pcd复合片金相保护剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及一种聚晶金刚石复合片表面加工技术领域，尤其涉及一种pcd复合片金相保护剂及其制备方法和应用保护方法。
背景技术：
2.pcd复合片是金刚石微粒与硬质合金基体在高温高压下烧结而成的一种新型超硬复合材料。它硬度高、耐磨、摩擦系数小、导热率高、热膨胀系数低，兼有硬质合金的强度和韧性，是制作超硬刀具的理想材料，被广泛用于航空航天、汽车、能源、地质石油勘探、军工、精密制造等重要领域。为了提高被加工工件的加工精度和表面质量，制作刀具的pcd表面通常需要加工至镜面效果。
3.超声波探伤是检测pcd复合片内部缺陷的主要检测方法，检测所需的耦合剂为无气泡、无灰尘、无杂质的水，但当镜面效果良好、金相完好的pcd复合片与水接触后，pcd复合片的金相会被破坏，因为水具有一定的co浸出能力，致使表面一定深度范围内呈现出无钴区缺陷，在一定厚度范围内，由于co的缺失而在金刚石晶粒间形成空隙，减弱了金刚石晶粒间的结合力，此种状态下的金刚石刀具对加工工件的加工精度及表面质量均有不良影响。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明确有必要提供一种pcd复合片金相保护剂及其制备方法和应用，以保护金相表面不被破坏的同时不影响超声波探伤结果。
5.具体地，本发明提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，它主要由以下原料组成：酚醛树脂5-20%、疏水基成膜剂3-5%、表面活性剂0.5-1%、聚二甲基硅氧烷0.1-0.5%、其余为溶剂。
6.基于上述，所述疏水基成膜剂为二壬基萘磺酸钡、石油磺酸钡、硬脂酸铝等可在pcd表面形成定向吸附疏水保护膜的材料。
7.基于上述pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，它由以下原料组成：酚醛树脂8-15%、二壬基萘磺酸钡3-5%、表面活性剂0.5-0.8%、聚二甲基硅氧烷0.1-0.3%、其余为溶剂。
8.基于上述，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或两者的混合，主要起到乳化的作用，有利于所述pcd复合片金相保护剂形成稳定体系。
9.基于上述，所述溶剂为乙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种，主要是为了溶解所述pcd复合片金相保护剂中的其它组分，促使该pcd复合片金相保护剂形成稳定体系。
10.本发明还提供一种上述pcd复合片金相的制备方法，包括：先将酚醛树脂溶解于所述溶剂中，再加入所述疏水基成膜剂、所述表面活性剂和聚二甲基硅氧烷搅拌0.5-1 h即可。
11.本发明还提供一种pcd复合片金相的保护方法，其包括以下步骤：形成保护层、将上述pcd复合片金相保护剂均匀涂覆在pcd复合片的料层表面形成
一金相保护膜；超声波探伤处理、将形成有所述金相保护膜的pcd复合片置于耦合剂中进行超声波探伤处理；去除保护层、去除经超声波探伤处理过的pcd复合片上的金相保护膜。
12.基于上述，所述形成保护层的步骤包括：将所述pcd复合片金相保护剂均匀涂覆在pcd复合片的料层表面，并静置2-3 min形成所述金相保护膜。
13.基于上述，所述超声波探伤处理的步骤包括：先将水耦合剂置于超声波设备中，再将形成有所述金相保护膜的pcd复合片置于水中进行超声波探伤，探伤结束后将复合片取出。
14.基于上述，所述去除保护层的步骤包括：先用无纺布蘸取清洗剂，再用蘸有所述清洗剂的无纺布将经超声波探伤处理过的pcd复合片上的金相保护膜擦拭干净，其中，所述清洗剂为乙醇、丙酮、乙酸乙酯或其任意组合。因乙醇对工作人员更安全，所以，所述清洗剂优选为乙醇。
15.在所述pcd复合片金相保护膜的形成过程中，其中的疏水基成膜剂的主要作用是在pcd复合片料层表面形成定向吸附保护膜，该定向吸附保护膜对pcd复合片料层表面起到屏蔽作用，且定向吸附保护膜由疏水基组成，属低能表面，作为耦合剂的水介质在定向吸附保护膜上会形成大的接触角而不易渗透，从而阻止了其与pcd复合片料层表面的接触。然，当所述疏水基成膜剂的含量比较少时，会出现难以在pcd复合片料层表面成膜的现象。
16.其中的酚醛树脂作为粘结剂能提高疏水基成膜剂的润湿成膜速度，使所述定向吸附保护膜具备一定的粘结强度和附着力。然而，当酚醛树脂的含量比较小、甚至没有，则会出现疏水基成膜剂的成膜速度较慢，且形成的保护膜附着力小，易被破坏的情况。
