[發(fā)明專利]一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410816291.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104532016A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王潛龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B23/00
• 分類號(hào): C22B23/00;C22B3/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油勘探鉆頭用材料，特別是涉及一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法。

背景技術(shù)

PDC鉆頭已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外石油勘探，為極軟至中硬地層的鉆井提速發(fā)揮了重要作用，特別是能為我國(guó)的石油勘探事業(yè)提高鉆井速度、縮短鉆井周期、降低鉆井成本提供強(qiáng)有力的支撐。隨著深井的增多，提高鉆頭使用效率的有效辦法之一就是提高切削齒的綜合性能。

PDC刀具熱穩(wěn)定性下降的主要因素并不是在受熱過(guò)程中金剛石發(fā)生了氧化/石墨化反應(yīng)，而是粘結(jié)劑Co熱脹冷縮和氧化所產(chǎn)生的熱龜裂裂紋導(dǎo)致了PDC刀具機(jī)械性能的下降。提高PDC熱穩(wěn)定性的方法之一就是盡量減少粘結(jié)劑Co的含量。

人造聚晶金剛石復(fù)合片脫鈷技術(shù)是一種能夠提高復(fù)合片工作熱穩(wěn)定性從而實(shí)現(xiàn)提高使用性能的有效手段。國(guó)外應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)較早，國(guó)內(nèi)還處于探索階段。

復(fù)合片脫鈷技術(shù)就是去除金剛石層內(nèi)的鈷元素。鈷元素是燒結(jié)復(fù)合片時(shí)加入的結(jié)合劑，在金剛石內(nèi)呈現(xiàn)宏觀均勻分布狀態(tài)。去除比較困難。通常采取酸融或者電解。之所以要去除鈷元素就是考慮到鉆頭在工作時(shí)，復(fù)合片與巖石摩擦生熱。自身溫度會(huì)不斷提高。但是碳元素(人造金剛石)與鈷元素的熱膨脹系數(shù)不同，在工作時(shí)會(huì)伴隨溫度升高而體積變大，從而引起內(nèi)應(yīng)力的增加，造成復(fù)合片的破環(huán)。

因此，提供一種能夠去除金剛石層內(nèi)的鈷元素的人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法，成為本領(lǐng)域目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法，該方法利用脫鈷復(fù)合酸能夠減少粘結(jié)劑Co的含量并使其與金剛石微粒充分均勻混合，甚至做到無(wú)粘結(jié)劑Co，從而使金剛石以D-D鍵結(jié)合，減少金剛石晶粒間Co葉脈狀分布的可能。該復(fù)合酸的配制簡(jiǎn)單，脫鈷效果顯著，并且屬于環(huán)境友好材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法，該方法包括下述步驟：

1)配置質(zhì)量濃度為15g/L～200g/L的有機(jī)酸溶液；

2)將質(zhì)量濃度為1g/L～20g/L的無(wú)機(jī)酸1溶液與步驟1)所得溶液混合；

3)再將質(zhì)量濃度為1g/L～30g/L的無(wú)機(jī)酸2溶液與步驟2)所得溶液混合配得復(fù)合酸溶液；

4)將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸溶液中；

5)調(diào)整浸漬溫度為25～90℃，浸漬48～72h，即可。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)酸為酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、草酸中的一種或其組合物。

進(jìn)一步地，所述無(wú)機(jī)酸1為鹽酸、高氯酸、硫酸、次氯酸、鉻酸中的一種或其組合物。

進(jìn)一步地，所述無(wú)機(jī)酸2為硼酸、氫氟酸、氫溴酸、硝酸中的一種或組合物。

本發(fā)明的有益效果在于：

通過(guò)采用不能有強(qiáng)氧化性酸，不能產(chǎn)生沉淀的無(wú)機(jī)酸1，并且無(wú)機(jī)酸1與無(wú)機(jī)酸2的混合酸與金剛石晶體里面的鈷及鈷的化合物反應(yīng)形成鈷離子。并利用有機(jī)酸具有較強(qiáng)的酸性，能溶解金剛石晶體的特性，以及具有較強(qiáng)鰲合能力，能夠?qū)⒔饎偸Ц裰械腃o²⁺游離出來(lái)溶解到溶液中。

通過(guò)控制各個(gè)酸的濃度、浸出溫度、浸出時(shí)間等條件，使得脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片的耐磨性提高了10倍左右，金剛石層的電阻率得到了大幅度地提高。

附圖說(shuō)明

圖1是脫鈷復(fù)合片與原片的磨耗比對(duì)比。

圖2(a)是脫鈷后的聚晶金剛石復(fù)合片。

圖2(b)是未脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片。

圖3是脫鈷復(fù)合片電阻率測(cè)試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明利用復(fù)合酸對(duì)人造聚晶金剛石復(fù)合片的高效脫鈷方法，包括下述步驟：

1)配置質(zhì)量濃度為40g/L的草酸溶液100ml；

2)將質(zhì)量濃度為15g/L的鹽酸溶液100ml與步驟1)所得溶液混合；

3)將質(zhì)量濃度為20g/L的氫氟酸溶液100ml與步驟2)所得溶液混合配得復(fù)合酸溶液；

4)將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸溶液中；