一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法及装置

1.本发明涉及金刚石复合片脱钴技术领域，尤其涉及一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法及装置。


背景技术：

2.聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，pdc)是一种超硬复合材料，广泛应用于油气开采、地质勘探和材料加工等领域。pdc由金刚石层和烧结催化剂在高温高压下于硬质合金基体上烧结制备，其中常用的烧结粘结剂为金属钴，也可以使用铁、镍及其合金等。金属作为烧结催化剂，与碳元素有着较好的相容性，在高温高压的作用下能够促使相邻金刚石颗粒的碳原子之间形成键合(d-d键)，大量的d-d键使得pdc具有更好的强度和更好的耐磨性。但是，在使用pdc的过程中，由于金属与金刚石颗粒的热膨胀系数相差较大，工作时的热量会导致pdc内部积蓄较大的热应力，从而造成pdc的破坏；并且金属钴、铁等会在高温下催化碳由金刚石态转为石墨态，也会减少pdc使用寿命，因此，在使用之前，常常要对pdc进行“脱金属烧结剂”处理。
3.现有的去除金属烧结剂的方法包括酸浸法和电解法，其中电解法具有污染小、反应温和及成本低等优点。在目前的公开的电解去除金属烧结剂研究中，专注于“脱钴”的研究居多，中国专利cn104389012a提供了一种脱钴pdc复合片的制备方法，其所涉及的电解液配方含有氢氧化钾、氢氧化钠等强碱物质，使用强酸强碱作为电解液虽然可以达到脱钴效果，但对容器和操作人员都有较高的要求，同时电解液的后期处理也会污染环境；中国专利cn107687017b提供了一种用于脱钴的电解液、金刚石复合齿表面改性的方法，使用弱酸弱碱作为电解液，但进行脱钴时温度在40℃-120℃之间，目的是通过高温来促进钴溶出反应的发生，但是高温对仪器有着较高要求，高温的液体也存在危险性；中国专利cn110144618a提供了一种去除聚晶金刚石复合片中金属钴的方法，使用氯化钠、氯化钾作为电解质对pdc进行脱钴，脱钴时间为24h，脱钴深度为500～800微米，在常温下脱钴时间长会导致表面有大量化合物残留，影响更深层的钴被去除。中国专利cn113445117a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和装置，使用氯化钠、氯化钾作为电解质在超声环境中对pdc进行脱钴，其脱钴效率低。中国专利cn104862771a提供了一种电解法脱出聚晶金刚石复合片中部分金属钴的方法，使用硼酸、氯化钠、和硫酸钴作为电解质对pdc进行电解，脱出部分金属钴，虽然脱钴时间短，但是脱钴量不够。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法及装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.本发明的第一目的是提供一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法，将聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，将金刚石层进行导电处理，然后将经绝缘
导电处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部在电解池中进行超声电解去除金属烧结剂，所述电解池为三电极体系，包括参比电极、对电极和工作电极，所述参比电极为饱和甘汞，所述对电极为惰性电极，所述工作电极为经绝缘导电处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部，所述电解池中的电解液包括硼酸、氯化钠和氯化钾，所述电解池中的电解液ph为5-7，温度为25-30℃。
7.进一步的，所述硼酸的浓度为2-4g/100ml，氯化钠的浓度为4-6g/100ml，氯化钾的浓度为4-6g/100ml。
8.进一步的，所述的超声电解脱钴中的超声条件为超声功率超声波功率为0.7-0.9kw，工作频率为28
±
0.5khz。
9.进一步的，所述的超声电解脱钴中的电解条件为采用恒电位电解。
10.进一步的，所述的恒电位电解的电位由极化曲线测试得到，电位相对开路电位3-3.5v。
11.进一步的，所述的电解的时间为12-16h。
12.进一步的，所述的聚晶金刚石复合片聚晶刚石层钴的重量百分比为6％-9％。
13.进一步的，所述的惰性电极包括铜电极、不锈钢电极或铂电极中的任意一种。
