CN107750193A - 用铜镍锰合金制造的钻头 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种由包括铜镍锰合金的粘合剂形成的钻头。所述粘合剂具有增加的锰含量，这提高了所述钻头的强度和韧性。锰与所述合金中的铜形成固熔体，以及与镍成分形成金属间化合物。所述MnNi金属间化合物的形成还用于提高所述粘合剂合金的抗侵蚀性，并因此提高所述MMC的整体抗侵蚀性。

Description

用铜镍锰合金制造的钻头

技术领域

本公开一般涉及钻井工具，诸如掘地钻头，并且更具体地涉及具有铜镍锰合金基粘合剂的金属基复合材料(MMC)主体钻头。

背景

包括但不限于旋转钻头、扩眼器、取芯钻头、管下扩孔器、开孔器、扶正器和其它井下工具的各种类型的钻井工具用于在井下地层中形成井筒。在过去的几十年中，已经在用于形成钻头的材料上取得了进步。有时所称的切割元件或切割器曾经由天然金刚石物质形成。由于成本和其它原因，该行业寻求了替代材料。在二十世纪七十年代中后期，合成金刚石材料的进步使该行业能够用合成金刚石切割器取代天然金刚石切割器。所使用的最常见的合成金刚石是多晶金刚石材料。这些材料被制成盘，也被称为片。使用这种合成金刚石切割器的钻头通常被称为多晶金刚石复合片(PDC)钻头。

有两种基本结构用于形成合成金刚石切割器固定在其上的PDC钻头的主体。这两种结构被称为基质主体或金属基复合材料(MMC)主体和钢体。两种结构都有自己的优势。选择使用哪种结构通常取决于特定应用的需要。

MMC钻头是其主体由非常坚硬且经常是脆性的复合材料形成的钻头，其包括与较软的硬质金属粘合剂(有时被称为通用粘合剂)冶金地粘合的碳化钨颗粒。MMC钻头是理想的，因为它们的硬度使其能够对抗磨损和侵蚀。它们也能够承受相对较高压缩负荷，但它们(与钢体钻头相比)具有较低的抗冲击负荷能力。自从基质材料首次用于钻头主体以来，该工业一直试图改进这些材料的性能特性。该任务中的一个关键组成部分是选择通用粘合剂材料。已经发现，通用粘合剂的配方中有时出现的微小变化可对钻头主体的性能且因此对钻头本身具有显著影响。

附图简述

为了更完整地理解本发明及其特征和优点，现在参考以下结合附图的描述，其中：

图1是能够使用根据本公开形成的钻头的钻井系统的示意图；

图2是以常用于建模或设计固定切割钻头的方式向上取向并且其中可使用本文公开的材料组合物的旋转钻头的等距视图；

图3是根据本公开的形成MMC钻头主体的示例方法的流程图；和

图4是示出根据本公开的放置在模具中作为图2中所示的钻头主体的形成的一部分的金属基复合材料钻头主体的模具和材料组分的示意图。

具体实施方式

根据本文公开的各种系统和方法，用于形成MMC钻头主体的材料可包括通用粘合剂(其包括铜锰镍合金)。本公开涉及在CuMnNi合金系统的高锰区域中的这种合金。研究通用粘合剂的材料性质已经表明，增加锰的比例可提高固定切割钻头的强度和韧性。锰与合金中的铜形成固熔体，以及与镍成分形成金属间化合物。增加的锰含量降低了系统的熔化温度，这允许可使用传统熔炉熔化这个范围内的合金。

可参考图1至图4理解本公开，其中相同的数字用于表示相同和相应的零件。图1是钻井系统的正视图。钻井系统100可包括井表面或井场106。诸如旋转台、钻井液泵和钻井液罐(未明确示出)的各种类型的钻井设备可位于井表面或井场106。例如，井场106可包括钻机102，该钻机可具有与陆地钻机相关联的各种特性和特征。然而，结合本公开的教导的井下钻井工具可令人满意地与位于海上平台、钻探船、半潜式钻井船和/或钻井驳船(未明确示出)上的钻井设备一起使用。

