CN104862771A - 一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法 - Google Patents

一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，是由电解装置、电解液和烧杯组成，电解装置设置在烧杯内，电解装置下端浸泡在电解液中，首先，配制电解液，然后通过电解装置对金刚石复合片中的钴进行脱除，阴极为惰性金属，阳极为聚晶金刚石层，根据电解过程中采用的金刚石复合片大小，调控电压，随着反应的正常进行，聚晶金刚石复合片中部分金属钴逐渐被脱除。本发明结构简单，操作方便，比酸蚀工艺方法安全可靠，脱钴效率高，脱钴工作时间短，对聚晶金刚石复合片的其他结构影响小，无污染，且可以提高聚晶金刚石复合片的耐热性和耐磨性，制造出的金刚石工具整体性能高，使用寿命长，适合工业生产和推广应用。

Description

一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法
技术领域
本发明涉及一种脱钴方法，特别涉及一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法。
背景技术
聚晶金刚石复合片(PDC)是采用优质金刚石微粉及硬质合金基体(WC-Co)作为原料，在超高压高温下条件下烧结而成的。当烧结温度升高到1300℃以上时，硬质合金基体中的钴(Co)开始融化并进入金刚石微粉之间的空隙，同时在高压的作用下，促进金刚石-金刚石键(D-D键)的形成，即形成聚晶金刚石烧结体。烧结完成后，在复合片的金刚石层中一般会残留一定量的金属钴，当PDC再次受到高温时，由于钴是金刚石的催化剂，在常压高温下会促进金刚石向石墨转变，破坏金刚石-金刚石键合，从而使PDC性能急剧下降。此外，钴与金刚石的热膨胀系数相差很大，在高温作用下，会在PDC的金刚石层中产生热应力和微裂纹，这也是导致PDC性能下降的一个原因，因此，为提高PDC的性能，可采用某种方法将PDC中的部分金属钴脱除。目前国内外常用的方法是采用强酸化学腐蚀法脱钴，这种方法在实施的过程中往往具有脱钴时间长、工作效率低、有污染，容易对工作人员的安全造成伤害，容易对硬质合金部分造成伤害，聚晶金刚石复合片的耐磨性差，制造出的金刚石工具整体性能和使用寿命低。
发明内容
本发明的目的是要解决现有脱除聚晶金刚石复合片内部分金属钴方法存在的上述问题，而提供一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法。利用电解金属的基本工作原理，将聚晶金刚石复合片作为电解对象，利用电解液、电解装置、惰性阴极和调控电压大小将聚晶金刚石复合片中的钴脱除，得到脱钴的金刚石复合片。
该方法所用的装置是由电解装置，电解液和烧杯组成，电解装置设置在烧杯内，电解装置下端浸泡在电解液中；
电解装置包括电源、第一导线、第二导线、保护屏蔽材料、硬质合金基体、聚晶金刚石层、惰性金属和阴极屏蔽材料组成，第一导线和第二导线分别固定设置在电源两端，第一导线下端固定设置在硬质合金基体上，第二导线下端固定设置在阴极屏蔽材料上，硬质合金基体固定设置在保护屏蔽材料内，聚晶金刚石层设置在硬质合金基体下端，惰性金属设置在阴极屏蔽材料下端。
所述电解液是由硼酸3g/100ml、氯化钠6g/100ml和硫酸钴3.6g/100ml组成，配制电解液各材料加入顺序为：先加热水溶解硼酸，降温至80℃时加入硫酸钴，然后，再溶解氯化钠，溶于烧杯内；然后用pH试纸测试pH值，保证pH值在4～5之间，按原理图连接电路，阴极为惰性金属，阳极为聚晶金刚石层，将电解装置置入电解液中，打开电源，初始电压调至1.0V时，测试电压，增大电压至阴极有气泡产生，随着反应的正常进行，聚晶金刚石复合片中部分金属钴逐渐被脱除，脱除钴时间为3～4小时，当聚晶金刚石复合片直径在13.44mm～19.05mm范围内时，电解电压在0.5～1.5V之间。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，操作方便，工艺方法安全可靠，脱钴效率高，脱钴工作时间短，对聚晶金刚石复合片的其他结构影响小，无污染，且可以提高聚晶金刚石复合片的耐热性和耐磨性，制造出的金刚石工具整体性能高，使用寿命长，适合工业生产和推广应用。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图图。
具体实施方式
请参阅图1所示，利用电解金属的基本工作原理，将聚晶金刚石复合片作为电解对象，利用电解液、电解装置、惰性阴极和调控电压大小将聚晶金刚石复合片中的钴脱除，得到脱钴的聚晶金刚石复合片。
该方法所用的装置是由电解装置1，电解液2和烧杯3组成，电解装置1设置在烧杯3内，电解装置1下端浸泡在电解液中；
电解装置1包括电源11、第一导线12、第二导线13、保护屏蔽材料14、硬质合金基体15、聚晶金刚石层16、惰性金属17和阴极屏蔽材料18组成，第一导线12和第二导线13分别固定设置在电源11两端，第一导线12下端固定设置在硬质合金基体15上，第二导线13下端固定设置在阴极屏蔽材料18上，硬质合金基体15固定设置在保护屏蔽材料14内，聚晶金刚石层16设置在硬质合金基体15下端，惰性金属17设置在阴极屏蔽材料18下端。
所述电解液2是由硼酸3g/100ml、氯化钠6g/100ml和硫酸钴3.6g/100ml组成，配制电解液2各材料加入顺序为：先加热水溶解硼酸，降温至80℃时加入硫酸钴，然后，再溶解氯化钠，溶于烧杯3内；然后用pH试纸测试pH值，保证pH值在4～5之间，按原理图连接电路，阴极为惰性金属17，阳极为聚晶金刚石层16，将电解装置1置入电解液2中，打开电源11，初始电压调至1.0V时，测试电压，增大电压至阴极有气泡产生，随着反应的正常进行，聚晶金刚石复合片中部分金属钴逐渐被脱除，脱除钴时间为3～4小时，当聚晶金刚石复合片直径在13.44mm～19.05mm范围内时，电解电压在0.5～1.5V之间。

