方面有待于进一步深入研究。

刘志义[10](2013)在《低温低压条件下石墨/MoS2对金刚石钻头胎体磨损性能影响的试验研究》文中研究表明人类对太空资源的开发已经日渐被提上日程,如何在太空中长期高效率的钻进是太空资源开发首先要解决的问题。长期的地球钻探实践表明,金刚石钻进是一种快速有效的钻进方法,然而在太空中无法找到合适的液体作为冲洗介质,钻进过程中必然产生大量的摩擦热造成金刚石热损伤。针对该问题,本文提出了自润滑孕镶金刚石钻头的设想,即在钻头胎体中添加固体润滑剂,使其在钻进岩石的过程中降低摩擦系数,减少摩擦热的产生,从而降低金刚石的热损伤。考虑到月球和火星表面的温度压力特征及玄武岩在月球和火星上分布的广泛性,本课题主要研究在低温低压条件下含固体润滑剂的金刚石钻头胎体材料在干钻进玄武岩过程中的摩擦磨损特性及机理,并初步建立自润滑孕镶金刚石钻头的设计理论。课题的研究不仅可为月球勘探、火星勘探等太空开发计划中的金刚石钻进工艺作技术准备,而且有助于提高地质勘探中孕镶金刚石钻头的使用性能,提高我国自产的丰富的中低档金刚石的应用范围和利用率,减少对进口高档金刚石的依赖。本文为了设计自润滑孕镶金刚石钻头胎体的配方,首先根据自润滑孕镶金刚石钻头的制作工艺以及低温低压(真空)的使用环境条件选取合适的固体润滑剂。综合比较各类固体润滑剂性能,石墨是一种比较理想和普遍的固体润滑剂材料,在热压烧结过程中不会氧化,也不会与胎体材料发生反应。另外,MoS:的摩擦系数在真空中与空气中没有多大差别,甚至更小一些,且不需要气体和水蒸气来保持润滑,所以特别适宜于宇航应用。因此,本文选择石墨和二硫化钼两种润滑剂,并且针对其不同的性能,采用热压法制造石墨复合胎体材料,而为了避免二硫化铝在高温烧结时丧失其润滑性则采用复合电镀法制造二硫化钼复合胎体材料。本文在基于前人关于固体润滑剂增强胎体复合材料的研究基础之上,进行石墨/MoS2自润滑孕镶金刚石钻头胎体材料与岩石对磨时的干摩擦学性能研究,主要研究内容包括四个方面:(1)低温低压(真空)摩擦磨损试验机的研制;(2)石墨固体润滑剂对钻头胎体物理力学性能的影响;(3)石墨对钻头胎体在常温常压和低温低压条件下摩擦学性能的影响及其机理研究;(4)MoS2/Ni复合镀层的摩擦性能及其磨损机理研究。下面将阐述具体研究内容与成果。为了模拟太空钻探环境,开展低温低压(真空)条件下的摩擦磨损试验,并且由于市场上没有合适的摩擦磨损试验机可供购买,本课题组通过对市面现有摩擦磨损试验机类型与结构进行调研,并结合火星表面低温低压具体条件(600Pa,-5℃),进行了低温低压(真空)摩擦磨损试验机的开发研制。所研制的低温低压(真空)摩擦磨损试验机由真空腔室、机台总成、控制柜和工业计算机四大部分组成,以液压为动力(回转,给进),由计算机采集摩擦系数、温度、扭矩等参数,人机交互界面友好。可在低温、真空条件下对扭矩(摩擦系数)、试块温度进行实时检测,并可实时显示、输出检测结果。试验机主要技术参数:(1)上位驱动液压马达转速200-900r/min(无极调速);(2)钻压范围0-5MPa(无极调速);(3)试验腔环境温度:常温~-20℃;(4)试验腔环境压力≥600Pa;(5)钻进行程200mm;(6)摩擦阻力及检测精度:0~100kg±1.5。采用热压烧结的方法制备石墨+胎体复合材料试样,本试验选用的烧结工艺为:烧结温度945℃,成型压力15MPa,保温时间3mmin。采用单因素试验方法研究了石墨含量和粒度对胎体材料的物理力学性能(硬度、抗弯强度)的影响,石墨含量包括:0、2.5%、5%、7.5%和10%(体积浓度),粒度包括:40/60目、60/80目、80/100目和100/120目,抗弯强度测试采用三点弯曲法,硬度测试为HRB洛氏硬度。试验结果发现:随着胎体中石墨含量的增加,胎体的硬度以及抗弯强度均有所降低,分别降低了8.7%和39.3%;而随着胎体中石墨粒度的细化,胎体的孔隙率升高,胎体的硬度有所升高,抗弯强度有所降低。石墨在胎体中属于软质相,且和胎体结合不牢,对胎体有产生孔隙和引起裂纹的作用,石墨含量的增加相当于增加了胎体中的孔隙,因而使其抗弯强度和硬度降低。硬度反应了胎体抵抗局部塑性变形的能力,压痕范围内石墨颗粒越大,压痕深度就会越大,所测得的洛氏硬度值也就会越低;而当石墨含量一定时,粒度越小其颗粒数日就越多,引入的裂纹和孔隙也就越多,胎体试样承受外载荷的受力面积就越小,抗弯强度也就会越低。在常温常压条件下进行了摩擦磨损试验,研究石墨润滑剂在胎体中的含量、粒度对胎体与j岩石对磨时的摩擦系数、磨损量的影响,并使用环境扫描电子显微镜对胎体材料的摩擦表面进行形貌分析,研究其磨损机理。