14.本发明的第二目的是提供采用上述的高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法的装置，包括绝缘导电单元和超声电解单元，所述绝缘导电单元用于对聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，所述超声电解单元用于对聚晶金刚石复合片的金刚石层进行电解处理，所述超声电解单元包括水槽、超声波发生器、电化学工作站和加热器，所述超声波发生器、所述电化学工作站和所述加热器均设置在所述水槽内电化学工作站，所述电化学工作站包括参比电极、聚晶金刚石复合片的金刚石部工作电极、对电极和电解池。
15.进一步的，所述绝缘导电单元包括腔室、硅胶垫和导线，所述腔室顶部敞口，底部设置有通孔，聚晶金刚石复合片固定放置在所述腔室内，聚晶金刚石复合片的金刚石部暴露在所述腔室外，所述通孔处设置有导线用来连接聚晶金刚石复合片的硬质合金部，所述导线连接电源实现聚晶金刚石复合片的硬质合金部使得金刚石层导电，所述腔室的内壁上设置有所述硅胶圈实现硬质合金部分的绝缘。
16.进一步的，所述参比电极为饱和甘汞参比电极，所述对电极为铜片对电极。
17.与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
18.(1)本发明提供了一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法。该方法将聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，然后将经绝缘处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部在电解池中进行超声电解去除金属烧结剂，电解池为三电极体系，饱和甘汞为参比电极，惰性电极为对电极，经绝缘处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部为工作电极，电解池中的电解液ph为5-7，温度为25～30℃。对硬质合金部绝缘，合适的电极电位和超声协同作用降低了工作电极表面膜层电阻，增加了电解过程中的传质效率，增加了去除金属烧结剂的效率，采用弱酸电解液在保证电解效率的同时，减少了电解中pdc表面化合物的附着，使得12-16小时脱钴后的金刚石层脱钴深度达到400μm。本发明制备得到的去除金属烧结剂的聚晶金刚石复合片良产率增加。
19.(2)本发明提供的一种装置在绝缘导电的基础上倒挂pdc、并且先固定阴阳极再倒入电解液，可以控制电解液高度，使得硬质合金部分不接触电解液，从而实现双重保护，避
免pdc硬质合金部分电解腐蚀破坏导致去除金属烧结剂失败。并且此电解池能够使阳极处于阴极对面，加快电解过程中电解质的传递，增快电解效率。
20.(3)使用电化学方法可以测试聚晶金刚石复合片的极化曲线，得到聚晶金刚石复合片的钝化区与过钝化区位置，确定聚晶金刚石复合片恒电位电解去除金属烧结剂的电位，提高电解效率，同时能够对超声波电解pdc脱钴过程进行检测，从而分析超声波的作用机理，判断超声波是否可以补偿弱酸在室温下的弱腐蚀性，对去除金属烧结剂的效果进行评价判断。
附图说明
21.图1为绝缘导电单元示意图；
22.图2为超声电解单元示意图；
23.图3a和图3b为实施例2的极化曲线，其中两条曲线分别代表超声波电解环境和普通电解环境下的电解效果；
24.图4为本发明实施例1的pdc表面扫描电镜图、断面扫描电镜图和断面钴元素能谱线扫图，其中扫描电镜图中亮色部分为金属烧结剂，暗色部分为金刚石；
25.图5为本发明实施例2的pdc表面扫描电镜图，表面能谱图；
26.图6为本发明实施例9的在含4g硼酸电解液中无声电解后的pdc表面形貌图、断面形貌图和断面钴元素能谱线扫图，其中扫描电镜图中亮色部分为金属烧结剂，暗色部分为金刚石；
27.图7为本发明实施例10的在含4g硼酸电解液中超声波电解后的pdc表面形貌图、断面形貌图和断面钴元素能谱线扫图，其中扫描电镜图中亮色部分为金属烧结剂，暗色部分为金刚石；
28.图8为本发明实施例11的在含2g硼酸电解液中无声电解后的pdc表面形貌图、断面形貌图和断面钴元素能谱线扫图，其中扫描电镜图中亮色部分为金属烧结剂，暗色部分为金刚石；
29.图9为本发明实施例12的在含2g硼酸电解液中无声电解后的pdc表面形貌图、断面形貌图和断面钴元素能谱线扫图，其中扫描电镜图中亮色部分为金属烧结剂，暗色部分为金刚石。
30.图中，1、绝缘导电单元；11、聚晶金刚石复合片；12、腔室；121、通孔；13、硅胶垫；14、导线；2、超声电解单元；21、水槽；22、超声波发生器；23、电化学工作站；24、加热器；231、参比电极；232、工作电极；233、对电极；234、电解池。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
