[發明專利]具有工程化孔隙率的多晶金剛石切削元件和用于制造這種切削元件的方法

有效

• 申請號: 201410347593.9
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN104209517B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 范國江;于峰;方毅;J·丹尼爾·貝爾納普;彼得·T·卡里維奧
• 申請（專利權）人: 史密斯國際有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F7/08;C22C26/00;E21B10/46;E21B10/50
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司11467
• 代理人: 王金雙

1.?一種形成熱穩定多晶金剛石切削元件的方法，包括：

混合金剛石顆粒與填充材料以形成金剛石粉末混合物，其中所述金剛石粉末混合物包括具有填充材料的第一部分和具有比第一部分更少或沒有填充材料的第二部分；

在高溫和至少5.2GPa的高壓下燒結金剛石粉末混合物以形成多晶金剛石材料，所述多晶金剛石材料具有第一部分形成的第一段和第二部分形成的第二段；

從所述多晶金剛石材料中去除填充材料以形成熱穩定多晶金剛石材料，其在第一段和第二段之間具有孔隙率差異；

將所述熱穩定多晶金剛石材料結合到基片上，其中，結合包括用來自基片的浸滲劑材料滲透第一段，其中對所述孔隙率的測量沒有浸滲劑。

2.?如權利要求1所述的方法，其中結合包括排列熱穩定材料和基片，使得所述熱穩定多晶金剛石材料的第一段緊鄰基片。

3.?如權利要求1所述的方法，其中，所述填充材料包括鈷。

4.?如權利要求1所述的方法，其中，所述填充材料包括碳化鎢。

5.?如權利要求4所述的方法，其中，在第一部分中所述填充材料包括5wt%的碳化鎢。

6.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，混合金剛石顆粒和填充材料包括在金剛石粉末混合物中形成填充材料的數量梯度。

7.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第一段在基片最近處形成熱穩定材料的第一層，且所述第二段在基片相對處形成熱穩定材料的第二層。

8.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第一部分具有至少4wt%的填充材料。

9.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，在去除填充材料后，所述第一段包括占據第一段體積約9%的孔。

10.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第一段和第二段之間的孔隙率的差異為至少1.6%。

11.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，在高溫和高壓下燒結金剛石粉末混合物包括在高溫和至少5.4GPa的高壓下燒結金剛石粉末以形成多晶金剛石材料。

12.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第一部分占所述金剛石粉末混合物體積的至少25%。

13.?如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，去除填充材料包括在壓力容器中浸出多晶金剛石材料。

14.?如權利要求13所述的方法，其中，還包括通過X射線照相法驗證浸出已完成。

15.?如權利要求13所述的方法，其中，去除填充材料包括浸出第一段的至少一部分。

16.?如權利要求15所述的方法，其中，浸出包括只浸出多晶金剛石材料的一部分，該部分從所述多晶金剛石材料的一個表面延伸至需要的深度。

17.?一種切削元件，包括：

基片；和

結合到基片上的熱穩定多晶金剛石主體，所述熱穩定多晶金剛石主體通過在高溫和至少5.2GPa的高壓下燒結而成，

其中所述熱穩定多晶金剛石主體包括：

相對基片的工作表面；

材料顯微結構，包括多個結合在一起的金剛石晶體，和金剛石晶體之間的孔，所述孔基本上沒有催化劑材料；

所述材料顯微結構的第一部分接近基片并具有孔隙率；和

所述材料顯微結構的第二部分接近工作表面并具有孔隙率，

其中所述第一部分在金剛石晶體之間的一個或多個孔中包含有浸滲劑材料，且

其中所述材料顯微結構在沒有所述浸滲劑測量所述孔隙率時，在所述第一部分和第二部分之間具有孔隙率差異。

18.?如權利要求17所述的切削元件，其中熱穩定多晶金剛石主體通過在高溫和至少5.4GPa的高壓下燒結而成。

19.?如權利要求17至18中任一項所述的切削元件，其中所述孔隙率差異為至少1.6%。

20.?如權利要求17至18中任一項所述的切削元件，其中所述孔隙率差異為至少2.6%。