钻井系统100可包括与钻头101相关联的钻柱103，该钻柱可用于形成各种各样的井筒或钻孔，诸如大体垂直井筒114a或大致水平井筒114b或其任何组合。钻柱103的井底钻具组件(BHA)120的各种定向钻井技术和相关联部件可用于形成水平井筒114b。例如，侧向力可施加至BHA 120附近的造斜位置113，以形成从大致垂直井筒114a延伸的大致水平井筒114b。术语定向钻井可用于描述钻取相对于垂直方向以一个期望角度或多个期望角度延伸的井筒或井筒的部分。这些角度可大于与垂直井筒相关联的正常变化。定向钻井可包括水平钻井。

钻井系统100还可包括钻头101。图2中进一步详细讨论的钻头101可以是MMC钻头，该钻头可通过将松散增强颗粒/包括碳化钨粉末的材料放置在模具中并且用由铜、锰和镍形成的通用粘合剂材料渗透增强颗粒而形成。模具可通过铣削诸如石墨的材料块而形成，以限定具有与钻头101的外部特征大致对应的特征的模腔。

钻头101可包括一个或多个刀片126，这些刀片可从钻头101的旋转钻头主体124的外部部分向外设置。旋转钻头主体124可以是大致圆柱形，并且刀片126可以是从旋转钻头主体124向外延伸的任何合适类型的突起。钻头101可在由方向箭头105限定的方向上相对于钻头旋转轴线104旋转。刀片126可包括从每个刀片126的外部部分向外设置的一个或多个切割器128。刀片126还可包括设置在刀片126上的一个或多个保径垫(gage pad)(未明确示出)。钻头101可根据本公开的教导而被设计并形成，并且可根据钻头101的特定应用具有许多不同的设计、构造和/或尺寸。

图2是以常用于建模或设计固定切割钻头的方式向上取向的旋转钻头的等距视图。钻头101可根据本公开的教导而设计和形成。

在地下操作期间，钻头101的不同区域可暴露于不同的力和/或应力下。因此，在钻头101的制造期间，钻头101的性质可被定制为使得钻头101的一些区域可具有与钻头101的其它区域不同的性质。局部性质可通过将粘合剂增强材料(例如，局部粘合剂材料)放置在用于钻头101的模具中的选定位置和选定构造中来实现。局部粘合剂增强材料的类型、位置和/或构造可被选择成为基于钻头101的区域所经历的井下状态和/或钻头101的区域的功能为钻头101提供局部性质。然而，本公开更具体地涉及构成通用粘合剂的合金。通用粘合剂渗透整个钻头主体并形成所得金属基复合材料的基质。粘合剂增强材料(例如，局部粘合剂材料)与增强颗粒一起由通用粘合剂渗透并包封。

钻头101可以是MMC钻头，其可通过将松散增强颗粒(包括碳化钨粉末)放置在模具中并用通用粘合剂材料渗透增强颗粒来形成。在本公开中，通用粘合剂是本文公开的合金。钻头101还可具有增强粘合剂区的选定/局部区域，特别是受到高应力的那些区域。

模具可通过铣削诸如石墨的材料块而形成，以限定具有与钻头101的外部特征大致对应的特征的模腔。钻头101的各种特征(包括刀片126、切割器凹口166和/或流体流动通道)可通过使模腔成形和/或通过将临时替换材料定位在模腔的内部部分中来提供。预成型的钢柄或钻头芯轴(有时称为坯件)可放置在模具腔内，以为钻头主体124提供增强，并且允许钻头101与钻柱和/或BHA附接。在通用粘合剂材料与增强颗粒凝固之后，可将一定量的增强颗粒放置在模腔内并用熔化的通用粘合剂材料渗透以形成钻头主体124。

钻头101可包括在其上形成有钻杆螺纹155的柄部152。螺纹155可用于将钻头101与图1所示的诸如BHA 120的底部钻具组件(BHA)可释放地接合，由此钻头101可相对于钻头旋转轴线104旋转。多个刀片126a-126g可具有设置在其间的相应排屑槽或流体流动路径140。由于在地下操作期间的侵蚀，钻头101可具有放置在排屑槽140附近的局部粘合剂增强材料以提供进一步的抗侵蚀性。可选择粘合剂增强材料以减少排屑槽140中的表面能量，以提供通过排屑槽140的优化流体流动。