32.为了测定对比实施例和对比例的性能，以下实施例和对比例使用的复合片聚晶刚石层钴的重量百分比均为6％-9％。
33.如图1-2所示，本发明提供的一种提高聚晶金刚石复合片脱钴效率的装置，该装置包括绝缘导电单元1和超声电解单元2，绝缘导电单元1用于对聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，超声电解单元2用于对聚晶金刚石复合片的金刚石层进行电解处理。
34.绝缘导电单元1包括腔室12、硅胶垫13和导线14，腔室12顶部敞口，底部设置有通孔121，聚晶金刚石复合片11固定放置在腔室12内，聚晶金刚石复合片11的金刚石部暴露在腔室12外，通孔121处设置有导线14用来连接聚晶金刚石复合片的硬质合金部，导线14连接电源实现聚晶金刚石复合片的硬质合金部使得金刚石层导电，腔室12的内壁上设置有硅胶垫13实现硬质合金部分的绝缘。
35.超声电解单元2包括水槽21、超声波发生器22、电化学工作站23和加热器24，超声波发生器22、电化学工作站23和加热器24设置在水槽21内，电化学工作站23包括饱和甘汞参比电极231、聚晶金刚石复合片的金刚石部工作电极232、铜片对电极233和电解池234。
36.实施例中采用上述装置进行时，实施例中的聚晶金刚石复合片硬质合金部均未被腐蚀。
37.实施例1
38.未进行电解脱钴处理的聚晶金刚石复合片为商业途径采购的聚晶金刚石复合片。未进行电解脱钴处理的聚晶金刚石复合片表面、断面形貌和断面钴元素分布能谱线扫描结果如图4所示。
39.实施例2
40.以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜为对电极(阴极)。电解液组分为：3g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。在普通环境下电解，恒压源电压为3v，电解时间为36h，温度为30℃。电解后清洗聚晶金刚石4h，烘干2h。脱钴后钴重量百分比为8.29，氧重量百分比为11.04，与钴呈交叉分布，氧化物附着明显，如图5所示，断面形貌图中属于金属钴的白色区域分布均匀，未见明显变化，说明脱钴深度小于50μm。
41.实施例3
42.将聚晶金刚石复合片置于绝缘导电装置中，并作为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液中硼酸的浓度为4g/100ml、氯化钠的浓度为6g/100ml、氯化钾的浓度为5g/100ml。将电极分别置于图2超声电解单元中设置温度为30℃，超声功率为0.9kw，电化学阻抗频率扫描范围为10
5-10-2
hz，分别在超声和无声环境中进行测试。
43.根据测试结果得到的拟合电阻如表1所示，其中rct越大代表钴在金刚石层中的溶解速率越慢，rf的存在意味着pdc表面有化合物附着，并且越大说明表面化合物附着越多，说明阳极金刚石层中的钴被腐蚀形成钴离子后，和溶液中的氯或氢氧根离子发生反应生成化合物从而附着在pdc表面，化合物的附着会阻挡下层钴的露出。同时，弱酸溶液和中性溶液虽然绿色环保，但它们的弱腐蚀性造成其难以腐蚀pdc表面生成的化合物，使得脱钴效率低，影响生产。从表1中数据可以看出，超声环境下的电荷转移电阻和膜层电阻比无声条件下缩小一倍，说明超声波可以促进弱酸和中性溶液中钴的析出和减少pdc表面化合物的沉积，通过促进电极反应过程补偿弱酸和中性溶液的在室温下的弱腐蚀性，从而实现促进pdc脱钴效率的作用。
44.表1.
[0045][0046]
实施例4
[0047]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例3一致的装置和测试方法，超声功率为0.1kw，测试结果得到的电极过程中的拟合电阻如表1所示。
[0048]
实施例5
[0049]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例3一致的装置和测试方法，超声功率为0.3kw，测试结果得到的电极过程中的拟合电阻如表1所示。
[0050]
实施例6
[0051]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例3一致的装置和测试方法，超声功率为0.5kw，测试结果得到的电极过程中的拟合电阻如表1所示。
[0052]
实施例7
[0053]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例3一致的装置和测试方法，超声功率为0.7kw，测试结果得到的电极过程中的拟合电阻如表1所示。
