[发明专利]用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解方法和装置

说明书

本发明公开了一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解方法，包括以下步骤：将电解聚晶金刚石脱钴的电解池置于超声波环境中进行电解反应；本发明还公开了一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解装置，包括：外壳、介质水、超声波发生器和电解池，所述外壳内盛装所述介质水、所述超声波发生器和所述电解池，所述电解池由阳极聚晶金刚石复合片、阴极惰性电极、电解液、电源和内壳组成。本发明通过超声波声强及时清除电极表面附着物，有效增加了腐蚀速率，得到的聚晶金刚石复合片的钴含量小于1.03％，低于普通环境下电解的钴含量。

技术领域

本发明涉及金刚石复合片脱钴技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解方法和装置。

背景技术

聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，PDC)由金刚石颗粒、烧结催化剂在高温高压条件下于硬质合金衬底上烧结形成，其中，金属钴是一种常见的烧结催化剂。由于金属钴与金刚石颗粒的热膨胀系数相差较大，工作时的热量会损坏PDC，且金属钴会在高温下催化碳由金刚石态转为石墨态，减少PDC使用寿命，因此，在使用之前，需要采用必要的手段去除PDC中的金属钴。

在现有的脱钴方法中，电解法脱钴具有污染小、反应温和及成本低等优点。但是在目前的电解脱钴研究中，电解法脱钴的效果较差，不能很好地改善聚晶金刚石复合片的耐磨性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解方法，采用本发明的电解方法对聚晶金刚石复合片进行脱钴处理，可以增大金刚石层中金属钴的腐蚀效率，及时清除电解过程生成的阳极表面附着物，并且，使得脱钴后的金刚石层的钴含量为1.03％。本发明还提供一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解方法，包括以下步骤：将电解聚晶金刚石脱钴的电解池置于超声波环境中进行电解反应。

优选的是，所述电解反应的条件包括：超声波功率0.1-2.0kW，工作频率为20-50kHz，电压为0-8V，温度为20-40℃，时间为5-40h。

优选的是，聚晶金刚石复合片的硬质合金衬底使用硅胶绝缘包裹处理。

优选的是，所述电解池以聚晶金刚石复合片为阳极，以惰性电极为阴极，所述电解池中的电解液由氯化钠水溶液和氯化钾水溶液组成，阴极、阳极连接电源后分别浸入所述电解液中。

优选的是，所述惰性电极的材质为不锈钢、铜或铂中的一种。

优选的是，所述电解液中氯化钠的浓度为1-10g/100mL、氯化钾的浓度为1-20g/100mL。

优选的是，所述电解反应结束后，取出聚晶金刚石复合片使用蒸馏水在超声波环境下清洗，并进行烘干处理。

本发明还提供一种用于去除聚晶金刚石复合片中金属钴的电解装置，包括：外壳、介质水、超声波发生器和电解池，所述外壳内盛装所述介质水、所述超声波发生器和所述电解池，所述电解池由阳极聚晶金刚石复合片、阴极惰性电极、电解液、电源和内壳组成。

优选的是，所述外壳内还设置有加热棒，所述加热棒连接有温控器。

本发明至少包括以下有益效果：

在进行电解反应的过程中，本发明采用普通无机盐作为电解液，相对其它的酸性或碱性电解液具有环保、安全和经济效益好的优点；

在进行电解反应前，使用硅胶包裹硬质合金衬底避免接触电解液，避免聚晶金刚石复合片的硬质合金衬底被腐蚀；