钻井液可被传送至一个或多个喷嘴156。喷嘴156附近的钻头101的区域可在地下操作期间经受应力，这可在钻头101中引起裂缝。可在喷嘴156附近添加局部粘合剂增强材料以增加弹性强度并在钻头101的喷嘴156附近提供防裂性能。可选择局部粘合剂增强材料以减少喷嘴156附近的表面能量，以提供钻井流体通过喷嘴156的优化流动。

钻头101可包括一个或多个刀片126a-126g，统称为刀片126，其可从旋转钻头主体124的外部部分向外设置。旋转钻头主体124可具有大致圆柱形主体，并且刀片126可以是从旋转钻头主体124向外延伸的任何合适类型的突起。例如，刀片126的一部分可直接或间接地耦接至钻头主体124的外部部分，而刀片126的另一部分可远离钻头主体124的外部部分突出。根据本公开的教导形成的刀片126可具有各种各样的构造，包括但不限于大致拱形、螺旋形、盘旋形、锥形、会聚形、发散形、对称形和/或不对称形。

刀片126可包括从每个刀片126的外部部分向外设置的一个或多个切割器128。例如，切割器128的一部分可直接或间接地耦接至刀片126的外部部分，而切割器128的另一部分可远离刀片126的外部部分突出。切割器128可以是被构造为切割地层的任何合适的装置，包括但不限于主切割器、备用切割器、辅助切割器或其任何组合。通过实例而非限制的方式，切割器128可以是满足与各种钻头101一起使用的各种类型的切割器、压块、球齿、插入件和保径切割器。

切割器128可包括具有一层硬切割材料的相应基底，包括切割台162，其设置在包括基底164的每个相应基底的一端上。切割器128被布置为使得切割台162在刀片126的前表面130上对准。刀片126可包括凹部或切割器凹口166(其可被构造为容纳切割器128)。例如，切割器凹口166可以是刀片126上的凹入切口。在地下操作期间，切割器凹口166可受到冲击力。因此，可使用局部粘合剂材料来为切割器凹口166提供冲击韧性。此外，局部粘合剂材料可用于增加切割器凹口166的表面能量，以帮助增加粘合粘附力。此外，局部粘合剂材料可用于在切割器凹口166中产生更粗糙表面，从而当切割器128耦接至切割器凹口166时在钎焊过程期间提供机械互锁。

可使用模具组件形成钻头(诸如钻头101)。图3是利用根据本公开的通用粘合剂形成金属基复合材料钻头的示例方法的流程图。方法300的步骤可由人或被构造为填充用于形成MMC钻头的模具的制造装置(称为制造商)进行。

方法300可在步骤302(或者在下面描述的步骤304)处开始，其中制造商可将增强颗粒(诸如碳化钨粉末)放置在基质钻头主体模具中。在一个实施方案中，粘合剂增强材料可分层放置在需要更高的韧性、抗侵蚀性和其它优选性能的钻头主体的局部区域中。

可选择增强颗粒/材料以提供所得钻头的设计特性，诸如抗断裂性、韧性和/或抗侵蚀、磨损和磨耗性。增强颗粒可以是任何合适的材料，诸如但不限于以下的颗粒：金属、金属合金、超合金、金属间化合物、硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、陶瓷、金刚石等，或者它们的任何组合。更特别而言，适用于与本文所述实施方案结合使用的增强颗粒的实施例可包括但不限于钨、钼、铌、钽、铼、铱、钌、铍、钛、铬、铑、铁、钴、镍、氮化物、氮化硅、氮化硼、立方氮化硼、天然金刚石、合成金刚石、烧结碳化物、球形碳化物、低合金烧结材料、铸造碳化物、碳化硅、碳化硼、立方碳化硼、碳化钼、碳化钛、碳化钽、碳化铌、碳化铬、碳化钒、碳化铁、碳化钨、微晶碳化钨、铸造碳化钨、碎烧结碳化钨、渗碳碳化钨、钢、不锈钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、析出硬化钢、双相不锈钢、陶瓷、铁合金、镍合金、钴合金、铬合金、合金(例如，可购自Haynes International的含镍-铬的合金)、合金(例如，可购自Special Metals Corporation的含奥氏体镍-铬的超合金)、(例如，奥氏体镍基超合金)、合金(例如，可购自AltempAlloys,Inc.的含镍-铬的合金)、合金(例如，可购自Haynes International的含镍-铬的超合金)、合金(例如，可购自Mega Mex的含铁-镍的超合金)、MP98T(例如，可购自SPS Technologies的镍-铜-铬超合金)、TMS合金、合金(例如，可购自C-M Group的镍基超合金)、钴合金6B(例如，可购自HPA公司的钴基超合金)、N-155合金、这些合金的任何混合物及其任何组合。在一些实施方案中，可涂覆增强颗粒。在一些情况下，多种类型的增强颗粒可用于形成单个所得钻头。

