金刚石复合片脱钴防护装置的制作方法

本发明涉及金刚石复合片技术领域，尤其涉及一种金刚石复合片脱钴防护装置。

背景技术：

金刚石复合片钻头简称pdc钻头，与牙轮钻头并称为钻采行业的两大牙齿，pdc复合片最早由美国ge公司合成，将金刚石微粉与硬质合金基托通过高温高压设备复合在一起，随后，基于复合片的发明，各大石油公司设计了各种各样的金刚石钻头，特别是1990年后，复合片技术的进步相当迅速，在国内的钻采进尺数已超过牙轮钻头。

复合片脱钴技术，最早由日本住友公司提出，金刚石微粉与钴粉混合后，装入设计好的传压导热腔体，置于六面顶压机，随后将微粉合成复合片，做为催化剂的钴粉存在于微粉颗粒和颗粒之间，此时微粉和微粉间已经形成了金刚石化学键，但是残留的钴元素无法取出。

上世纪80年代，住友公司提出的脱钴技术，使用强酸通过一定条件，酸液渗入金刚石颗粒间，将金属钴分解析出，达到脱钴的目的，在随后测试复合片耐磨性的实验中发现，复合片的耐磨性会急剧提升8-20倍，因为在摩擦实验(大型立车车削花岗岩)在切削岩石时会产生热量，使得复合片整体特别是切削角位置，急剧生热，金刚石颗粒与钴元素的热膨胀系数相差将近14倍，钴急剧膨胀，使得金刚石网开裂，从而加剧了复合片的损坏速度。脱钴后，避免了此问题，因此能够提升耐磨性。

随后业界技术人员开发的脱钴配方多种多样，可以是强酸，如盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸等等，可以是强碱，如氢氧化钠，氢氧化钙，还有一些盐类，如氯化铁，氯化铜等等，有简单的化学反应，也有通过电化学分解钴的实例，尤其进入21世纪后，复合片随着合成压力的提升，本身密度越来越高，脱钴的反应条件要求也越来越苛刻，往往加入高温，高压，甚至需要强力搅拌，气体搅拌或者强力超声波辅助才能达到较好的效果。

面对这种反应环境，很头疼的一个问题就是对基体的保护，因为强酸或者高温高压会损坏复合片的硬质合金部分，能够轻易的将硬质合金腐蚀，复合片从而报废，因此往往需要一个非常精密的保护装置将硬质合金部分保护起来，需要设计一个密封装置防止酸液渗入，如美国us9227302中的设计方法，通常是用聚四氟乙烯材料，聚偏氟乙烯材料，对位聚苯酚材料等等，还有一些设计如pvd沉积tin薄膜，使用热熔枪熔化耐腐蚀材料随后涂覆，但是本身的设计相当重要，因为一旦发生泄漏，复合片很容易报废，所以对防护装置的设计，特别是高温高压强酸状态下的保护套设计，其重要程度不低于本身脱钴液化学配方的设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种金刚石复合片脱钴防护装置。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种金刚石复合片脱钴防护装置，其特征在于：包括固定套、压套、橡胶圈以及固定柱，固定套内带有腔体，所述固定套的一侧环周设有卡台，所述压套置于与所述腔体内，并与固定套的内壁配合，所述橡胶圈安装在所述卡台与所述压套之间，压套上带有用于放置复合片的容置槽，所述固定柱的底部顶在所述压套的背侧，固定柱螺纹连接在所述固定套的另一侧。

优选地，所述固定柱的外侧带有盖板，盖板的外径与所述固定套的外径相同。

优选地，所述固定柱的中部带有外螺纹，与设置在固定套上的内螺纹配合。

本发明的有益效果是:相对于现有技术，使用此保护套，在特制配方的脱钴液中，脱钴深度超过0.6mm的前提下，保护设计能够完成工艺要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的装配图；