由于难以购买到合适的幺武岩,本文中选用与玄武岩性质相近的花岗岩作为试样的对磨件。常温常压下磨损试验结果表明:石墨在摩擦磨损过程中受到热应力以及机械应力的作用涂覆在岩石表面形成润滑膜,降低摩擦副的摩擦系数,润滑膜工作一段时间后在摩擦表面复杂应力的作用下发生疲劳损坏,胎体继续磨损,又在岩石表面形成新的润滑膜;随着胎体中石墨含量的增加,岩石表面的润滑膜更加完整,且润滑膜再生的速度提高,因而摩擦系数不断降低,但是石墨含量的增加增大了胎体孔隙率,降低了胎体与岩石的有效接触面积,增大了压强,因而随着石墨含量的增加,胎体的磨损量先减小后增大;随着胎体中石墨粒度的细化,摩擦副的摩擦系数降低,但是胎体的孔隙率升高,减小了胎体与岩石的有效接触面积,增大了压强,因而增大了胎体的磨损量。石墨的添加降低了摩擦表面的温度,减少了胎体的塑性变形。在低温低压条件下进行了石墨+胎体复合材料的摩擦磨损试验,研究石墨含量、粒度对胎体材料的摩擦学行为及机理的影响,并且对比分析了环境条件对石墨润滑剂增强胎体复合材料的摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,在低温低压条件下,石墨含量、粒度对胎体磨损性能的影响规律基本上上与常温常压条件下一致,即:随着石墨含量的增加摩擦系数降低,磨损量先减少,但当石墨含量超过一定值后磨损量开始上升;随着石墨粒度变细,摩擦系数降低,磨损量增加;添加石墨改变了胎体的麿损机理,由粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损为主导。在常温低压条件下,由于在真空条件下、而环境温度相对较高时,磨损腔室内无空气介质散热,磨损端面的热无法扩散,使磨损端面温度迅速升高而导致烧样;磨损过程中摩擦系数急剧抖动,平均摩擦系数与磨损量较大,试样发生严重粘着磨损。相较于常温常压条件,胎体在低温低压环境下进行磨损试验时,没有空气介质,则能避免摩擦副表面的氧化反应,从而相应降低摩擦系数和磨损量。采用复合电镀法制备了MoS2/Ni自润滑复合镀层材料试样,采用单因素试验方法研究了复合电镀工艺、镀液中MoS2的加入量对复合镀层硬度的影响。本文选择镀液中MoS2含量、镀液PH值和阴极电流密度三个参数作为试验因子,MoS2含量实验范围为0~0.6g/l,PH值范围为2.0~4.5,阴极电流密度范围为1.0~3.5A/dm2。试验结果表明:随着二硫化钼含量的增加,胎体材料的显微硬度不断降低,二硫化钼的添加使胎体材料的显微硬度下降,一定程度降低了胎体材料的力学性能;不同电镀工艺下所获得的MoS2/Ni复合镀层的显微硬度不同,这是电镀工艺对二硫化铝在镀层中含量的影响和对镀层性质影响的共同作用的结果;随着镀液中PH值的增加,胎体硬度不断减小;随着阴极电流密度的增大,镀层硬度先迅速减小后逐渐增大,并趋于稳定,在电流密度为2.5A/dm2有最小值。进行了低温低压条件下MoS2/Ni复合镀层的摩擦学性能(摩擦系数、磨损率)研究,并对比分析环境条件对MoS2/Ni复合镀层摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,在低温低压条件下,二硫化钼在胎体材料中起到了润滑减摩的作用,表现了良好的自润滑性。未添加二硫化铝的试样有着较高的摩擦系数和磨损量,磨损严重,随着二硫化钼含量的不断增加,摩擦副的摩擦系数和胎体材料的磨损量不断减小。电镀工艺对胎体材料的摩擦性能也有一定程度的影响,随着阴极电流密度的增大,摩擦副的摩擦系数先减小后增大,摩擦系数在电流密度为2.5A/dm2时出现最小值0.539,而胎体材料的磨损量随之不断减少,可以改善胎体的耐磨性。)通过常温常压与低温低压的试验比较,在低温低压下表现为更大的摩擦系数和磨损量,对钻头胎体材料的损耗更大。在低温低压下二硫化钼仍然保持良好的自润滑性,提高胎体的耐磨性,但同时二硫化钼对钻头胎体材料摩擦磨损性能的影响趋势并不受低温低压环境的太大影响。磨损形貌分析表明在低温低压条件下,磨损表面的磨痕更深,并有严重的塑性变形和片状剥落,磨损形式主要表现为疲劳磨损及粘着磨损,常温常压以磨粒磨损为主。总的来说,本文通过大量试验和理论分析,研究了石墨含量、粒度对钻头胎体力学性能的影响,探讨了石墨+胎体复合材料在低温低压条件下的摩擦学行为,分析了MoS2对镀层硬度、磨损性能的影响,也就石墨和MoS2两种固体润滑剂对胎体材料的磨损性能影响及作用机理进行了一定程度的揭示,但在石墨和MoS2对金刚石钻头性能的影响与作用方面还有待于进一步的深入研究。