17.其中的聚二甲基硅氧烷作为消泡剂，表面张力极低，易于铺展，增强所述定向吸附保护膜的连续性，有效保护pcd复合片料层。然而，当聚二甲基硅氧烷的含量比较少时，不能有效消除pcd复合片金相保护剂在涂覆过程中存在的气泡，这些气泡一旦破碎，将不能使pcd复合片料层表面得到有效保护。
18.所以，本发明提供的pcd复合片金相保护剂中的各组分相互配合，协同作用，使得复配形成的pcd复合片金相保护剂能稳定保存，若各组分的含量超出本发明限定的范围，则可能会出现分层或析出的情况，不能形成稳定的体系，从而难以长期保持。
19.因此，本发明提供的上述pcd复合片金相保护剂在使用过程中能够在pcd复合片表面形成一层疏水的保护膜，保护pcd复合片金相不被破坏，且该保护膜不会影响超声波探伤的检测结果。另外，上述pcd复合片金相保护剂的制备方法简单，易于操作。本发明提供的上述pcd复合片金相的保护方法也简单有效，易于实现。
附图说明
20.图1为本发明实施例1提供的对比参照样品的放大500倍的金相图。
21.图2为本发明实施例1提供的实验组样品的放大500倍的金相图。
22.图3为本发明实施例1提供的pcd复合片金相的保护方法中形成有保护层的实验组的pcd复合片的超声波探伤结果图。
23.图4为由本发明实施例1提供的pcd复合片金相的保护方法获得的实验组样品的超
声波探伤结果图。
24.图5为本发明实施例4提供的经pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片放大500倍的金相图。
25.图6为本发明实施例5提供的经pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片放大500倍的金相图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
27.实施例1其中，本实施例中使用的pcd复合片金相图片是通过三维显微镜vhx-5000测得。
28.本发明实施例提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，该保护剂的配方为：酚醛树脂 11%、二壬基萘磺酸钡 4%、乙醇84.3%、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-4 0.5%和聚二甲基硅氧烷 0.2%。
29.上述pcd复合片金相保护剂的制备方法包括：按照本实施例提高的组分比例称取一定量的组分，先将酚醛树脂置于玻璃容器中，再加入乙醇，放入转子，将玻璃容器置于磁力搅拌器上搅拌直至酚醛树脂完全溶解，再依次加入二壬基萘磺酸钡、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-4和聚二甲基硅氧烷，搅拌0.5-1 h即得pcd金相保护剂；该pcd复合片金相保护剂中的各组分均匀分散，形成稳定的体系，没有出现分层或析出的现象。
30.本实施例还提供一种上述pcd复合片金相的保护方法，包括以下步骤，取10片pcd复合片，将2 ml本实施例提供的pcd金相保护剂均匀涂抹在其中5片pcd复合片表面，静置2 min在对应的pcd复合片的料层表面上形成保护层，作为实验组；另外5片不涂抹保护剂作为对比参照组；然后将所有实验组和对比参照组的pcd复合片放入耦合剂为水的超声波设备中进行超声波探伤，探伤结束后取出其中所有的pcd复合片；使用无纺布蘸取乙醇将形成有保护层的pcd复合片擦拭干净，去除其料层表面的保护层，并干燥，作为实验组样品；干燥探伤结束后取出的对比参照组的pcd复合片，作为对比参照组样品。
31.采用三维显微镜vhx-5000分别检测上述实验组样品和对比参照组样品的金相图片。其中，图1为对比参照组样品的金相图片，图2所示为实验组样品的金相图片。从图1和图2中可以看出：图2中的金相组织明显小于图1的，且图2中的金相组织分布更加均均，所以，本发明实施例提供的pcd复合片保护剂及保护方法可以有效保护pcd复合片的料层表面，保护效果显著。
32.另外，形成有保护层的实验组的pcd复合片的探伤结果如图3所示；与图3所示的探伤结果属于同一pcd复合片的实验组样品进行同样的超声波探伤处理，结果如图4所述。从图3和图4中可知：两张图中的探伤检测结果基本一致，所以，本发明实施例提供的提供pcd复合片金相保护剂在使用过程中形成的保护膜不会影响pcd复合片的超声波探伤检测结果。
