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1、(10)申请公布号 CN 104088897 A (43)申请公布日 2014.10.08 C N 1 0 4 0 8 8 8 9 7 A (21)申请号 201410295385.9 (22)申请日 2014.06.27 F16C 17/12(2006.01) F16C 33/12(2006.01) (71)申请人江苏长城石油装备制造有限公司 地址 224043 江苏省盐城市大冈冶金机械工 业园区 (72)发明人郭健 郭小芳 郭乃林 (54) 发明名称 一种螺杆钻径向轴承 (57) 摘要 一种螺杆钻用轴承，包括内套和外套，内套外 表面以及外套的内表面均粘附有一层耐磨层，所 述耐磨层是在钢体本。
2、体上按一定规则排列有硬 质合金块，硬质合金之间的缝隙由碳化钨粉与粘 结合金在高温炉中钎焊而成，上述硬质合金块为 WC-Co梯度硬质合金，粘结合金包括的成分以及 重量百分比为Ni17-18，Zn7-8，Mn23-25， 余量与铜，且杂质总量不大于0.4，该轴承的耐 磨层具有强度高、耐磨时间久、不易脱落等特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104088897 A CN 104088897 A 1/1页 2 1.一种螺杆钻用轴承，包括内套和外套。
3、，内套外表面以及外套的内表面均粘附有一层 耐磨层，所述耐磨层是在钢体本体上按一定规则排列有硬质合金块，硬质合金块之间的缝 隙由碳化钨粉与粘结合金在高温炉中钎焊而成，上述硬质合金块为WC-Co梯度硬质合金， 粘结合金包括的成分以及重量百分比为Ni17-18，Zn7-8，Mn23-25，余量为铜，且杂质 总量不大于0.4，上述WC-Co梯度硬质合金的制备方法为，将WC粉、Co粉混料，原料中Co 粉的含量为3-9wt，混合料加入聚乙二醇和适量酒精，通过湿磨、喷雾干燥、制粒后采用单 向模压的方法压制成合适的样坯，将样坯埋入炭黑中，在烧结炉和氢气中渗碳煅烧，煅烧温 度为1400-1500，煅烧时间为80。
4、-90min，得到WC-Co梯度结构硬质合金。 2.如权利要求1所述的螺杆钻用轴承，所述粘结合金优选的组成为：Ni17.5， Zn7.5，Mn24，余量为铜，且杂质总量不大于0.4。 3.如权利要求1所述的螺杆钻用轴承，优选的煅烧温度为1450，煅烧时间为85min。 4.权利要求1所述螺杆钻用轴承的制备方法： 所述轴承的内套制备过程如下， 1)生产硬质合金块； 2)制作内套钢体本体，并制作钎焊时配合使用的衬套； 3)按一定规则在内套钢体本体表面粘结WC-Co梯度硬质合金块，硬质合金块之间设有 缝隙，然后将钢体本体放入相适合的衬套内； 4)在WC-Co梯度硬质合金块之间的缝隙填充碳化钨粉； 5。
5、)加入粘结合金，粘结合金包括的成分以及重量百分比为Ni17-18，Zn7-8， Mn23-25，余量为铜，且杂质总量不大于0.4； 6)烧结的步骤，烧结温度为1500-1550，保温3-4h后出炉； 7)冷却； 8)机加工； 9)采用与上述步骤相同的制备过程，制备轴承外套。 权 利 要 求 书CN 104088897 A 1/3页 3 一种螺杆钻径向轴承 技术领域 0001 本发明涉及一种轴承，尤其涉及油气开发钻井使用的螺杆钻具的径向轴承。 背景技术 0002 螺杆钻具中的径向轴承是影响螺杆钻使用寿命的关键部件，其工作环境为井下高 温泥浆，因此要求轴承具有较高的尺寸精度和良好的耐磨性以及抗冲击。