二、电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究(论文提纲范文)

(1)提高电镀金刚石钻头质量的试验研究(论文提纲范文)

1 钻头耐磨性较低和保径较差的原因分析
    1.1 析氢的影响
    1.2 金刚石与镀液中杂质的影响
2 提高电镀钻头质量的措施
    2.1 采用阴极移动
        2.1.1 阴极移动的原理
        2.1.2 移动参数设计
        2.1.3 镀层孔隙率
        2.1.4 阴极移动的钻头试验效果
    2.2 二次成型钻头试验
        2.2.1 二次成型的原理
        2.2.2 二次成型试验
        2.2.2 试验结果分析
3 结论

(2)固体润滑剂对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响研究(论文提纲范文)

作者简历
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 摩擦磨损及润滑原理
        1.2.2 固体润滑剂研究现状
        1.2.3 自润滑金刚石磨料磨具研究现状
        1.2.4 CaF_2和hBN在自润滑复合材料领域的研究现状
    1.3 本文主要研究内容及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
第二章 固体润滑剂对孕镶金刚石钻头胎体性能的影响研究
    2.1 固体滑润剂的初选
    2.2 胎体试样的制备及试验方案
        2.2.1 胎体试样的制备
        2.2.2 试验方案
    2.3 WS_2和MoS_2对WC基孕镶金刚石钻头胎体性能的影响
        2.3.1 力学性能
        2.3.2 摩擦学性能
    2.4 CaF_2和hBN对 Fe基孕镶金刚石钻头胎体性能的影响
        2.4.1 力学性能
        2.4.2 摩擦学性能
    2.5 本章小结
第三章 固体润滑剂对微型孕镶金刚石钻头性能的影响研究
    3.1 微型孕镶金刚石钻头的制备及试验方案
        3.1.1 微型孕镶金刚石钻头的制备
        3.1.2 试验方案
    3.2 WS_2和CaF_2对WC基微型孕镶金刚石钻头性能的影响
        3.2.1 钻进性能试验结果与分析
        3.2.2 钻头磨损表面显微形貌分析
    3.3 CaF_2对Fe基微型孕镶金刚石钻头性能的影响
        3.3.1 钻进性能试验结果与分析
        3.3.2 散热条件对钻头使用寿命的影响
    3.4 本章小结
第四章 固体润滑剂CaF_2表面改性技术研究
    4.1 非金属化学镀原理及工艺
        4.1.1 传统化学镀原理
        4.1.2 活化工艺的改进
        4.1.3 新活化方法的探索
    4.2 试验方案及设备
        4.2.1 试验方案
        4.2.2 试验设备
    4.3 试验结果分析及结论
        4.3.1 试验结果与分析
        4.3.2 CaF_2表面化学镀Ni工艺技术及其效果
    4.4 本章小结
第五章 改性粉末对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响研究
    5.1 改性粉末对孕镶金刚石钻头胎体力学性能的影响
        5.1.1 试验方案
        5.1.2 试验结果与分析
    5.2 改性粉末对自润滑微型孕镶金刚石钻头性能的影响
        5.2.1 试验方案
        5.2.2 金刚石出刃高度表现
        5.2.3 机械钻速的变化
        5.2.4 磨耗比的影响
    5.3 散热条件对改性自润滑微型孕镶金刚石钻头性能的影响
        5.3.1 不同散热条件下的金刚石出刃高度
        5.3.2 散热条件对机械钻速的影响
        5.3.3 散热条件与磨耗比的关系
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献