粘合剂增强材料可包括金属、合金、金属间化合物、陶瓷或其任何组合。粘合剂增强材料可根据粘合剂增强材料的选定局部性质和/或选定扩散速率而具有各种尺寸和形状。基于选定性质和/或局部性质要在其上扩散的区域的尺寸，粘合剂增强材料可以各种构造放置。

在步骤304，制造商可将增强颗粒中的粘合剂增强材料任选地放置在基质钻头主体模具内的选定位置处。粘合剂增强材料可与增强颗粒层合和/或混合。粘合剂增强材料在选定位置的放置可提供局部性质。

在步骤306，制造商可任选地确定是否存在粘合剂增强材料应该放置的另一选定位置。如果存在粘合剂增强材料应该放置的另一选定位置，则方法300可返回到步骤304并且将粘合剂增强材料放置在下一选定位置，否则方法300可进行到步骤308。步骤302和304可同时发生，直到基质钻头主体模具已被填充。

在步骤308，制造商将通用粘合剂材料放置在基质钻头主体模具中。根据应用，制造商可绕过步骤304和步骤306并且直接进行到步骤308，只要是与常规通用粘合剂相比，根据本公开的通用粘合剂具有增强的性能性质。在增强颗粒(和其中使用的粘合剂增强材料)已经填充到模具中之后，通用粘合剂材料可放置在模具中。通用粘合剂材料可包括下面根据本公开进一步描述的铜锰镍合金。可选择通用粘合剂材料和/或局部粘合剂材料，使得在地下操作期间的井下温度低于通用粘合剂材料、局部粘合剂材料和/或在通用粘合剂材料和局部粘合剂材料之间形成的任何合金的熔点。

在步骤310，制造商可经由任何合适的加热机构(包括熔炉)来加热基质钻头主体模具和设置在其中的材料。当通用粘合剂材料的温度超过通用粘合剂材料的熔点时，液体通用粘合剂材料可流入增强颗粒中。

在步骤312，在通用粘合剂材料渗透增强颗粒时，通用粘合剂材料可与所使用的任何粘合剂增强材料额外地反应和/或扩散至其中。在一些反应中，通用粘合剂材料和粘合剂增强材料之间的反应可形成金属间材料组合物。在其它反应中，通用粘合剂材料和粘合剂增强材料之间的反应可形成硬质合金组合物。

在步骤314，制造商可冷却基质钻头主体模具、增强颗粒、粘合剂增强材料(如果使用的话)和通用粘合剂材料。冷却可以受控速率发生。在冷却过程完成之后，模具可被拆除以露出所得钻头的主体。所得钻头主体可经受进一步制造过程以完成钻头。

上述方法识别形成基质钻头主体的一个示例方法。基于材料选择和设计，存在几种可能的实施方案，例如，可使用的任何粘合剂增强材料熔化或不熔化，在渗透之前或期间或者在渗透之后的热处理循环期间形成金属间化合物颗粒，由此可形成增强粘合剂区域。