6、性能。 0003 现有技术中的径向轴承普遍存在硬质合金模块硬度低，硬质合金模块容易脱落以 及耐磨损性能差等缺点。 0004 中国专利CN20291028U涉及一种螺杆钻具用轴承，其采用涂层替代现有技术中的 硬质合金模块，虽然其简化了耐磨层的制备过程，但是其涂层仍存在耐磨性较差，容易脱落 等缺点。 0005 中国专利CN201915833U涉及一种螺杆钻具用轴承，其在径向轴承的外套内表面 以及内套外表面均附有耐磨层，但是其存在制备工艺复杂，成本较高等缺点。 0006 中国专利CN202646358U涉及一种螺杆钻具用轴承，其在轴承内套外表面附有耐 磨层，但是其存在硬质合金强度不够，易磨损、制作过。
7、程复杂等缺点。 发明内容 0007 为了克服上述现有技术中存在的缺点，本发明提供一种螺杆钻径向轴承，该轴承 能够克服现有技术的不足，其耐磨层强度高，不易脱落，使用寿命长等特点。 0008 为了解决上述技术问题，采用的技术方案是： 0009 一种螺杆钻用轴承，包括内套和外套，内套外表面以及外套的内表面均粘附有一 层耐磨层，所述耐磨层是在钢体本体上按一定规则排列有硬质合金块，硬质合金块之间的 缝隙由炭化钨粉与粘结合金在高温炉中钎焊而成，上述硬质合金块为WC-Co梯度硬质合 金，粘结合金包括的成分以及重量百分比为Ni17-18，Zn7-8，Mn23-25，余量为铜，且 杂质总量不大于0.4，上述WC。
8、-Co梯度硬质合金的制备方法为，将WC粉、Co粉混料，原料 中Co粉的含量为3-9wt，混合料加入聚乙二醇和适量酒精，通过湿磨、喷雾干燥、制粒后 采用单向模压的方法压制成合适的样坯，将样坯埋入炭黑中，在烧结炉和氢气中渗碳煅烧， 煅烧温度为1400-1500，煅烧时间为80-90min，得到WC-Co梯度结构硬质合金。 0010 所述粘结合金优选的组成为：Ni17.5，Zn7.5，Mn24，余量为铜，且杂质总量 不大于0.4。优选的煅烧温度为1450，煅烧时间为85min。 0011 上述轴承内套的生产方法为： 0012 所述轴承的内套制备过程如下： 0013 1)生产硬质合金块； 0014 2。
9、)制作内套钢体本体，并制作钎焊时配合使用的衬套； 0015 3)按一定规则在内套钢体本体表面粘结WC-Co梯度硬质合金块，硬质合金块之间 设有缝隙，然后将钢体本体放入相适合的衬套内； 说 明 书CN 104088897 A 2/3页 4 0016 4)在WC-Co梯度硬质合金块之间的缝隙填充碳化钨粉； 0017 5)加入粘结合金，粘结合金包括的成分以及重量百分比为Ni17-18，Zn7-8， Mn23-25，余量为铜，且杂质总量不大于0.4； 0018 6)烧结的步骤，烧结温度为1500-1550，保温3-4h后出炉； 0019 7)冷却； 0020 8)机加工； 0021 9)采用与上述步骤。
10、相同的制备过程，制备轴承外套。 0022 技术效果 0023 本发明具有的优点和积极效果是： 0024 1、本发明制备得到的WC-Co梯度合金硬度更高，耐磨性格更好。 0025 2、本发明的硬质合金体WC、Co均匀连续梯度分布，较其他方法具有更加优异的性 能。 0026 3、本发明优化了钎焊时的烧结温度，使得硬质合金与钢体本体的结合更加牢固， 不易脱落。 0027 4、本发明针对WC-Co梯度合金，调整了粘结合金的成分，使得硬质合金与钢体本 体的结合更加牢固，不易脱落。 0028 5、本发明轴承内外套均附有耐磨层，使得轴承更加坚固耐用。 0029 6、本发明优化了渗碳烧结时的烧结温度以及烧结时。
11、间，使得硬质合金强度更高。 0030 7、本发明优化了在钢体本体上粘附耐磨层的制备过程，减少生产成本。 附图说明 0031 图1是本发明轴承内套剖视图。 0032 附图标记：图1中1为钢体本体，2为硬质合金块，3为填充物(碳化钨与粘结合 金)，轴承外套与上述轴承内套相配合使用，不同之处在于外套内部粘附有耐磨层，其耐磨 层结构与内套的外耐磨层结构类似，本发明不再图示。 具体实施方式 0033 实施例1：硬质合金块的生产，将WC粉、Co粉按97wtWC粉，3wtCo粉混料，混 合料加入聚乙二醇和适量酒精，通过湿磨、喷雾干燥、制粒后采用单向模压的方法压制成合 适的样坯，将样坯埋入炭黑中，在烧结炉和氢。