(3)小直径不锈钢管表面金刚石微颗粒埋砂电镀刀具基础研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和目的
    1.2 电镀技术简介
        1.2.1 电镀技术基本原理
        1.2.2 电镀技术工艺特点
    1.3 合金电镀技术
        1.3.1 合金电镀基本原理与特点
        1.3.2 合金电镀条件
        1.3.3 合金电镀类型
        1.3.4 影响合金电镀的因素
    1.4 复合电镀技术
    1.5 电镀金刚石刀具研究现状
        1.5.1 电镀金刚石刀具胎体材料研究现状
        1.5.2 电镀金刚石刀具工艺条件研究现状
        1.5.3 电镀前处理研究现状
    1.6 主要研究内容及技术路线
        1.6.1 主要研究内容
        1.6.2 技术路线
第二章 试验方法与装置
    2.1 不锈钢基体镀前处理基础研究
        2.1.1 试验目的
        2.1.2 基体前处理方法选择
        2.1.3 阳极电化学前处理设备
        2.1.4 试验检测方法
    2.2 电镀刀具胎体材料基础研究
        2.2.1 前言
        2.2.2 胎体二元合金选择
        2.2.3 镀液选择
        2.2.4 试验装置设计
        2.2.5 试验检测方法
    2.3 电镀小直径金刚石刀具试验基础研究
        2.3.1 金刚石嵌入镀层方式
        2.3.2 埋砂式电镀金刚石刀具机理
        2.3.3 镀液与工艺参数选择
        2.3.4 金刚石磨粒选择
        2.3.5 试验设备设计
        2.3.6 试验检测方法
第三章 不锈钢基体镀前处理试验结果与分析
    3.1 阳极电解前处理电化学极化曲线分析
        3.1.1 氨基磺酸浓度对电化学极化曲线的影响
        3.1.2 电解液温度对电化学极化曲线的影响
    3.2 阳极电流密度对基体前处理的影响
        3.2.1 不同阳极电流密度下的基体宏观去除量
        3.2.2 不同阳极电流密度下的基体表面形貌
        3.2.3 不同阳极电流密度下的热震试验
    3.3 电解时间对基体前处理的影响
        3.3.1 不同电解时间下的基体宏观去除量
        3.3.2 不同电解时间后基体表面形貌
        3.3.3 不同电解时间热震试验结果分析
    3.4 基体镀前闪镀研究
        3.4.1 闪镀溶液的选择
        3.4.2 氯化镍浓度对镍沉积阴极极化的影响
        3.4.3 盐酸浓度对镍沉积阴极极化的影响
        3.4.4 温度对镍沉积阴极极化的影响
        3.4.5 试验验证
    3.5 本章小结
第四章 电镀Ni-Co胎体材料试验结果与分析
    4.1 电镀Ni-Co合金胎体工艺流程
    4.2 Ni-Co合金镀层表面形貌分析
        4.2.1 阴极电流密度对合金镀层表面形貌的影响
        4.2.2 镀液温度对合金镀层表面形貌的影响
        4.2.3 氨基磺酸钴浓度对合金镀层表面形貌的影响
        4.2.4 镀液pH对合金镀层表面形貌的影响
        4.2.5 糖精钠对合金镀层表面形貌的影响
    4.3 Ni-Co合金镀层钴含量分析
        4.3.1 阴极电流密度对镀层钴含量的影响
        4.3.2 镀液温度对镀层钴含量的影响
        4.3.3 氨基磺酸钴浓度对镀层钴含量的影响
        4.3.4 镀液pH值对镀层钴含量的影响
        4.3.5 糖精钠对镀层钴含量的影响
    4.4 Ni-Co合金镀层微观结构分析
        4.4.1 阴极电流密度对镀层微观结构的影响
        4.4.2 氨基磺酸钴浓度对镀层微观结构的影响
        4.4.3 糖精钠对镀层微观结构的影响
    4.5 Ni-Co合金镀层显微硬度分析
        4.5.1 阴极电流密度对镀层显微硬度的影响
        4.5.2 氨基磺酸钴浓度对镀层显微硬度的影响
        4.5.3 镀液温度对镀层显微硬度的影响
        4.5.4 镀液pH值对镀层显微硬度的影响
        4.5.5 糖精钠对镀层显微硬度的影响
    4.6 Ni-Co合金镀层磨损形貌分析
        4.6.1 阴极电流密度对镀层磨损形貌的影响
        4.6.2 氨基磺酸钴浓度对镀层磨损形貌的影响
        4.6.3 镀液温度对镀层磨损形貌的影响
        4.6.4 糖精钠对镀层磨损形貌的影响
    4.7 Ni-Co合金镀层耐磨性能分析
        4.7.1 阴极电流密度对镀层耐磨性能的影响
        4.7.2 氨基磺酸钴浓度对镀层耐磨性能的影响
        4.7.3 镀液温度对镀层耐磨性能的影响
        4.7.4 糖精钠对镀层耐磨性能的影响
    4.8 电镀镍钴合金工艺参数选择
    4.9 本章小结
第五章 电镀小直径金刚石刀具试验结果与分析
    5.1 金刚石前处理结果与分析
        5.1.1 前处理方式对金刚石表面形貌的影响
        5.1.2 前处理方式对金刚石复合镀层表面形貌的影响
        5.1.3 前处理方式对金刚石结合强度的影响
        5.1.4 不同前处理金刚石电镀过程电场分析
    5.2 工艺参数对刀具形貌及磨粒含量的影响
        5.2.1 埋砂阴极电流密度对刀具表面形貌的影响
        5.2.2 埋砂时间对刀具表面形貌的影响
        5.2.3 埋砂时间对金刚石含量的影响
        5.2.4 加厚时间对刀具表面形貌的影响
        5.2.5 加厚时间对金刚石埋入率的影响
    5.3 工艺参数对刀具磨削性能影响
        5.3.1 埋砂时间对刀具磨削性能的影响
        5.3.2 加厚时间对刀具磨削性能的影响
    5.4 选择最佳参数并制备样件
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 后续研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(4)电化学方法制备金刚石工具的胎体材料性能研究(论文提纲范文)

