概述PDC脱钴处理后的性能变化

概述PDC脱钴处理后的性能变化
摘要由于PCD中钴的热膨胀系数远大于金刚石，受热达到一定温度之后，金刚石晶粒之间的结合就会因为钴的膨胀而破坏。

1983年，日本住友公司的两位研究人员对标准PDC金刚石层的表层进行了脱钴处理，使PDC齿的性能得到了大幅提高。

然而，这项发明并未受到应有的重视。

直到2000年后，随着人们对PDC金刚石层理解的加深，钻头供应商们才将此项技术应用到了岩石钻进的PDC齿上[1]。

为了更全面地了解PCD脱钴后的性能变化，选取了三种颇具代表性的PDC：A.美国某公司生产，目前国际市场上的高端产品；B.国内某公司生产，是目前国内市场上的高端产品；C.国内生产，是目前国内市场上的中低端产品。

分别对未脱钴的PDC与脱钴后的PDC进行性能测试。

关键词PDC；热膨胀系数；脱钴；性能提高
測试项目：
1.冲击韧性（设备及型号：XJL-300落锤试验机；检测方案：冲击能量40J，重复冲击至失效，累计冲击功）。

2.疲劳冲击韧性（设备及型号：HYCP-5疲劳冲击试验机；检测方案：单次冲击能量8J，每一百次一个循环，累计冲击功）。

3.综合性能检测（设备及型号：GTC20090P立车；检测方案：复合片切削直径1.2m的石英岩，每刀在竖直方向吃刀量1.5mm，纵向进给量0.6mm，复合片从石英岩外径向中心运动。

复合片磨损掉基体合金长度为2～3mm的坡口即可终止实验，或在此过程中出现裂纹、复合层脱裂等情况可直接终止实验。

累计测试刀数）。

测试结果如下：
从以上数据可以看出，脱钴前与脱钴后三种PDC的冲击韧性变化都不大，说明脱钴对PDC冲击韧性的影响不大；在疲劳冲击韧性上三种PDC表现有所区别，A影响不大，B有所下降，C下降幅度较大；在立车上，A与B数据均大幅上升，说明综合性能都有很大的提高，C的数据也上升，但出现崩刀的情况。

为了更进一步了解，分别对三种PDC脱钴与未脱钴的样品进行了电镜扫描，情况如下：
结束语
从电镜上观察，发现A、B两种PDC金刚石颗粒之间大部分形成了D-D结合，脱钴后的孔隙比较少，而C样品D-D结合不够充分，脱钴之后出现较多孔隙。

过多的孔隙，使PDC的韧性下降，这就是C样品在立车上出现崩刀的原因。

参考文献
[1] 徐昉，申守庆.PDC钻头技术的发展与现状（三）[J].石油与装备，2012，（5）：111-112.。