多晶金刚石材料的主体在浸出期间的支撑结构的制作方法_3

文档序号:9353919阅读:来源:国知局
>[0050] 在不希望受到理论约束的情况下,已惊人地发现,诸如PEEK的聚酮基塑料材料可 以与下述的浸出混合物结合而很好地作用,然而常规地用于这种固定装置的诸如PTFE的 其他材料在使用中易于分解。这种诸如PEEK的聚酮基塑料材料的普通的非反应性可允许 支撑部42承受浸出工艺条件并多次重复使用。
[0051] 此外,这种支撑结构42能够在高温下长时间地承受浸出条件。
[0052] 在选择的实施例中,支撑部42不能完全由诸如PEEK的聚酮基塑料材料制成,而仅 可完全地或部分地用这种材料涂覆,或支撑部42可含有包括聚酮基塑料材料的部分。
[0053] 在一些实施例中,密封元件48也可由诸如PEEK的聚酮基塑料材料或另一保护弹 性材料制成。
[0054] 在大多数情况下,PCD元件10可用手插入到支撑固定装置42中并用手从支撑固 定装置42移除,但这种操作可能是自动的。
[0055] P⑶元件10可以是任何类型的待浸出的元件,包括如图1和2所示的刀具。
[0056] 根据一些实施例,P⑶材料的主体20可以在提高的温度下接触浸出溶液,例如,在 所述提高温度时酸浸出混合物沸腾。在浸出期间将PCD材料的主体20暴露到提高的温度 可增加PCD材料20可浸出的深度并减少对达到所需的浸出深度所必要的浸出时间。
[0057] 此外,在一些实施例中,P⑶材料的主体20的至少一部分和浸出溶液可暴露到电 流、微波辐射和/或超声能量中的至少一种,以增加PCD材料的主体20的浸出速率。
[0058] 在一些实施例中,浸出深度可以小于0. 05mm、小于0. 1mm、小于1mm、小于2mm或小 于3mm或大于0. 4mm。在一些实施例中,至少85 %、至少90 %、至少95 %或至少99 %的催化 剂可以从PCD元件的浸出部分去除至浸出深度。浸出深度和去除的催化剂的量可基于PCD 元件10的预期用途来选择。
[0059] -旦浸出至所需的深度,则从浸出容器中移除P⑶元件10和支撑固定装置42。这 可以在从浸出容器中去除浸出剂之前或之后发生。去除后,可以可选地清洗、清洁或以其它 方式处理PCD元件10以去除或中和残留的浸出剂。最后,从支撑固定装置42中移除PCD 元件10。
[0060] 所有这些步骤还可以用手或使用诸如机器人系统的自动系统来执行。
[0061] 在进一步实施例中,支撑固定装置42可在相同的过程中重复使用一次或多次另 外的次数。
[0062] 通常,HF-HNO3已被示出是用于从烧结的P⑶台去除碳化钨(WC)的最有效的介质。 册-圆03的问题是它是挥发性的,并且,当加热这种酸时,需要特定技术,例如,气密封技术。 然后,如果没有提供这种技术,则温度的应用将由于HF(其是有毒的)的挥发和NO种类的 形成而降低HF-HNO3的效力,所述NO种类通常是气态的,因此,需要经常补充酸介质。此外, 如上文概述,为了使浸出过程在商业上可行,将通常需要热以加速浸出过程。另一个问题是 册-顯0 3对大部分的保护壳是腐蚀性的,这使得反应难以进行。
[0063] HCl和其他类似的无机酸比HF-HNO3更易于在高温下工作且腐蚀催化剂/溶剂,尤 其是钴(Co)。例如,HCl可以在合理的时间周期内从PCD台去除大部分催化剂/溶剂,所述 时间周期取决于温度,通常在80小时的范围中,尽管其没有去除WC,但是申请人发现,HCl 单独不适合从PCD台去除诸如VC的非金刚石相添加物。
[0064] 上述浸出支撑固定装置42可与浸出剂结合使用或单独地使用,并且在此还描述 了方法。