1 金刚石胎体材料合金化
    1.1 Ni–Co合金镀层
    1.2 Ni–Fe合金镀层
    1.3 Ni–Mn合金镀层
    1.4 Ni–Co–Mn合金镀层
2 金刚石胎体材料复合化
    2.1 Ni–Al2O3复合镀层
    2.2 Ni–SiC复合镀层
    2.3 Ni-金刚石复合镀层
    2.4 Ni–碳纳米管复合镀层
3 金刚石胎体材料细晶化
    3.1 脉冲电流
    3.2 添加稀土元素
    3.3 超声波调控
    3.4 外加磁场作用
4 展望及建议

(5)电镀金刚石钻头胎体性能及钻头钻进性能定量研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电镀金刚石钻头胎体性能研究
        1.2.2 金刚石工具磨损特性研究
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 实验方法与设备
    2.1 实验设备
    2.2 电镀液配方组成
    2.3 电镀胎体材料试样的制备
        2.3.1 电镀圆柱样的制备
        2.3.2 镀层片状试样的制备
    2.4 胎体材料形貌观察及性能测试
        2.4.1 胎体材料形貌观察
        2.4.2 胎体材料的显微硬度测试
        2.4.3 胎体材料的拉伸试验
        2.4.4 胎体材料的摩擦磨损试验
    2.5 电镀金刚石钻头制备与微钻实验方案
        2.5.1 电镀金刚石钻头钢体设计
        2.5.2 电镀金刚石钻头的制备
        2.5.3 微钻实验方案
    2.6 电镀金刚石钻头性能测试
        2.6.1 钻头钻进时效数据采集
        2.6.2 唇面磨损形貌观察及钻头磨损三维测量
第三章 胎体材料的形貌、显微硬度、塑性及抗拉强度表征
    3.1 胎体材料的表面形貌
        3.1.1 镍基胎体材料的表面形貌
        3.1.2 钴基胎体材料的表面形貌
        3.1.3 镍钴合金胎体材料的表面形貌
    3.2 胎体材料的显微硬度
        3.2.1 镍基胎体材料的显微硬度
        3.2.2 钴基胎体材料的显微硬度
        3.2.3 镍钴合金胎体材料的显微硬度
    3.3 胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.1 镍基胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.2 钴基胎体材料的塑性及抗拉强度
        3.3.3 镍钴合金胎体材料的塑性及抗拉强度
    3.4 本章小结
第四章 胎体材料的磨损性能分析
    4.1 胎体材料磨损形貌对比分析
        4.1.1 镍基胎体材料的磨损形貌
        4.1.2 钴基胎体材料的磨损形貌
        4.1.3 镍钴合金胎体材料的磨损形貌
    4.2 胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.1 镍基胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.2 钴基胎体材料的摩擦质量损失
        4.2.3 镍钴合金胎体材料的摩擦质量损失
    4.3 磨损性能与显微硬度、塑性系数及抗拉强度之间的关系
    4.4 本章小结
第五章 电镀金刚石钻头钻进实验
    5.1 钻头磨损形貌分析
        5.1.1 镍基钻头磨损形貌分析
        5.1.2 钴基钻头磨损形貌分析
        5.1.3 镍钴合金钻头磨损形貌分析
    5.2 钻头钻进时效分析
        5.2.1 镍基钻头钻进时效分析
        5.2.2 钴基钻头钻进时效分析
        5.2.3 镍钴合金钻头钻进时效分析
    5.3 钻头唇面金刚石出刃高度分析
        5.3.1 镍基钻头金刚石出刃高度分析
        5.3.2 钴基钻头金刚石出刃高度分析
        5.3.3 镍钴合金钻头金刚石出刃高度分析
    5.4 钻头胎体磨损定量表征
        5.4.1 钻头胎体磨损定量表征计算方法
        5.4.2 镍基钻头胎体磨损定量表征
        5.4.3 钴基钻头胎体磨损定量表征
        5.4.4 镍钴合金钻头胎体磨损定量表征
    5.5 钻头钻进效率与胎体性能之间的联系
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献