12、气中渗碳煅烧，煅烧温度为1400，煅烧时间 为90min，得到WC-Co梯度结构硬质合金。上述合金断面显微组织扫描电镜照片显示Co成 分呈连续梯度分布。 0034 实施例2：硬质合金块的生产，将WC粉、Co粉按91wtWC粉，9wtCo粉混料，混 合料加入聚乙二醇和适量酒精，通过湿磨、喷雾干燥、制粒后采用单向模压的方法压制成合 适的样坯，将样坯在烧结炉和氢气中预煅烧，将样坯埋入炭黑中，在烧结炉和氢气中渗碳煅 烧，煅烧温度为1500，煅烧时间为80min，得到WC-Co梯度结构硬质合金。上述合金断面 显微组织扫描电镜照片显示Co成分呈连续梯度分布。 0035 实施例3 0036 硬质合金块的生产。
13、，将WC粉、Co粉按95wtWC粉，5wtCo粉混料，混合料加入聚 说 明 书CN 104088897 A 3/3页 5 乙二醇和适量酒精，通过湿磨、喷雾干燥、制粒后采用单向模压的方法压制成合适的样坯， 将样坯埋入炭黑中，在烧结炉和氢气中渗碳煅烧，煅烧温度为1450，煅烧时间为85min， 得到WC-Co梯度结构硬质合金。上述合金断面显微组织扫描电镜照片显示Co成分呈连续 梯度分布。 0037 实施例4： 0038 采用实施例1制备得到硬质合金块制作径向轴承内套，制作所述钢体本体1，在钢 体本体1外表面粘结硬质合金块2，硬质合金块之间设有缝隙，然后将钢体本体放入相适合 的衬套内，在硬质合金块2。
14、之间的缝隙填充碳化钨粉，加入粘结合金，所述粘结合金的组成 为Ni17，Zn7，Mn23，余量为铜，且杂质总量不大于0.4，将上述物质烧结，烧结温度 为1500，保温4h后出炉，冷却后机加工，采用实施例1制备得到硬质合金块制作径向轴承 外套。 0039 实施例5： 0040 采用实施例2制备得到硬质合金块制作径向轴承内套，制作所述钢体本体1，在钢 体本体1外表面粘结硬质合金块2，硬质合金块之间设有缝隙，然后将钢体本体放入相适合 的衬套内，在硬质合金块2之间的缝隙填充碳化钨粉，加入粘结合金，所述粘结合金的组成 为Ni18，Zn8，Mn25，余量为铜，且杂质总量不大于0.4，将上述物质烧结，烧结温度。
15、 为1550，保温3h后出炉，冷却后机加工，采用实施例2制备得到硬质合金块制作径向轴承 外套。 0041 实施例6： 0042 采用实施例3制备得到硬质合金块制作径向轴承内套，制作所述钢体本体1，在钢 体本体1外表面粘结硬质合金块2，硬质合金块之间设有缝隙，然后将钢体本体放入相适合 的衬套内，在硬质合金块2之间的缝隙填充碳化钨粉，加入粘结合金，所述粘结合金的组成 为Ni17.5，Zn7.5，Mn24，余量为铜，且杂质总量不大于0.4，将上述物质烧结，烧结 温度为1540，保温3.5h后出炉，冷却后机加工，采用实施例3制备得到硬质合金块制作径 向轴承外套。 0043 表1：性能测试表 0044 普通轴承实施例4轴承实施例5轴承实施例6轴承 抗拉强度(Mpa) 850-950大于1000大于1000大于1000 屈服强度(Mpa) 750-850 950-1050 1000-1050 1050-1100 耐磨时间(小时) 300 500 550 560 0045 从上表中可以看出，本发明的径向轴承的各项指标明显优于现有技术中的普通轴 承。 说 明 书CN 104088897 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 104088897 A 。