[0065] 与上述支撑固定装置42 -起使用的适当的浸出剂包括用水稀释的硝酸和一种或 多种另外的无机酸,所述浸出剂的毒性比常规的HF-HNO3浸出混合物小且所述浸出剂有效 地工作以从P⑶台去除诸如WC和Co的添加物,其中,所述硝酸包括约2-5重量%之间的硝 酸和水混合物,并一种或多种另外的无机酸。适当的另外的无机酸的示例可包括例如盐酸、 磷酸、硫酸、氢氟酸和/或前述无机酸的任意组合。
[0066] 在一些实施例中,硝酸可以例如2-5重量%之间和/或高达约I. 3M的摩尔浓度的 量存在于一些实施例的浸出混合物中。在一些实施例中,一种或多种无机酸可以例如高达 约7M的摩尔浓度存在于浸出溶液中。
[0067] 参照以下非限制性的示例更详细地描述一些实施例。下列示例提供与上述实施例 有关的进一步的细节。
[0068] 示例 1
[0069] 每个都包括附着至碳化钨基底的PCD台的切削元件通过存在钴时HPHT烧结具有 平均粒径约10微米的金刚石颗粒形成。烧结多晶金刚石台在粘结的金刚石颗粒之间的间 隙区域内包括钴和钨以及3重量%的碳化钒。
[0070] P⑶台使用包含6. 9M盐酸和I. 13M用水稀释的硝酸的溶液来浸出。P⑶台在酸浸 出混合物沸腾的温度下浸出30小时,并且浸出一段时间后使用超声波以去除剩余的反应 物。
[0071] 浸出后,P⑶台的浸出深度通过X射线分析P⑶台的各部分来确定。
[0072] 下面的表1中示出了示例1和下列示例所获得的合成的浸出深度。在示例1中, 使用上述浸出混合物30小时所获得的平均浸出深度为144微米。
[0073] 示例 2
[0074] 每个都包括附着至碳化钨基底的PCD台的切削元件通过存在钴时HPHT烧结具有 平均粒径约10微米的金刚石颗粒形成。烧结多晶金刚石台在粘结的金刚石颗粒之间的间 隙区域内包括钴和妈连同3重量%的碳化隹凡。
[0075] P⑶台使用包含6. 9M盐酸和I. 13M用水稀释的硝酸的溶液来浸出。P⑶台在酸浸 出混合物沸腾的温度下浸出30小时。
[0076] 浸出后,P⑶台在各点的浸出深度通过X射线分析P⑶台的各部分来确定。
[0077] 使用上述浸出混合物30小时所获得的平均浸出深度为161微米。
[0078] 示例 3
[0079] 每个都包括附着至碳化钨基底的PCD台的切削元件通过存在钴时HPHT烧结具有 平均粒径约10微米的金刚石颗粒形成。烧结多晶金刚石台在粘结的金刚石颗粒之间的间 隙区域内包括钴和钨和3重量%的碳化钒。
[0080] P⑶台使用包含6. 9M盐酸和0. 36M用水稀释的硝酸的溶液来浸出。P⑶台在酸浸 出混合物沸腾的温度下浸出10小时。
[0081] 浸出后,P⑶台在各点的浸出深度通过X射线分析P⑶台的各部分来确定。
[0082] 对于一些台,使用上述浸出混合物10小时所获得的平均浸出深度为202微米,且 对于其他PCD台,获得211. 5微米的平均浸出深度。
[0083] 示例 4
[0084] 每个都包括附着至碳化钨基底的PCD台的切削元件通过存在钴时HPHT烧结具有 平均粒径约10微米的金刚石颗粒形成。烧结多晶金刚石台在粘结的金刚石颗粒之间的间 隙区域内包括钴和钨和3重量%的碳化钒。
[0085] P⑶台使用包含大约7M(例如6. 9M)盐酸和0. 59M用水稀释的硝酸的溶液来浸出。 PCD台在酸浸出混合物沸腾的温度下浸出10小时。
[0086] 浸出后,P⑶台在各点的浸出深度通过X射线分析P⑶台的各部分来确定。
[0087] 在一些刀具中,使用上述浸出混合物10小时所获得的平均浸出深度为139. 5微 米,且在其他刀具中,获得218. 5
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