(6)钎焊烧结金刚石钻头的试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及项目依托
    1.2 钎焊金刚石工具发展史
        1.2.1 高温钎焊金刚石工具的国外研究现状
        1.2.2 高温钎焊金刚石工具的国内研究现状
    1.3 研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
第二章 钎焊烧结金刚石钻头和室内微钻试验研究
    2.1 前言
    2.2 钎焊烧结金刚石钻头
        2.2.1 ZHR-15Q真空活化钎焊烧结机
        2.2.2 微型钻头的烧结
    2.3 钎焊金刚石钻头的微钻试验
        2.3.1 试验目的和意义
        2.3.2 试验仪器和材料
        2.3.3 试验方案
        2.3.4 钻进过程
    2.4 结果与分析
        2.4.1 钻进结果
        2.4.2 数据分析
        2.4.3 试验总结
    2.5 本章小结
第三章 钎焊烧结金刚石钻头的胎体性能研究
    3.1 前言
    3.2 样块的制作
    3.3 硬度试验
        3.3.1 试验目的及试验仪器
        3.3.2 试验原理
        3.3.3 试验参数及试验步骤
        3.3.4 试验结果及分析
    3.4 钻头微观形貌研究
        3.4.1 7B钻头微观形貌分析
        3.4.2 11B钻头微观形貌分析
        3.4.3 11W钻头微观形貌分析
        3.4.4 胎体金相显微分析
    3.5 本章小结
第四章 钻头胎体的摩擦磨损试验
    4.1 前言
    4.2 摩擦磨损试验
        4.2.1 试验仪器及原理
        4.2.2 样块卡具的设计
        4.2.3 试验方案
        4.2.4 试验磨球与胎体面的Hertz接触问题
        4.2.5 试验结果和分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简介
硕士期间参与项目
附录微钻试验数据(部分)

(7)金刚石钻头的特性分析与钎焊金刚石钻头的研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 钎焊金刚石工具的研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 钎料与金刚石的润湿机理
        1.3.1 物理润湿
        1.3.2 化学润湿
    1.4 钎料与钢基体的作用机理
    1.5 钎料的构成及选择
    1.6 本文组织结构与主要工作
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究思路(技术路线)
第二章 国内外应用金刚石钻头的研究
    2.1 引言
    2.2 国内钻头BB的研究分析
        2.2.1 钻头的表观形貌分析
        2.2.2 钻头胎体断口及微观形貌分析
        2.2.3 钻头胎体的腐蚀及微观形貌分析
    2.3 国内钻头TB的研究分析
        2.3.1 钻头的表观形貌分析
        2.3.2 钻头胎体断口及微观形貌分析
        2.3.3 胎体的腐蚀及微观形貌分析
    2.4 国外钻头HB4的研究分析
        2.4.1 钻头的表观形貌分析
        2.4.2 钻头胎体断口及微观形貌分析
        2.4.3 钻头胎体的腐蚀及微观形貌分析
    2.5 国外钻头HB10的研究分析
        2.5.1 钻头的表观形貌分析
        2.5.2 钻头胎体断口及微观形貌分析
        2.5.3 胎体的腐蚀及微观形貌分析
    2.6 本章小结
第三章 金刚石钻头胎体性能研究
    3.1 引言
    3.2 胎体显微硬度测量
        3.2.1 显微硬度的测量原理
        3.2.2 显微硬度测量实验
    3.3 胎体试样的摩擦磨损行为研究
        3.3.1 摩擦磨损试验仪简介
        3.3.2 摩擦磨损试验条件及方法
        3.3.3 实验数据记录与分析
    3.4 胎体与钢基体的微观结构分析
    3.5 本章小结
第四章 钎焊金刚石钻头研制及微观结构分析
    4.1 引言
    4.2 钎焊金刚石钻头质量的影响因素
        4.2.1 金刚石参数对钎焊钻头质量的影响
        4.2.2 钎料对钎焊钻头质量的影响
        4.2.3 钎焊工艺对钎焊钻头质量的影响
    4.3 高温钎焊金刚石钻头的研制
        4.3.1 钎焊设备及原理
        4.3.2 钎焊金刚石钻头的烧结
        4.3.3 钻头胎体的硬度测量
    4.4 钎焊金刚石钻头的出刃
    4.5 钎焊金刚石界面微观界面分析
        4.5.1 7B钻头的微观界面分析
        4.5.2 5A钻头的微观界面分析
        4.5.3 5B钻头的微观界面分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简介