[0054]
由表1可知，超声功率不同时电荷转移电阻和膜层电阻会发生变化，阻值越小越有利于电极发生反应，超声功率小于0.1kw时，电阻变化小，其对电极过程的作用不显著，超声功率在0.1kw～0.7kw之间时，电阻随功率的增高而降低，在0.7kw时达到最小值，超声功率在0.7kw～0.9kw之间时，由于电解中振动的增加，电解反应过程的稳定性变差，造成电阻增强。说明超声波功率在0.7kw～0.9kw之间时更适合聚晶金刚石复合片脱钴。
[0055]
实施例8
[0056]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液中硼酸的浓度为3g/100ml、氯化钠的浓度为6g/100ml、氯化钾的浓度为5g/100ml。设置初始电位为相对参比电极-200mv，终止电位为350mv。采用同实施例2一致的
装置，超声功率为0.8kw，测试所得到的极化曲线如图3a和图3b所示，极化曲线为电流密度随电极电位变化的曲线，通过极化曲线可以判断电极的活化区、活化钝化过渡区、钝化区、过钝化区。由图3a可知，电极电位为0.5-1.2v之间时，pdc处于钝化区，此区间的电流密度低，电极反应不活跃，不适合于pdc去除金属烧结剂处理。对于不同直径、不同烧结剂含量的pdc使用此方法可以分别确定钝化区位置，避开此区域的电极电位有利于金属烧结剂的高效溶出。
[0057]
由图3b可以看出，超声条件下阴极段的电流密度始终高于无声条件下的电流密度，这表明在超声波的作用下电解质中的离子向阴极移动得更快，阴极氢析出反应增强。在阳极段，两条曲线在低电位时基本重叠，超声条件下pdc的电流密度随着电位的增加比无声条件下更明显，随着阳极反应过程中电位的增加，超声在阳极反应过程中的作用逐渐显现。根据测试结果拟合得到的腐蚀电流密度如表2所示，腐蚀电流密度越大腐蚀速率越大，超声条件下的腐蚀电流密度较高，约为无声条件下的1.6倍，说明超声可以促进电解过程中电解质的移动过程，促进弱酸电解液中pdc表面钴的溶出。
[0058]
表2
[0059][0060]
实施例9
[0061]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例1一致的装置将pdc在无声环境下电解，使用恒电位电解法，电位为相对开路电位3.35v，电解时间为16h，温度为30℃。电解后pdc表面和断面的形貌图和断面钴元素分布能谱线扫描结果如图6所示。
[0062]
实施例10
[0063]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸4g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例1一致的装置将pdc在超声波环境下电解，使用恒电位电解法，电位为相对开路电位3.35v，超声功率为0.8kw，电解时间为16h，温度为30℃。电解后pdc表面和断面的形貌图和断面钴元素分布能谱线扫描结果如图7所示。
[0064]
实例11
[0065]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为参比电极。电解液组分为：硼酸2g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例1一致的装置将pdc在无声环境下电解，使用恒电位电解法，电位为相对开路电位3.35v，电解时间为16h，温度为28℃。电解后pdc表面和断面的形貌图和断面钴元素分布能谱线扫描结果如图8所示。
[0066]
实施例12
[0067]
以聚晶金刚石复合片为工作电极(阳极)，铜片为对电极(阴极)，饱和甘汞电极为
参比电极。电解液组分为：硼酸2g/100ml、6g/100ml氯化钠、5g/100ml氯化钾的水溶液。采用同实施例1一致的装置将pdc在超声波环境下电解，使用恒电位电解法，电位为相对开路电位3.35v，超声功率为0.8kw，电解时间为16h，温度为28℃。电解后pdc表面和断面的形貌图和断面钴元素分布能谱线扫描结果如图9所示。
[0068]
实施例1、9～12中脱钴完成后，对聚晶金刚石复合片金刚石层即1mm以内的线扫描计数结果求均值，得到的各元素平均计数值如表3所示。
[0069]
表3
[0070][0071]
对实施例1、9、10中脱钴后表面和断面上部区域的元素进行eds面扫，得到的各元素重量百分比如表4所示。脱钴前的pdc表面钴的重量百分比超过8％，脱钴处理后钴的重量百分比均少于1％。从断面各元素的重量百分比可以发现，脱钴处理可以减少钴的含量，而且在三电极体系下选择合适的电极电位协同超声作用下的脱钴效果更好。
[0072]
表4.
