一種聚晶金剛石複合片浸出裝置製造方法
2023-05-18 01:43:21 1
一種聚晶金剛石複合片浸出裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，包括：基座，所述基座上設置有圓柱型凹槽，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度；加酸筒，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸；耐酸油脂層，所述耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處；所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑；所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。本實用新型提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置能夠減少聚晶金剛石複合片中的殘餘金屬含量，同時還能保護聚晶金剛石複合片中的硬質合金層。
【專利說明】—種聚晶金剛石複合片浸出裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超硬材料【技術領域】，尤其涉及一種聚晶金剛石複合片浸出裝置。【背景技術】
[0002]超硬材料主要是指金剛石和立方氮化硼。金剛石是目前已知的世界上最硬的物質，立方氮化硼硬度僅次於金剛石。這兩種超硬材料的硬度都遠高於其它材料的硬度，包括磨具材料剛玉、碳化矽以及刀具材料硬質合金、高速鋼等硬質工具材料。因此，超硬材料適於用來製造加工其它材料的工具，尤其是在加工硬質材料方面，具有無可比擬的優越性，佔有不可替代的重要地位。因而超硬材料在工業上獲得了廣泛應用。但是金剛石數量稀少、價格昂貴，遠遠不能滿足經濟發展的需要，因此，研究人員利用高壓合成技術合成了聚晶金剛石(PCD)，使金剛石的應用範圍擴展到勘探、航空、航天、汽車、電子、石材等多個領域。隨著金剛石應用的進一步拓展，與其相關的複合材料引起了研究者的廣泛興趣，聚晶金剛石複合片就是其中之一。
[0003]聚晶金剛石複合片是在高溫高壓下由許多細晶粒金剛石和硬質合金襯底聯合燒結而成的塊狀聚結體，由於其中聚晶金剛石的結構是取向不一的細晶粒金剛石燒結體，其硬度及耐磨性雖低於單晶金剛石，但燒結體表現為各向同性，因此不會像天然金剛石那樣沿單一解理面裂開，經常作為加工工具主要用於石油、冶金、地質鑽頭、擴孔器等，具有高強度、高硬度、高耐磨性，特別是具有高的抗衝擊韌性，其鑽進速度和時效均為天然金剛石的許多倍，而且鑽進過程中還可以有效的保持孔徑。同時還可以用來切削非鐵金屬及其合金、硬質合金以及非金屬材料，切削速度為硬質合金刀具的上百倍，耐用度為硬質合金的上千倍。
[0004]現有技術中的聚晶金剛石複合片，由於製備的原因，會有殘餘金屬留在金剛石顆粒的間隙內，這些殘餘的金屬會加劇金剛石複合片使用時的石墨化或氧化，導致聚晶金剛石層失效，而且金屬相和硬質合金相的熱膨脹係數和彈性模量的不同，聚晶金剛石複合片在使用中容易出現裂紋、分層等現象，影響聚晶金剛石複合片磨耗和熱穩定性，從而縮短其使命壽命。
[0005]因此，如何減少聚晶金剛石複合片中的殘餘金屬含量，成為業內亟待解決的問題。實用新型內容
[0006]有鑑於此，本實用新型要解決的技術問題在於提供一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，本實用新型提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置能夠減少聚晶金剛石複合片中的殘餘金屬含量，同時還能保護聚晶金剛石複合片中的硬質合金層。
[0007]本實用新型提供了一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，包括:
[0008]基座，所述基座上設置有圓柱型凹槽，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度；
[0009]加酸筒，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸；
[0010]耐酸油脂層，所述耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處；
[0011]所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑；
[0012]所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。
[0013]優選的，所述加酸筒的內徑小於等於圓柱型凹槽的直徑。