(8)无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 孕镶金刚石钻头
        1.2.1 钻头材料研究现状
        1.2.2 钻头结构研究现状
        1.2.3 烧结工艺研究现状
    1.3 仿生学概述
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究路线
第2章 无硬质相胎体孕镶金刚石材料研究
    2.1 无硬质相胎体配方的提出
        2.1.1 无压浸渍工艺
        2.1.2 无硬质相胎体配方设计
        2.1.3 实验材料
        2.1.4 实验步骤
    2.2 实验方法
        2.2.1 性能测试
        2.2.2 试样微观形貌表征
    2.3 硼元素对无硬质相胎体材料性能的影响
    2.4 硼元素对无硬质相胎体孕镶金刚石材料性能的影响
    2.5 试样微观形貌表征与分析
        2.5.1 微观形貌观察
        2.5.2 微观形貌分析
    2.6 本章小结
第3章 仿生异型齿钻头单齿结构设计
    3.1 孕镶金刚石钻头碎岩和磨损机理分析
    3.2 仿生原型
    3.3 仿生异型钻头单齿结构设计
        3.3.2 单齿阶梯高宽比计算
    3.4 仿生异型齿单齿受力数值模拟分析
    3.5 本章小结
第4章 仿生异型齿钻头的模具设计与制备
    4.1 石墨模具制备仿生异型齿钻头
    4.2 陶土模具制备仿生异型齿钻头
        4.3.1 3D打印技术
        4.3.2 制备过程
    4.3 本章小结
第5章 钻进试验
    5.1 金刚石钻进主要技术参数的选择
    5.2 微钻试验
        5.2.1 实验设备
        5.2.2 微钻试验
    5.3 现场试验
        5.3.1 φ76.5mm钻头现场试验一
        5.3.2 φ76.5mm钻头现场试验二
        5.3.3 φ152mm/96mm钻头现场试验三
    5.4 碎岩机理分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 论文创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得科研成果
致谢

(9)直流电镀铁基金刚石钻头制造工艺与机理研究(论文提纲范文)

作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    §1.1 电镀金刚石钻头研究进展及存在的问题
    §1.2 镀铁技术的研究进展
        1.2.1 镀铁溶液研究
        1.2.2 镀铁溶液抗氧化研究
        1.2.3 镀铁工艺研究
        1.2.4 颗粒增强铁基复合镀层研究进展
    §1.3 课题研究目的、研究内容及意义
第二章 镀铁溶液配方及电沉积行为研究
    §2.1 镀液稳定性研究
        2.1.1 实验设计
        2.1.2 滴定实验结果与分析
        2.1.3 预镀试验
    §2.2 上砂工艺研究
        2.2.1 试验安排
        2.2.2 试验结果与分析
    §2.3 镀液性能研究
    §2.4 铁的电沉积行为
        2.4.1 试验安排
        2.4.2 试验结果分析
    §2.5 本章小结
第三章 镀铁层机械性能试验研究
    §3.1 实验设计
        3.1.1 镀前处理和试验因素范围
        3.1.2 镀层性能表征
    §3.2 镀层形貌与组织测试结果及分析
        3.2.1 镀层表面形貌
        3.2.2 镀层金相组织
        3.2.3 镀层物相
    §3.3 镀层性能试验结果与分析
        3.3.1 镀层硬度试验结果与分析
        3.3.2 镀层耐磨性试验结果与分析
        3.3.3 镀层内应力试验结果与分析
    §3.4 本章小结
第四章 电镀铁基胎体金刚石钻头制作及室内外钻进试验
    §4.1 电镀铁基金刚石钻头适应性分析
    §4.2 电镀铁基金刚石钻头室内试验
        4.2.1 电镀铁基金刚石钻头制作工艺
        4.2.2 钻头室内钻进试验
    §4.3 电镀铁基金刚石钻头初步生产试验
        4.3.1 野外试验条件
        4.3.2 野外试验结果与分析
    §4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    §5.1 主要结论
    §5.2 创新点
    §5.3 后续工作展望
致谢
参考文献

(10)低温低压条件下石墨/MoS2对金刚石钻头胎体磨损性能影响的试验研究(论文提纲范文)