33.本实施例提供的pcd复合片金相保护剂之所以能够有效保护pcd复合片的料层表面的原因主要在于：在pcd复合片的料层表面上形成保护层的过程中，二壬基萘磺酸钡能在pcd复合片料层表面形成定向吸附保护膜，该定向吸附保护膜对pcd复合片料层表面起到屏蔽作用；所述定向吸附保护膜由疏水基组成，属低能表面，作为耦合剂的水介质在定向吸附
保护膜上会形成大的接触角而不易渗透，从而阻止了其与pcd复合片料层表面的接触。酚醛树脂作为粘结剂能提高二壬基萘磺酸钡的润湿速度，使所述定向吸附保护膜具备一定的粘结强度和附着力；聚二甲基硅氧烷作为消泡剂，表面张力极低，易于铺展，增强所述定向吸附保护膜的连续性，有效保护pcd复合片料层，以免pcd复合片金相保护剂若在涂覆过程中存在气泡被破坏后使得pcd复合片料层表面不能得到有效保护。
34.实施例2本发明实施例提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，该保护剂的配方为：酚醛树脂 11.3%、二壬基萘磺酸钡 3%、丙酮84.9%、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-3 0.5%和聚二甲基硅氧烷 0.3%。
35.本实施例采用与实施例一相同的方法制备上述pcd复合片金相保护剂，该pcd复合片金相保护剂中的各组分均匀分散，形成稳定的体系，没有出现分层或析出的现象，有利于长期保持。
36.本实施例采用与实施例一提供的实验组基本相同的pcd复合片金相的保护方法，主要不同之处在于：本实施例中采用的pcd复合片金相保护剂为本实施例提供的pcd复合片金相保护剂。经本实施例提供的pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片的金相图与图2比较接近，不再提供。
37.实施例3本发明实施例提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，该保护剂的配方为：酚醛树脂 14.8%、二壬基萘磺酸钡 4.9%、乙酸乙酯79.6%、失水山梨醇脂肪酸酯span-200.3%、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯tween-210.3%和聚二甲基硅氧烷 0.1%。
38.本实施例采用与实施例一相同的方法制备上述pcd复合片金相保护剂，该pcd复合片金相保护剂中的各组分均匀分散，形成稳定的体系，没有出现分层或析出的现象，有利于长期保持。
39.本实施例采用与实施例一提供的实验组基本相同的pcd复合片金相的保护方法，主要不同之处在于：本实施例中采用的pcd复合片金相保护剂为本实施例提供的pcd复合片金相保护剂。经本实施例提供的pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片的金相图与图2比较接近，不再提供。
40.实施例4本发明实施例提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，该保护剂的配方为：酚醛树脂 8%、石油磺酸钡3%、乙醇87.5%、tween-201%和聚二甲基硅氧烷0.5%。
41.本实施例采用与实施例一相同的方法制备上述pcd复合片金相保护剂，该pcd复合片金相保护剂中的各组分均匀分散，形成稳定的分散体系，没有出现分层或析出的现象。
42.本实施例采用与实施例一提供的实验组基本相同的pcd复合片金相的保护方法，主要不同之处在于：本实施例中采用的pcd复合片金相保护剂为本实施例提供的pcd复合片金相保护剂。经本实施例提供的pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片的金相图如图5所示。
43.实施例5本发明实施例提供一种pcd复合片金相保护剂，按质量百分数计，该保护剂的配方为：酚醛树脂 20%、硬脂酸铝3%、乙酸乙酯75.9%、tween-200.7%和聚二甲基硅氧烷0.4%。
44.本实施例采用与实施例一相同的方法制备上述pcd复合片金相保护剂，该pcd复合片金相保护剂中的各组分均匀分散，形成稳定的分散体系，没有出现分层或析出的现象。
45.本实施例采用与实施例一提供的实验组基本相同的pcd复合片金相的保护方法，主要不同之处在于：本实施例中采用的pcd复合片金相保护剂为本实施例提供的pcd复合片金相保护剂。经本实施例提供的pcd复合片金相的保护方法处理后的pcd复合片的金相图如图6所示。
46.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。