[0014]優選的，所述圓柱型凹槽的上表面設置有上端面和下端面，所述下端面設置在靠近圓柱型凹槽內壁一側，所述上端面設置在靠近圓柱型凹槽外壁一側；
[0015]所述加酸筒與所述圓柱型凹槽的下端面相連接。
[0016]優選的，所述加酸筒的下表面設置有下端面和上端面，所述下端面設置在靠近加酸筒內壁一側，所述上端面設置在靠近加酸筒外壁一側；
[0017]所述加酸筒的下端面與所述圓柱型凹槽的下端面相連接，所述加酸筒的上端面與圓柱型凹槽的上端面相連接。
[0018]本實用新型提供了一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，包括:基座，所述基座上設置有圓柱型凹槽，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度；加酸筒，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸；耐酸油脂層，所述耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處；所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑；所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。與現有技術相比，本實用新型提供的浸出裝置採用凹槽設計和連接結構，從而使聚晶金剛石複合片在裝置內，可以通過酸蝕減少聚晶金剛石層的殘餘金屬含量，同時由於採用耐酸油脂層以及特殊的連接結構設計，使得聚晶金剛石複合片浸出裝置在使用時，位於連接處的耐酸油脂層形成的圓環的內徑會小於聚晶金剛石複合片的直徑，阻隔住聚晶金剛石複合片與圓柱型凹槽之間的縫隙，防止加酸筒內的強酸進入圓柱型凹槽內，從而保護聚晶金剛石複合片中的硬質合金層不被酸腐蝕，延長聚晶金剛石複合片的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置工作時剖面結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置裝有聚晶金剛石複合片的圓柱型凹槽的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了進一步理解本實用新型，下面結合實施例對本實用新型優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本實用新型的特徵和優點，而不是對本實用新型權利要求的限制。
[0022]本實用新型提供了一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，包括:
[0023]基座，所述基座上設置有圓柱型凹槽，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度；
[0024]加酸筒，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸；
[0025]耐酸油脂層，所述耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處；
[0026]所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑；
[0027]所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。
[0028]參見圖1，圖1為本實用新型實施例提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置工作時的剖面結構示意圖，其中，11為圓柱型凹槽，12為加酸筒，13為耐酸油脂層，14為聚晶金剛石複合片，15基座。
[0029]本實用新型對所述聚晶金剛石複合片沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的聚晶金剛石複合片即可，優選由聚晶金剛石層和硬質合金層組成，當聚晶金剛石複合片在酸浸出過程中，聚晶金剛石複合片的上部分為聚晶金剛石層，聚晶金剛石複合片的下部分為硬質合金層。
[0030]本實用新型所述聚晶金剛石複合片浸出裝置包括基座15，基座為聚晶金剛石複合片浸出裝置的主體部分，設置有圓柱型凹槽11。
[0031]在本實施例中，基座材質為耐強酸高分子樹脂材料，以保證浸出裝置不被強酸腐蝕。在其他實施例中，基座可以選擇其他材質，以能夠耐強酸腐蝕為優選方案。