图3为本发明的应用图；

图4为本发明的试验安装图；

图5为图4局部放大图；

图6为复合片切开后的扫描电镜图；

图7为复合片切开后的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图1和图2所示，一种金刚石复合片脱钴防护装置，包括固定套1、压套2、橡胶圈3以及固定柱4，固定套内带有腔体，所述固定套的一侧环周设有卡台5，所述压套置于与所述腔体内，并与固定套的内壁配合，所述橡胶圈安装在所述卡台与所述压套之间，压套上带有用于放置复合片的容置槽6，所述固定柱的底部顶在所述压套的背侧，固定柱螺纹连接在所述固定套的另一侧。所述固定柱的外侧带有盖板7，盖板与固定柱一体成型，盖板的外径与所述固定套的外径相同。固定柱和固定套通过螺纹连接，压套与固定柱之间有一定间隙，可以根据需要调整大小，可以是0.3mm或者更小，可以是0.5mm，也可以是0.7mm甚至1mm等等，对于橡胶圈的压缩量则需要根据脱钴体系的外界压力大小去计算，通常压缩量可以是20％甚至更小，23％，26％，30％甚至更大，与胶圈本身的选择也有很大关系，计算相应的压缩量后，可以确定e位置放置橡胶圈的卡槽尺寸，随后计算固定柱与固定套之间的长度关系。

如图3所示，图中，8为复合片的硬质合金基托部分，9为金刚石层。周围为反应环境，可以是强酸，强碱，或者盐类溶液，环境中可以有一定的压力，如1mp固定柱，2mp固定柱等等，当然压力越大，对密封的考验越苛刻。

如图4和图5所示，两个箭线i,j标注的位置是应当关注的位置，因为在高压环境中，以强酸为例，如果使用强酸，酸甚至挥发的酸气体会从箭线i，j位置的缝隙中渗入，但是此设计可以看到，j位置从固定柱试件和金刚石复合层g的间隙渗入，随后有耐酸密封圈保护，酸液或者酸气体无法进一步渗入而损坏金刚石复合片的硬质合金部分。i位置间隙，即使酸液或者酸气体从间隙中渗入，螺纹可以加工成细牙螺纹，缠入耐酸的生料带，如聚四氟乙烯生料带，能够减少一部分腐蚀液或者腐蚀气体的进入量，当然即使没此道防护，酸通过压套和固定套之间的间隙。同一个橡胶圈处于压缩状态也会对酸液或者酸气体起到阻挡作用，两个部分都无法使酸进入k区域而损伤硬质合金部分。

另外三者属于分体结构，当脱钴完毕后，只要将固定柱旋出，将复合片下压，就能轻易的将复合片取出，常规的设计，由于胶圈压缩量大，相当不容易取，此设计也克服了这一问题。

如图6和图7所示，以上两张图是复合片切开后的扫描电镜图，可以看到，脱钴深度能够达到0.6mm左右，常规的脱钴深度在0.3mm，目前业界常规的脱钴深度在0.5mm左右，0.6-0.7mm是比较高的脱钴要求，从上图可以看出，使用此保护套，在特制配方的脱钴液中，脱钴深度超过0.6mm的前提下，保护设计能够完成工艺要求，设计是成功的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及金刚石复合片技术领域，尤其涉及一种金刚石复合片脱钴防护装置，包括固定套、压套、橡胶圈以及固定柱，固定套内带有腔体，所述固定套的一侧环周设有卡台，所述压套置于与所述腔体内，并与固定套的内壁配合，所述橡胶圈安装在所述卡台与所述压套之间，压套上带有用于放置复合片的容置槽，所述固定柱的底部顶在所述压套的背侧，固定柱螺纹连接在所述固定套的另一侧。使用此保护套，在特制配方的脱钴液中，脱钴深度超过0.6mm的前提下，保护设计能够完成工艺要求。

技术研发人员：李兆喜;任振龙
受保护的技术使用者：天津立林钻头有限公司
技术研发日：2017.12.26
技术公布日：2018.04.17