现在将描述根据本公开的通用粘合剂的细节。根据本公开的粘合剂是金属基复合材料的一部分，其填充在增强颗粒之间的空间中，将它们保持在一起并允许跨越材料传递应力。这还增加了系统的韧性(与整体硬质合金材料相反)，从而抑制了由钻井期间受到的应力而引起的裂缝扩展。粘合剂也应影响抗侵蚀性的措施。典型地，材料的硬度指示其抵抗侵蚀的能力。粘合剂(被软化压实为硬质碳化物粉末)在钻井期间更容易受到侵蚀损失。在不牺牲韧性的情况下提高粘合剂的抗侵蚀性将会提高钻头寿命。增加粘合剂的强度也将用于减少在随钻制造期间的裂缝事故。

常规通用粘合剂包括50％的Cu、25％的Mn、15％的Ni和10％的Zn，并且被称为MF53。使用MF53和D63的材料性质作为基准，通过将锰含量增加至30％并将镍增加至25％来获得根据本公开的通用粘合剂。锌组分被排除，这有利于增加锰和镍含量。增加的锰和镍提供约5.5％的横向断裂强度(TSR)增加以及提高的抗侵蚀性。锌的去除和锰的添加被认为是观察到的强度增加的原因。镍的小幅增加也导致MnNi金属间化合物颗粒的数量增加。这些金属间颗粒的添加被认为提高粘合剂的抗侵蚀性。MnNi金属间化合物颗粒的形成用于提高粘合剂合金的抗侵蚀性，并因此提高MMC的整体抗侵蚀性。这些金属间颗粒增强粘合剂，通过减缓在钻井期间增强颗粒从材料表面损失的速率来减少侵蚀的影响。

为了使通用粘合剂实现本文所述的改进性能特性，粘合剂可具有30-40％的Mn和10-30％的Ni之间的任何组成，其中铜为余量。这里列举的这些百分数是重量百分数(重量％)。这样的组成被认为产生金属间化合物颗粒和固熔强化的良好比例。较大浓度的锰和镍的添加会降低粘合剂的熔化温度。锌的去除还被认为减少坯料的化学侵蚀、减少在富含粘合剂区域中发现的有害金属间化合物颗粒的形成，并且允许更一致的固相和液相点，这限制了凝固期间的有害取芯效应。

根据本公开的通用粘合剂通过减少裂缝的形成并改进钻头的抗侵蚀性来提高钻头寿命。钻头的制造过程在该过程中看到的多次加热和冷却循环期间也不易形成缺陷。

图4是示出根据本公开的用于形成主体的模具组件的实施例的部分剖开的截面的示意图。模具组件400可包括模具470、保径环472和漏斗474(其可由诸如石墨的任何合适的材料形成)。保径环472可被螺纹连接以与模具470的顶部耦接，并且漏斗474可被螺纹连接以与保径环472的顶部耦接。漏斗474可用于将模具组件400延伸至基于要使用模具组件400来制造的钻头的尺寸的高度。可使用任何合适的制造过程(诸如铸造、烧结和/或机械加工)形成模具组件400的部件。模具组件400的形状可具有与使用模具组件400(所得钻头)形成的钻头的外部特征相反的轮廓。

在一些情况下，根据所得钻头的构造，各种类型的临时替换材料和/或模具插入件可安装在模具组件400内。临时替换材料和/或模具插入件可由任何合适材料(诸如固结砂子和/或石墨)形成。临时替换材料和/或模具插入件可用于在所得钻头中形成空隙。例如，固结砂子可用于形成芯部476和/或流体流动通道480。此外，可将模具插入件(未明确示出)放置在模具组件400内以在刀片426中形成凹口466。包括图2所示的切割器128的切割器可附接至凹口466，如关于图2中的切割器凹口166所描述。

大致中空圆柱形金属心轴478可放置在模具组件400内。金属心轴478的内径可大于芯部476的外径，并且金属心轴478的外径可小于所得钻头的外径。金属心轴478可用于形成钻头的内部的一部分。

在替换材料放置在模具组件400内之后，模具组件可被填充增强颗粒490。可选择增强颗粒以提供所得钻头的设计特性，诸如抗断裂性、韧性和/或抗侵蚀、磨耗和磨损性。增强颗粒可以是任何合适的材料，诸如以下的颗粒：金属、金属合金、超合金、金属间化合物、硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、陶瓷、金刚石等或其任何组合。如本领域普通技术人员应认识，可使用多种类型的增强颗粒490。