[0073][0074]
通过图5和图6、8对比可以看出，电解液中不含硼酸时，pdc表面会有大量的氧化物附着，堵塞co溶出产生的孔隙；电解液含硼酸时可以减少pdc表面氧化物的附着，使得深层钴能够接触电解液从而进行进一步的电解。通过图4-9和表3可以看出，无声环境下电解的pdc亮色部分多于超声环境下电解的pdc，通过断面扫描电镜图可以看出，在超声和沉默条件下，在含4g硼酸电解液中pdc样品电解后的钴去除深度分别为255μm和61μm，在含2g硼酸电解液中pdc样品电解后的钴去除深度分别为102μm和85μm，这表明超声可以促进pdc的脱钴深度，并且由于超声能够降低本电解液的电荷转移电阻，当硼酸含量高时电解液中的溶质含量高，超声波对电解液的震荡均匀作用更明显。为了避免引入较多硼酸根离子，造成pdc脱钴后形成的孔隙种被充填影响后续脱钴深度，硼酸含量不宜过多。
[0075]
通过能谱线扫描断面钴的分布可以发现，在含4g硼酸电解液中超声电解后的金刚石层在400μm以内计数值小于30，而无声电解为200μm，在含2g硼酸电解液中超声电解后的金刚石层在120μm以内计数值小于20，而无声电解为80μm，这说明在相同时间内使用超声电
解也可以提高50％至一倍的脱钴深度。同时，超声电解后断面的氯元素、氧元素、钠元素都少于无声环境。结合实施例2和3的结果，说明超声波可以促进电极过程的产生，减少pdc电解过程中表面化合物的沉积，突破弱酸或中性电解液的腐蚀性局限，实现增加脱钴深度、提高脱钴效率的目的。
[0076]
以上未涉及之处，适用于现有技术。
[0077]
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技进行术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法，其特征在于，将聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，将金刚石层进行导电处理，然后将经绝缘导电处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部在电解池中进行超声电解脱钴，所述电解池为三电极体系，包括参比电极、对电极和工作电极，所述参比电极为饱和甘汞，所述对电极为惰性电极，所述工作电极为经绝缘导电处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部，所述电解池中的电解液包括硼酸、氯化钠和氯化钾，电解液的ph为5-7，温度为25-30℃。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼酸的浓度为2-4g/100ml，氯化钠的浓度为4-6g/100ml，氯化钾的浓度为4-6g/100ml。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的超声电解脱钴中的超声条件为超声功率超声波功率为0.7-0.9kw，工作频率为28
±
0.5khz。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的超声电解脱钴中的电解条件为采用恒电位电解，电位相对开路电位3-3.5v。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的电解的时间为12-16h。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚晶金刚石复合片聚晶刚石层钴的重量百分比为6％-9％。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的惰性电极包括铜电极、不锈钢电极或铂电极中的任意一种。8.一种采用如权利要求1-7中任一项所述的高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法的装置，其特征在于，包括绝缘导电单元(1)和超声电解单元(2)，所述绝缘导电单元(1)用于对聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理，所述超声电解单元(2)包括用于对聚晶金刚石复合片的金刚石层进行电解处理，所述超声电解单元(2)包括水槽(21)、超声波发生器(22)、电化学工作站(23)和加热器(24)，所述超声波发生器(22)、所述电化学工作站(23)和所述加热器(24)均设置在所述水槽(21)内电化学工作站(23)，所述电化学工作站(23)包括参比电极(231)、工作电极(232)、对电极(233)和电解池(234)。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述绝缘导电单元(1)包括腔室(12)、硅胶垫(13)和导线(14)，所述腔室(12)顶部敞口，底部设置有通孔(121)，聚晶金刚石复合片(11)固定放置在所述腔室(12)内，聚晶金刚石复合片(11)的金刚石部暴露在所述腔室(12)外，所述通孔(121)处设置有导线(14)用来连接聚晶金刚石复合片的硬质合金部，所述导线(14)连接电源实现聚晶金刚石复合片的硬质合金部使得金刚石层导电，所述腔室(12)的内壁上设置有所述硅胶垫(13)实现硬质合金部分的绝缘。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述参比电极(231)为饱和甘汞参比电极，所述工作电极(232)为聚晶金刚石复合片的金刚石部工作电极，所述对电极(233)为铜片对电极。

技术总结
本发明提供了一种高效去除聚晶金刚石复合片金属烧结剂的方法及装置。该方法将聚晶金刚石复合片的硬质合金部进行绝缘处理、将金刚石层进行导电处理，在电解池中进行超声电解脱钴，电解池为三电极体系，饱和甘汞为参比电极，惰性电极为对电极，经绝缘导电处理的聚晶金刚石复合片的金刚石部为工作电极，电解池中的电解液pH为5-7，温度为25-30℃。合适的电极电位和超声协同作用降低了工作电极表面膜层电阻，增加电解过程中的传质效率，增加脱钴效率，采用弱酸电解液在保证电解效率的同时，减少电解中PDC表面化合物的附着，使得12-16小时脱钴后的金刚石层脱钴深度达到400μm。本发明制备得到的脱钴聚晶金刚石复合片良产率增加。到的脱钴聚晶金刚石复合片良产率增加。到的脱钴聚晶金刚石复合片良产率增加。


技术研发人员：谭松成 杨颖 方小红 段隆臣 高辉 潘秉锁
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/10/6