作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    §1.1 课题来源、目的及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究目的及意义
    §1.2 国内外研究现状
        1.2.1 固体润滑剂在磨削领域的研究现状
        1.2.2 固体润滑剂增强复合材料的研究现状
        1.2.3 硬质颗粒—固体润滑剂混杂增强金属基复合材料研究现状
    §1.3 固体润滑剂增强复合材料的制备方法
    §1.4 固体润滑剂种类介绍
        1.4.1 固体润滑剂的产生和发展
        1.4.2 固体润滑剂的特点
        1.4.3 几种常用的固体润滑剂
        1.4.4 固体润滑剂的选取
    §1.5 本文研究的主要内容
第二章 低温低压(真空)摩擦磨损试验机的研制
    §2.1 真空摩擦磨损试验机的发展现状
    §2.2 设备研制目的和研制方案
    §2.3 试验机开发研制情况
        2.3.1 试验机简介
        2.3.2 试验机主要技术参数
        2.3.3 试验机设计
    §2.4 试验机测试运行情况
    §2.5 本章小结
第三章 石墨对钻头胎体力学性能的影响
    §3.1 试验方案设计
        3.1.1 胎体配方选择
        3.1.2 试验设计
        3.1.3 试样制备
    §3.2 测试方法
        3.2.1 抗弯强度测试
        3.2.2 洛氏硬度测试
    §3.3 试验结果分析
    §3.4 本章小结
第四章 常温常压条件下石墨对胎体磨损性能的影响
    §4.1 摩擦磨损测试方法
        4.1.1 摩擦磨损试验条件
        4.1.2 摩擦磨损特性表征方法
    §4.2 摩擦过程中的几种机理分析
        4.2.1 石墨+胎体复合材料的自润滑机理
        4.2.2 石墨润滑膜的损坏机理
        4.2.3 材料的磨损机理
    §4.3 试验结果分析
    §4.4 本章小结
第五章 低温低压条件下石墨对胎体磨损性能的影响
    §5.1 摩擦磨损测试方法
    §5.2 试验结果分析
        5.2.1 低温低压下石墨的含量、粒度对胎体摩擦学性能的影响
        5.2.2 环境条件对胎体摩擦磨损性能的影响
    §5.3 本章小结
第六章 MOS_2/NI复合镀层的制备工艺研究
    §6.1 试验方案设计
        6.1.1 复合电镀工艺
        6.1.2 试验设计
    §6.2 测试方法
        6.2.1 显微硬度测试
        6.2.2 摩擦磨损试验
    §6.3 MoS_2对胎体材料硬度的影响
        6.3.1 二硫化铝含量对胎体硬度的影响
        6.3.2 镀液PH值对胎体硬度的影响
        6.3.3 阴极电流密度对胎体硬度的影响
    §6.4 本章小结
第七章 MOS_2对胎体材料磨损性能的影响
    §7.1 低温低压下MOS_2对胎体材料磨损性能的影响
        7.1.1 二硫化钼含量对胎体材料摩擦性能的影响
        7.1.2 镀液PH值对胎体材料摩擦性能的影响
        7.1.3 阴极电流密度对胎体摩擦性能的影响
        7.1.4 胎体材料磨损形貌的分析
    §7.2 环境条件对胎体摩擦磨损性能的影响
        7.2.1 低温低压(真空)对胎体材料摩擦磨损的影响
        7.2.2 胎体材料的表面形貌分析
    §7.3 本章小结
第八章 结论与展望
    §8.1 结论
    §8.2 后续工作展望
致谢
参考文献

四、电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究(论文参考文献)

  • [1]提高电镀金刚石钻头质量的试验研究[J]. 陈洋,高玉彬. 超硬材料工程, 2021(02)
  • [2]固体润滑剂对孕镶金刚石钻头复合材料性能的影响研究[D]. 李成龙. 中国地质大学, 2020(03)
  • [3]小直径不锈钢管表面金刚石微颗粒埋砂电镀刀具基础研究[D]. 杨航城. 南京航空航天大学, 2020(07)
  • [4]电化学方法制备金刚石工具的胎体材料性能研究[J]. 王星星,李帅,龙伟民,纠永涛,钟素娟,贾连辉,杜全斌,上官林建,黄莹华. 金刚石与磨料磨具工程, 2019(04)
  • [5]电镀金刚石钻头胎体性能及钻头钻进性能定量研究[D]. 张艺媛. 中国地质大学, 2018(09)
  • [6]钎焊烧结金刚石钻头的试验研究[D]. 彭雨. 中国地质大学(北京), 2018(08)
  • [7]金刚石钻头的特性分析与钎焊金刚石钻头的研制[D]. 孙永强. 中国地质大学(北京), 2017(12)
  • [8]无硬质相胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头研究[D]. 李梦. 吉林大学, 2017(09)
  • [9]直流电镀铁基金刚石钻头制造工艺与机理研究[D]. 田永常. 中国地质大学, 2014(02)
  • [10]低温低压条件下石墨/MoS2对金刚石钻头胎体磨损性能影响的试验研究[D]. 刘志义. 中国地质大学, 2013(07)

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电镀金刚石钻头基体性能与电镀工艺关系的研究
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