在将增强颗粒490装载至模具组件400中期间，粘合剂增强材料492可任选地装载在特定位置中，并且可与增强颗粒490分层和/或混合，如图3所示的方法300的步骤304中所描述。在选定区域中放置粘合剂增强材料492可在材料所放置的那些区域中提供局部性质。可基于材料的扩散特性来选择粘合剂增强材料492。可通过选择具有低相互扩散系数的材料并且在渗透过程期间依靠材料的重力和合金化来在局部区域(例如，仅在强化粘合剂池中)中产生局部性质来实现通用粘合剂材料494和粘合剂增强材料492之间的更集中反应。

一旦将增强颗粒490和粘合剂增强材料492装载至模具组件400中，即可使用任何合适机构(诸如一系列振动循环)将那些部件装填至模具组件400中。装填过程可有助于确保增强颗粒490的一致密度并且在由这种材料形成的所得钻头的整个部分中提供一致性质。

在装填增强颗粒490和粘合剂增强材料之后，通用粘合剂材料494可放置在这些部件、芯部476和/或金属芯轴478的顶部。通用粘合剂材料494包括本文所述的铜锰镍合金。可选择通用粘合剂材料494，使得在地下操作期间的井下温度小于通用粘合剂材料494、粘合剂增强材料492和/或在通用粘合剂材料494和粘合剂增强材料492之间形成的任何合金的临界温度或熔点。

模具组件400和设置在其中的材料可经由任何合适的加热机构(包括熔炉)加热。当通用粘合剂材料494的温度超过通用粘合剂材料494的熔点时，液体通用粘合剂材料494可朝向模具470流至增强颗粒490中。在通用粘合剂材料494渗透增强颗粒490时，通用粘合剂材料494可另外与粘合剂增强材料492反应和/或扩散或渗透至其中。在一些反应中，通用粘合剂材料494和粘合剂增强材料492之间的反应可形成金属间化合物材料组合物。在其它反应中，通用粘合剂材料494和粘合剂增强材料492之间的反应可形成硬质合金组合物。通用粘合剂材料494和粘合剂增强材料492之间的扩散可在包含渗透增强颗粒的钻头的区域和包含粘合剂增强区域的钻头的区域之间形成在功能上具有梯度的性质。

一旦通用粘合剂材料494已经渗透增强颗粒490和粘合剂增强材料492，即可将模具组件400从炉中去除并以受控速率将其冷却。在冷却过程完成之后，模具组件400可被拆除以露出所得钻头的主体。所得钻头主体可经受进一步制造过程以完成钻头。例如，可将切割器(例如，图2中所示的切割器128)钎焊至钻头以将切割器耦接至凹口466。在钎焊过程期间，可将增强粘合剂区域加热至足够高的温度点以在凹口466附近引起额外局部扩散、相的沉积、金属间化合物的形成等。此外，制造后的热处理可增强粘合剂增强区的某些性质，诸如增加性质的扩散和功能分级、相的沉淀、金属间化合物的形成等。这样的一个或多个热处理过程可在渗透之后的任何阶段(诸如在冷却期间、冷却之后或者在附接切割器之后)发生。

图4中所示的粘合剂增强材料的放置仅是示例的。考虑到根据本公开的改进通用粘合剂预期的增强性能，这也是可选的。粘合剂增强材料的放置可基于需要额外的韧性、抗侵蚀性和其它期望的局部性质的钻头区域。此外，粘合剂增强材料可在增强材料所放置的整个区域或整个钻头中与增强材料交替地混合。

本文公开了包括增强颗粒和粘合剂的钻头，所述粘合剂包括铜、锰和镍，其中粘合剂的锰含量是约30-40重量％。在本段落中描述的任何实施方案中，镍的含量可以是约10-30重量％。在本段中描述的任何实施方案中，铜可组成粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，粘合剂的锰含量可以是约30重量％，并且镍含量可以是约25重量％。在本段落中描述的任何实施方案中，铜可组成粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，粘合剂可基本上不含锌。