Claims (4)

1.一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，该方法的步骤如下：利用电解金属的基本工作原理，将聚晶金刚石复合片作为电解对象，利用电解液(2)、电解装置(1)、惰性阴极(17)和调控电压大小将聚晶金刚石复合片中的钴部分脱除，得到脱钴的聚晶金刚石复合片。
2.根据权利要求1所述的一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，其特征在于：该方法所用的装置是由电解装置(1)，电解液(2)和烧杯(3)组成，电解装置(1)设置在烧杯(3)内，电解装置(1)下端浸泡在电解液中；
电解装置(1)由电源(11)、第一导线(12)、第二导线(13)、保护屏蔽材料(14)、硬质合金基体(15)、聚晶金刚石层(16)、惰性金属(17)和阴极屏蔽材料(18)组成，第一导线(12)和第二导线(13)分别固定设置在电源(11)两端，第一导线(12)下端固定设置在硬质合金基体(15)上，第二导线(13)下端固定设置在阴极屏蔽材料(18)上，硬质合金基体(15)固定设置在保护屏蔽材料(14)内，聚晶金刚石层(16)设置在硬质合金基体(15)下端，惰性金属(17)设置在阴极屏蔽材料(18)下端。
3.根据权利要求2所述的一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，其特征在于：所述电解液(2)是由硼酸3g/100ml、氯化钠6g/100ml和硫酸钴3.6g/100ml组成，配制电解液(2)各材料加入顺序为：先加热水溶解硼酸，降温至80℃时加入硫酸钴，然后，再溶解氯化钠，溶于烧杯(3)内；然后用pH试纸测试pH值，保证pH值在4～5之间，按原理图连接电路，阴极为惰性金属(17)，阳极为聚晶金刚石层(16)，将电解装置(1)置入电解液(2)中，打开电源(11)，初始电压调至1.0V时，测试电压，增大电压至阴极有气泡产生，随着反应的正常进行，聚晶金刚石复合片中部分金属钴逐渐被脱除，脱除钴时间为3～4小时。
4.根据权利要求3所述的一种电解法脱除聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，其特征在于：当聚晶金刚石复合片直径在13.44mm～19.05mm范围内时，电解所需电压在0.5～1.5V之间。
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