[0032]本實用新型所述聚晶金剛石複合片浸出裝置包括圓柱型凹槽11，所述圓柱型凹槽設置在基座15上，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度，其作用是放置以及固定聚晶金剛石複合片，所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸的關係為過渡配合。
[0033]在本實施例中，圓柱型凹槽11為圓柱型槽體。聚晶金剛石複合片完全置於所述圓柱型凹槽內。在其他實施例中，圓柱型凹槽可以為其他形狀，以與聚晶金剛石複合片相適合為優選方案。
[0034]本實用新型所述聚晶金剛石複合片浸出裝置包括加酸筒12，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸，用於浸出聚晶金剛石複合片聚晶金剛石層中的殘餘金屬。
[0035]在本實施例中，加酸筒12為圓柱型筒體。在其他實施例中，加酸筒可以為其他形狀，以方便盛放強酸為優選方案。
[0036]在本實施例中，加酸筒的內徑等於圓柱型凹槽的直徑。在其他實施例中，加酸筒的內徑可以小於等於圓柱型凹槽的直徑，以保證聚晶金剛石複合片浸出的效果為優選方案。
[0037]本實用新型所述聚晶金剛石複合片浸出裝置包括耐酸油脂層13，所述耐酸油脂層13設置在所述圓柱型凹槽11與所述加酸筒12的連接處，所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑。
[0038]在本實施例中，耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處，當聚晶金剛石複合片浸出裝置在工作時，在外加少許壓力或加酸筒自身重力的影響下，位於連接處的耐酸油脂層形成的圓環的內徑會小於聚晶金剛石複合片的直徑，阻隔住聚晶金剛石複合片與圓柱型凹槽之間的縫隙，因而在加酸筒充滿強酸後，強酸不會向圓柱型凹槽內滲透，從而保護聚晶金剛石複合片的硬質合金層不會受到強酸的腐蝕。
[0039]在其他實施例中，耐酸油脂層也可以由其他耐酸材質組成，以能夠防止強酸進入圓柱型凹槽內為優選方案。[0040]在本實施例中，所述圓柱型凹槽11的上表面設置有上端面21和下端面22，參見圖2，圖2為本實用新型實施例提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置裝有聚晶金剛石複合片的圓柱型凹槽的剖面結構示意圖，其中，21為上端面，22為下端面，23為圓柱型凹槽，24為耐酸油脂層，25為聚晶金剛石複合片。所述下端面22設置在靠近圓柱型凹槽23內壁一側，所述上端面21設置在靠近圓柱型凹槽23外壁一側；所述加酸筒的下表面設置有下端面和上端面，所述下端面設置在靠近加酸筒內壁一側，所述上端面設置在靠近加酸筒外壁一側；所述加酸筒的下端面與所述圓柱型凹槽的下端面相連接，所述加酸筒的上端面與圓柱型凹槽的上端面相連接。其作用在於，在加酸筒與圓柱型凹槽的連接處設置階梯型的上下端面，可以使聚晶金剛石複合片浸出裝置在工作中保持穩定，同時還可以防止強酸沿著連接面外滲，阻止強酸汙染周圍環境或腐蝕周圍工件。
[0041]在其他實施例中，加酸筒的下表面也可以不設置上下端面，其下表面只與圓柱型凹槽的下端面相連接即可。在其他實施例中，加酸筒的下表面也可以為其他形狀，以與圓柱型凹槽的下端面相連接，防止強酸外滲為優選方案。
[0042]本實用新型還提供了一種聚晶金剛石複合片的浸出方法，其特徵在於，包括以下步驟:
[0043]將聚晶金剛石複合片放入上述任意一項技術方案所述的聚晶金剛石複合片浸出裝置的圓柱型凹槽中，將耐酸油脂層設置在圓柱型凹槽與加酸筒的連接處，然後再將加酸筒置於圓柱型凹槽上，使得耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑，最後向酸蝕槽中加入強酸進行浸出，得到浸出後的聚晶金剛石複合片。
[0044]本實用新型提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置的工作過程如下:
[0045]將聚晶金剛石複合片放入聚晶金剛石複合片浸出裝置的圓柱型凹槽中，聚晶金剛石複合片的厚度與圓柱型凹槽的高度相等，即聚晶金剛石複合片完全置於圓柱型凹槽中，同時，圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。然後將耐酸油脂層設置在圓柱型凹槽與加酸筒的連接處，再將加酸筒置於圓柱型凹槽上，稍加外力或利用加酸筒自身重力使得耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑，然後向酸蝕槽中注入強酸進行浸出，強酸不會滲入到圓柱型凹槽內或外滲到浸出裝置外，最後得到浸出後的聚晶金剛石複合片。
