[发明专利]基于线切割检测脱钴深度的方法

说明书

本发明揭示了一种基于线切割检测脱钴深度的方法，包括如下步骤：对脱钴后的聚晶金刚石复合片进行预处理，并在所述聚晶金刚石复合片的基体端面上做至少一条标记线；沿所述标记线向金刚石端面方向进行线切割，记录切割时电流和进给速度并观察火花大小；根据所述切割电流和进给速度以及火花大小，确认是否达到脱钴层；当达到脱钴层，测量截止切割线的两端到所述金刚石端面的距离，并将该距离中的最小值认定为脱钴深度。本发明的有益效果主要体现在：基于线切割检测脱钴深度的方法不仅可以对脱钴深度的导电性进行监控、电流及进给速度的收集，并且便于观察电火花的大小，操作简单，便于观察，同时又有较高的精确度。

技术领域

本发明涉及超硬工具制造技术领域，具体而言，尤其涉及基于线切割检测脱钴深度的方法。

背景技术

聚晶金刚石复合片(Polycrystalline diamond compact， 简称PDC)是由优质的金刚石微粉与硬质合金(WC-Co)基体在超高温高压下烧结而成，其中，当烧结温度达到1300℃以上，作为粘结剂的Co元素开始融化进入并进入金刚石微粉空隙中，使促进形成金刚石-金刚石（D-D）键，并残留在复合片的金刚石层。而Co的含量会影响聚晶金刚石复合片的热稳定性，这是主要是由于粘结剂Co的热膨胀系数与金刚石相差很大[Co:1.46X10^-7/K;金刚石：（1.5~4.8）X10^-6/K,相差一个数量级]，在受热过程中，常会在金刚石层中颗粒界面或金刚石层与WC-Co层界面产生热应力或微裂纹，使PDC机械性能下降。于此同时，金刚石石墨化会破坏金刚石-金刚石键，也是导致PDC性能下降的一个原因。

目前，复合片钻头在地质结构中工作时，复合片会与岩石摩擦生热，自身温度会不断的提高，而Co与金刚石（C元素）的热膨胀系数不同，在工作时会因温度的不断升高而体积不断变大，从而导致内应力的增加，造成复合片的破坏。

因此，减少Co含量是提高复合片热稳定性和机械性能的手段之一。目前，脱钴技术是是减少Co含量的主要方法之一，而比较常见的脱钴方法有：强酸化学腐蚀法（脱钴复合酸脱钴法和磷酸双氧水脱钴法）和电化学腐蚀法，这两种均能有效去除金刚石层的部分Co的存在，有效提升PDC的热稳定性和机械性能。

中国专利CN104532016A公开了一种基于人造聚晶金刚石复合片的脱钴复合酸的脱钴方法，包括：将有机酸溶于蒸馏水中；将无机酸1与有机酸所得溶液混合；再将无机酸2与上述所得溶液混合配得复合酸；将人造聚晶金刚石复合片浸入所配好的复合酸中；调整浸渍温度为25～90℃，浸渍48～72h。完成后即得脱钴的聚晶金刚石复合片。

中国专利CN105603428A公开了一种从聚晶金刚石复合片中去除钴的方法，包括以下步骤：提供酸液，所述酸液包括磷酸和双氧水；将聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石层在上述酸液中浸泡，得到脱钴的复合片。本发明使用磷酸去除聚晶金刚石中的钴相，磷酸根离子与钴离子可形成稳定的可溶性配位离子，从而促使钴不断进入溶液而从复合片中脱除；并且本发明加入双氧水，能进一步提高钴的脱除率。

中国专利CN104862771A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。

一般来讲，Co液扩散浸渍烧结的PDC，金刚石层钴含量一般占体积的10%~15%，是导体，为提高PDC的热稳定性能，在采用强酸化学腐蚀法或者电解法除去金刚石层的金属相后（其含钴量可减少至2wt%,甚至少于2wt%），PCD导电性大大减少，电阻率升高，电阻大大增加，如上述中国专利CN104532016A中所述，电解法脱钴后的金刚石层电阻可高达3000Ω以上。