公开了一种钻头，其包括：增强颗粒；和包括铜、锰和镍及其组合的粘合剂，其中粘合剂的锰含量是约30重量％或更高。在本段落中描述的任何实施方案中，镍含量可以是约10-30重量％。在本段中描述的任何实施方案中，铜可组成粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，粘合剂的锰含量可以是约30重量％，并且镍含量可以是约25重量％。在本段中描述的任何实施方案中，铜可组成粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，粘合剂可基本上不含锌。

本文公开了一种形成钻头的方法。所述方法包括：将增强颗粒放置在用于形成钻头的主体的模具中；将粘合剂放置在模具中，粘合剂包括铜、锰和镍，其中锰含量是约30-40重量％；和加热模具。在本段落中描述的任何实施方案中，镍含量可以是约10-30重量％。在本段落中描述的任何实施方案中，铜组成放置在模具中的粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，锰含量可以是约30重量％，并且镍含量可以是约25重量％。在本段落中描述的任何实施方案中，铜可组成放置在模具中的粘合剂的含量的余量。在本段落中描述的任何实施方案中，粘合剂可基本上不含锌。

因此，本公开非常适合于实现所提及的目的和优点以及其中固有的目的和优点。上面公开的特定实施方案仅是说明性的，因为可以对于受益于本文教导的本领域技术人员显而易见的不同但等同的方式来修改和实施本公开。此外，除非在所附权利要求书中另有描述，否则无意限制针对本文所示的构造或设计的细节。因此显而易见的是，以上公开的特定说明性实施方案可被改变或修改，并且所有这样的变化被认为在本公开的范围和精神内。而且，除非专利权人明确和清晰地定义，否则权利要求中的术语具有简单、普通的含义。

Claims (20)

1.一种钻头，其包括：

增强颗粒，和

包括铜、锰和镍的粘合剂，其中所述粘合剂的锰含量是约30-40重量％。

2.根据权利要求1所述的钻头，其中所述镍的含量是约10-30重量％。

3.根据权利要求2所述的钻头，其中铜组成所述粘合剂的所述含量的余量。

4.根据权利要求2所述的钻头，其中所述粘合剂的所述锰含量是约30重量％，并且所述镍含量是约25重量％。

5.根据权利要求4所述的钻头，其中铜组成所述粘合剂的所述含量的余量。

6.根据权利要求5所述的钻头，其中所述粘合剂基本上不含锌。

7.根据权利要求1所述的钻头，其中所述粘合剂基本上不含锌。

8.一种钻头，其包括：

增强颗粒，和

包括铜、锰和镍及其组合的粘合剂，其中所述粘合剂的所述锰含量是约30重量％或更高。

9.根据权利要求8所述的钻头，其中所述镍含量是约10-30重量％。

10.根据权利要求9所述的钻头，其中铜组成所述粘合剂的所述含量的余量。

11.根据权利要求9所述的钻头，其中所述粘合剂的所述锰含量是约30重量％，并且所述镍含量是约25重量％。

12.根据权利要求11所述的钻头，其中铜组成所述粘合剂的所述含量的余量。

13.根据权利要求12所述的钻头，其中所述粘合剂基本上不含锌。

14.根据权利要求8所述的钻头，其中所述粘合剂基本上不含锌。

15.一种形成钻头的方法，其包括：

将增强颗粒放置在用于形成所述钻头的主体的模具中；

将包括铜、锰和镍并且具有约30-40重量％的锰含量的粘合剂放置在所述模具中；和

加热所述模具。

16.根据权利要求15所述的方法，其还包括将具有约10-30重量％的镍含量的粘合剂放置在所述模具中。

17.根据权利要求16所述的方法，其还包括将具有铜作为所述粘合剂的所述含量的余量的所述粘合剂放置在所述模具中。

18.根据权利要求16所述的方法，其还包括将具有约30重量％的锰含量和约25重量％的镍含量的粘合剂放置在所述模具中。

19.根据权利要求18所述的方法，其还包括将具有铜作为所述粘合剂的所述含量的余量的所述粘合剂放置在所述模具中。

20.根据权利要求15所述的方法，其还包括将基本上不含锌的粘合剂放置在所述模具中。