[0046]本實用新型對聚晶金剛石複合片浸出裝置的材質沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的耐強酸的材質即可，優選採用耐強酸高分子樹脂；本實用新型對聚晶金剛石複合片沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的聚晶金剛石複合片即可，優選採用直徑19.05mm,高度13.20mm,聚晶金剛石層厚度為1.80mm的聚晶金剛石複合片(EP-H1913型,河南晶銳超硬材料有限公司)；本實用新型中所述強酸均為本領域技術人員熟知的用於浸出殘餘金屬的無機酸，優選為硝酸、鹽酸、高氯酸中一種或幾種；本實用新型對所述注入強酸的量沒有特別限制，優選為(5?20)ml/g ;本實用新型對浸出的時間沒有特別限制，優選為24?108小時。
[0047]本實用新型按照上述步驟重複浸出50片聚晶金剛石複合片，用XRF(X_射線螢光光譜)進行檢測，實驗結果表明，浸出前聚晶金剛石層中的殘餘金屬含量為7%?8%，浸出後，在浸出區內的聚晶金剛石層中的殘餘金屬含量為0.05%?0.07 %，同時用高倍顯微鏡觀察硬質合金層及聚晶金剛石層界面處，聚晶金剛石複合片的硬質合金層沒有出現分層現象，表明硬質合金層沒有受到酸的腐蝕。
[0048]本實用新型提供了一種聚晶金剛石複合片浸出裝置和浸出方法，採用凹槽設計和連接結構，通過向加酸筒放入強酸，使聚晶金剛石複合片在裝置內，可以通過酸蝕減少聚晶金剛石層的殘餘金屬含量，同時本實用新型由於採用耐酸油脂層以及特殊的連接結構設計，使得聚晶金剛石複合片浸出裝置在使用時，耐酸油脂層可以防止加酸筒內的強酸進入圓柱型凹槽內，從而保護聚晶金剛石複合片中的硬質合金層不被酸腐蝕，延長聚晶金剛石複合片的使用壽命。
[0049]為了進一步說明本實用新型，以下結合實施例對本實用新型提供的聚晶金剛石複合片浸出裝置進行詳細描述。
[0050]實施例1
[0051]選取直徑為19.05mm,聚晶金剛石層厚度為1.80mm的聚晶金剛石複合片(EP-H1913型，河南晶銳超硬材料有限公司)，通過XRF測得聚晶金剛石複合片聚晶金剛石層中殘餘金屬的含量為7.5%。將上述聚晶金剛石複合片放入由耐強酸高分子樹脂材料製成的聚晶金剛石複合片浸出裝置中，聚晶金剛石複合片的厚度與圓柱型凹槽的高度相等，即聚晶金剛石完全置於浸出裝置的圓柱型凹槽中。
[0052]然後將耐酸油脂層設置在圓柱型凹槽與加酸筒的連接處，再將加酸筒置於圓柱型凹槽上，稍加外力或利用加酸筒自身重力使得耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑。向加酸筒中注入15ml混合酸進行浸出，混合酸為體積比為3:1的鹽酸和硝酸。24小時後，得到浸出後的聚晶金剛石複合片。
[0053]對上述浸出後的聚晶金剛石複合片進行觀察，其硬質合金層沒有出現酸腐蝕現象。
[0054]對上述浸出後的聚晶金剛石複合片進行電鏡掃描，結果如圖3所示，圖3為本實用新型實施例1浸出後的聚晶金剛石複合片的掃描電子顯微鏡圖。由圖3可以看出，白線以上的區域為浸出區，其中白色為殘餘金屬相，黑色為金剛石相。
[0055]對上述浸出後的聚晶金剛石複合片進行XRF檢測，結果表明，浸出後，在浸出區內的聚晶金剛石層中的殘餘金屬含量為0.07%。
[0056]以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。
[0057]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種聚晶金剛石複合片浸出裝置，包括: 基座，所述基座上設置有圓柱型凹槽，所述圓柱型凹槽用於放置聚晶金剛石複合片；所述圓柱型凹槽的高度等於聚晶金剛石複合片的厚度； 加酸筒，所述加酸筒與所述圓柱型凹槽上表面相連接，所述加酸筒用於盛放強酸； 耐酸油脂層，所述耐酸油脂層設置在所述圓柱型凹槽與所述加酸筒的連接處； 所述耐酸油脂層的內徑小於聚晶金剛石複合片的直徑； 所述圓柱型凹槽的尺寸與聚晶金剛石複合片的尺寸為過渡配合。
2.根據權利要求1所述的聚晶金剛石複合片浸出裝置，其特徵在於，所述加酸筒的內徑小於等於圓柱型凹槽的直徑。
3.根據權利要求1所述的聚晶金剛石複合片浸出裝置，其特徵在於，所述圓柱型凹槽的上表面設置有上端面和下端面，所述下端面設置在靠近圓柱型凹槽內壁一側，所述上端面設置在靠近圓柱型凹槽外壁一側； 所述加酸筒與所述圓柱型凹槽的下端面相連接。
4.根據權利要求3所述的聚晶金剛石複合片浸出裝置，其特徵在於，所述加酸筒的下表面設置有下端面和上端面，所述下端面設置在靠近加酸筒內壁一側，所述上端面設置在靠近加酸筒外壁一側； 所述加酸筒的下端面與所述圓柱型凹槽的下端面相連接，所述加酸筒的上端面與圓柱型凹槽的上端面相連接。
【文檔編號】C01B31/06GK203768036SQ201320881110
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】王曉, 李治海 申請人:河南晶銳超硬材料有限公司