一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脫鈷方法，特別涉及一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚晶金剛石復(fù)合片(roc)是采用優(yōu)質(zhì)金剛石微粉及硬質(zhì)合金基體(WC-C0)作為原料，在超高壓高溫下條件下燒結(jié)而成的。當(dāng)燒結(jié)溫度升高到1300°c以上時，硬質(zhì)合金基體中的鈷(Co)開始融化并進(jìn)入金剛石微粉之間的空隙，同時在高壓的作用下，促進(jìn)金剛石-金剛石鍵(D-D鍵)的形成，即形成聚晶金剛石燒結(jié)體。燒結(jié)完成后，在復(fù)合片的金剛石層中一般會殘留一定量的金屬鈷，當(dāng)PDC再次受到高溫時，由于鈷是金剛石的催化劑，在常壓高溫下會促進(jìn)金剛石向石墨轉(zhuǎn)變，破壞金剛石-金剛石鍵合，從而使PDC性能急劇下降。此夕卜，鈷與金剛石的熱膨脹系數(shù)相差很大，在高溫作用下，會在roc的金剛石層中產(chǎn)生熱應(yīng)力和微裂紋，這也是導(dǎo)致PDC性能下降的一個原因，因此，為提高PDC的性能，可采用某種方法將roc中的部分金屬鈷脫除。目前國內(nèi)外常用的方法是采用強(qiáng)酸化學(xué)腐蝕法脫鈷，這種方法在實(shí)施的過程中往往具有脫鈷時間長、工作效率低、有污染，容易對工作人員的安全造成傷害，容易對硬質(zhì)合金部分造成傷害，聚晶金剛石復(fù)合片的耐磨性差，制造出的金剛石工具整體性能和使用壽命低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有脫除聚晶金剛石復(fù)合片內(nèi)部分金屬鈷方法存在的上述問題，而提供一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法。利用電解金屬的基本工作原理，將聚晶金剛石復(fù)合片作為電解對象，利用電解液、電解裝置、惰性陰極和調(diào)控電壓大小將聚晶金剛石復(fù)合片中的鈷脫除，得到脫鈷的金剛石復(fù)合片。
[0004]該方法所用的裝置是由電解裝置，電解液和燒杯組成，電解裝置設(shè)置在燒杯內(nèi)，電解裝置下端浸泡在電解液中；
[0005]電解裝置包括電源、第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線、保護(hù)屏蔽材料、硬質(zhì)合金基體、聚晶金剛石層、惰性金屬和陰極屏蔽材料組成，第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線分別固定設(shè)置在電源兩端，第一導(dǎo)線下端固定設(shè)置在硬質(zhì)合金基體上，第二導(dǎo)線下端固定設(shè)置在陰極屏蔽材料上，硬質(zhì)合金基體固定設(shè)置在保護(hù)屏蔽材料內(nèi)，聚晶金剛石層設(shè)置在硬質(zhì)合金基體下端，惰性金屬設(shè)置在陰極屏蔽材料下端。
[0006]所述電解液是由硼酸3g/100ml、氯化鈉6g/100ml和硫酸鈷3.6g/100ml組成，配制電解液各材料加入順序?yàn)?先加熱水溶解硼酸，降溫至80°C時加入硫酸鈷，然后，再溶解氯化鈉，溶于燒杯內(nèi)；然后用pH試紙測試pH值，保證pH值在4?5之間，按原理圖連接電路，陰極為惰性金屬，陽極為聚晶金剛石層，將電解裝置置入電解液中，打開電源，初始電壓調(diào)至1.0V時，測試電壓，增大電壓至陰極有氣泡產(chǎn)生，隨著反應(yīng)的正常進(jìn)行，聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷逐漸被脫除，脫除鈷時間為3?4小時，當(dāng)聚晶金剛石復(fù)合片直徑在13.44mm?19.05mm范圍內(nèi)時，電解電壓在0.5?1.5V之間。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
[0008]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工藝方法安全可靠，脫鈷效率高，脫鈷工作時間短，對聚晶金剛石復(fù)合片的其他結(jié)構(gòu)影響小，無污染，且可以提高聚晶金剛石復(fù)合片的耐熱性和耐磨性，制造出的金剛石工具整體性能高，使用壽命長，適合工業(yè)生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]請參閱圖1所示，利用電解金屬的基本工作原理，將聚晶金剛石復(fù)合片作為電解對象，利用電解液、電解裝置、惰性陰極和調(diào)控電壓大小將聚晶金剛石復(fù)合片中的鈷脫除，得到脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片。
[0011]該方法所用的裝置是由電解裝置1，電解液2和燒杯3組成，電解裝置I設(shè)置在燒杯3內(nèi)，電解裝置I下端浸泡在電解液中；
[0012]電解裝置I包括電源11、第一導(dǎo)線12、第二導(dǎo)線13、保護(hù)屏蔽材料14、硬質(zhì)合金基體15、聚晶金剛石層16、惰性金屬17和陰極屏蔽材料18組成，第一導(dǎo)線12和第二導(dǎo)線13分別固定設(shè)置在電源11兩端，第一導(dǎo)線12下端固定設(shè)置在硬質(zhì)合金基體15上，第二導(dǎo)線13下端固定設(shè)置在陰極屏蔽材料18上，硬質(zhì)合金基體15固定設(shè)置在保護(hù)屏蔽材料14內(nèi)，聚晶金剛石層16設(shè)置在硬質(zhì)合金基體15下端，惰性金屬17設(shè)置在陰極屏蔽材料18下端。
[0013]所述電解液2是由硼酸3g/100ml、氯化鈉6g/100ml和硫酸鈷3.6g/100ml組成，配制電解液2各材料加入順序?yàn)?先加熱水溶解硼酸，降溫至80°C時加入硫酸鈷，然后，再溶解氯化鈉，溶于燒杯3內(nèi)；然后用pH試紙測試pH值，保證pH值在4?5之間，按原理圖連接電路，陰極為惰性金屬17，陽極為聚晶金剛石層16，將電解裝置I置入電解液2中，打開電源11，初始電壓調(diào)至1.0V時，測試電壓，增大電壓至陰極有氣泡產(chǎn)生，隨著反應(yīng)的正常進(jìn)行，聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷逐漸被脫除，脫除鈷時間為3?4小時，當(dāng)聚晶金剛石復(fù)合片直徑在13.44mm?19.05mm范圍內(nèi)時，電解電壓在0.5?1.5V之間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法，該方法的步驟如下:利用電解金屬的基本工作原理，將聚晶金剛石復(fù)合片作為電解對象，利用電解液(2)、電解裝置(I)、惰性陰極(17)和調(diào)控電壓大小將聚晶金剛石復(fù)合片中的鈷部分脫除，得到脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法，其特征在于:該方法所用的裝置是由電解裝置(I)，電解液(2)和燒杯(3)組成，電解裝置(I)設(shè)置在燒杯(3)內(nèi)，電解裝置(I)下端浸泡在電解液中； 電解裝置(I)由電源(11)、第一導(dǎo)線(12)、第二導(dǎo)線(13)、保護(hù)屏蔽材料(14)、硬質(zhì)合金基體(15)、聚晶金剛石層(16)、惰性金屬(17)和陰極屏蔽材料(18)組成，第一導(dǎo)線(12)和第二導(dǎo)線(13)分別固定設(shè)置在電源(11)兩端，第一導(dǎo)線(12)下端固定設(shè)置在硬質(zhì)合金基體(15)上，第二導(dǎo)線(13)下端固定設(shè)置在陰極屏蔽材料(18)上，硬質(zhì)合金基體(15)固定設(shè)置在保護(hù)屏蔽材料(14)內(nèi)，聚晶金剛石層(16)設(shè)置在硬質(zhì)合金基體(15)下端，惰性金屬(17)設(shè)置在陰極屏蔽材料(18)下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法，其特征在于:所述電解液(2)是由硼酸3g/100ml、氯化鈉6g/100ml和硫酸鈷3.6g/100ml組成，配制電解液⑵各材料加入順序?yàn)?先加熱水溶解硼酸，降溫至80°C時加入硫酸鈷，然后，再溶解氯化鈉，溶于燒杯(3)內(nèi)；然后用pH試紙測試pH值，保證pH值在4?5之間，按原理圖連接電路，陰極為惰性金屬(17)，陽極為聚晶金剛石層(16)，將電解裝置⑴置入電解液⑵中，打開電源(U)，初始電壓調(diào)至1.0V時，測試電壓，增大電壓至陰極有氣泡產(chǎn)生，隨著反應(yīng)的正常進(jìn)行，聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷逐漸被脫除，脫除鈷時間為3?4小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法，其特征在于:當(dāng)聚晶金剛石復(fù)合片直徑在13.44mm?19.05mm范圍內(nèi)時，電解所需電壓在0.5?1.5V之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解法脫除聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷的方法，是由電解裝置、電解液和燒杯組成，電解裝置設(shè)置在燒杯內(nèi)，電解裝置下端浸泡在電解液中，首先，配制電解液，然后通過電解裝置對金剛石復(fù)合片中的鈷進(jìn)行脫除，陰極為惰性金屬，陽極為聚晶金剛石層，根據(jù)電解過程中采用的金剛石復(fù)合片大小，調(diào)控電壓，隨著反應(yīng)的正常進(jìn)行，聚晶金剛石復(fù)合片中部分金屬鈷逐漸被脫除。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，比酸蝕工藝方法安全可靠，脫鈷效率高，脫鈷工作時間短，對聚晶金剛石復(fù)合片的其他結(jié)構(gòu)影響小，無污染，且可以提高聚晶金剛石復(fù)合片的耐熱性和耐磨性，制造出的金剛石工具整體性能高，使用壽命長，適合工業(yè)生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C25F3-02
【公開號】CN104862771
【申請?zhí)枴緾N201510283728
【發(fā)明人】劉寶昌, 劉時琦, 陳朝然, 孫永輝
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月28日