CN1474792A

Polycrystalline diamond with surface depleted of catalyzing material

Abstract

The present invention provides a superhard polycrystalline diamond or diamond-like carbon element, which has greatly improved heat-resistant degradation performance without loss of impact strength. These elements are formed in a high temperature and high pressure process using a binder-catalytic material, collectively referred to as PCD elements. The PCD element has a large number of partially bonded diamond or diamond-like crystals, which form at least one continuous diamond matrix, and at least one continuous interstitial matrix containing a catalytic material is formed in the interstices of the diamond crystals. The element has a working surface and a main body, wherein the part of the interstitial matrix in the main body adjacent to the working surface is substantially free of the catalytic material, and the remaining interstitial matrix contains the catalytic material . This translates to higher wear resistance in cutting applications, higher heat transfer performance in heat sink applications, and in many other applications including hollow molds, pressure cones, machine tool spindles, and wear components. advantage.

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Projected expiry passed 25 June 2021, 5.2 years ago.

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34 claims: 14 independent, 20 dependent

  1. 1
    一种含有一具有工作表面的主体的PCD元件,其中,远离所述工作表面的主体的第一体积含有一种催化材料,邻近所述工作表面的主体的第二体积基本不含所述催化材料。
  2. 2
    如权利要求1所述的PCD元件,其中,所述主体含有大量部分粘结的金刚石晶体和一种间隙基质,且其中位于所述第一体积中的所述间隙基质部分含有所述催化材料,位于所述第二体积中的所述间隙基质部分是基本不含所述催化材料的。
  3. 3
    如权利要求1或2所述的PCD元件,其中所述第二体积延伸到距离所述工作表面至少约0.1mm的深度。
  4. 4
    如权利要求3所述的PCD元件,其中所述第二体积延伸到距离所述工作表面约0.2-0.3mm之间。
  5. 5
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,其中所述主体的第二体积具有高于所述主体中其它任何地方的金刚石密度。
  6. 6
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,其中,位于所述主体的第二体积中的大部分金刚石晶体具有一个基本不含催化材料的表面。
  7. 7
    如权利要求1-5中任一项所述的PCD元件,其中,留存在所述主体的第二体积中的大部分所述催化材料粘结到所述金刚石晶体的表面之上。
  8. 8
    如权利要求7所述的PCD元件,其中,在远离所述第一体积的第二体积中的金刚石晶体,与邻近第一体积的第二体积中的金刚石晶体相比,它们具有较少的催化材料粘结到它们的表面之上。
  9. 9
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,其中,在所述主体的第二体积中的催化材料的量随着与所述第一体积的距离而连续减少。
  10. 10
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,其中,在所述主体第二体积中的催化材料的量随着与所述第一体积的距离的增大而增大。
  11. 11
    如权利要求10所述的PCD元件,其中,在第二体积中的催化材料的量是逐渐增大的。
  12. 12
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,包括一种预制切割元件,它具有一饰面表面和一切割表面,其中所述工作表面包括所述切割表面的一部分。
  13. 13
    如权利要求12所述的PCD元件,其中所述切割元件是安装在一种固定切削刃型旋转钻头的切割面上。
  14. 14
    如权利要求12所述的PCD元件,其中所述切割元件是安装在一种牙轮型钻头的主体上。
  15. 15
    如权利要求1-11中任一项所述的PCD元件,包括一种具有一个切割表面的切割元件,适合用作一种机械加工中的镶入式截坯刀,其中所述工作表面包括所述切割表面的一部分。
  16. 16
    如权利要求1-11中任一项所述的PCD元件,包括一种拉丝模,其中所述工作表面包括所述拉丝模接触表面的一部分。
  17. 17
    如权利要求1-11中任一项所述的PCD元件,包括一种散热片。
  18. 18
    如权利要求1-11中任一项所述的PCD元件,包括一种选自由阀表面、压锥、机床心轴、和用于测量装置的耐磨元件所组成的组中的装置。
  19. 19
    如前述权利要求中任一项所述的PCD元件,其中所述主体被粘结到一种低硬度材料的基体上。
  20. 20
    如权利要求19所述的PCD元件,其中所述低硬度材料是粘结的碳化钨。
  21. 21
    一种制造PCD元件的方法,包括:处理一种含有催化材料的主体,使其第二体积基本不含所述催化材料,同时允许所述催化材料保留在所述主体的第一体积之中。
  22. 22
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过从所述第二体积中浸出所述催化材料而表现为基本不含催化材料的。
  23. 23
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过将所述第二体积中的催化材料转化为一种不再具有催化效果的结构而表现为基本不含催化材料的。
  24. 24
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过使所述催化材料进行反应以形成一种不再具有催化效果的物质而表现为基本不含催化材料的。
  25. 25
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过放电而表现为基本不含催化材料的。
  26. 26
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过采用一种电镀处理而表现为基本不含催化材料的。
  27. 27
    如权利要求21所述的方法,其中所述第二体积是通过采用一种蒸发处理而表现为基本不含催化材料的。
  28. 28
    一种预制切割元件,它含有一种超硬聚晶材料的饰面表面,具有大量部分结合的超硬晶体、位于所述超硬晶体之间的大量间隙区域和一种催化材料,所述饰面表面具有一切割表面和一主体,其中邻近所述切割表面的至少一部分的所述间隙区域,是基本不含有所述催化材料的,而剩余的所述间隙区域含有所述催化材料。
  29. 29
    一种元件,它含有大量部分粘结的金刚石晶体、一种催化材料、和一种间隙基质、和一种具有一工作表面的主体,其中在邻近所述工作表面的主体中的所述间隙基质,是基本不含所述催化材料的,而剩余的所述基质含有所述催化材料。
  30. 30
    一种PCD元件,它含有一种催化材料、一种间隙基质、和一种具有一工作表面的主体,其中在邻近所述工作表面的主体中的所述间隙基质,是基本不含所述催化材料的,而剩余的所述基质含有所述催化材料。
  31. 31
    一种PCD元件,它含有大量超硬度晶体、一种催化材料、和一种具有一工作表面的主体,其中,在距离所述工作表面至少0.1mm深度内的主体中所述晶体的大部分,都具有一基本不含所述催化材料的表面,剩余的晶体与所述催化材料接触。
  32. 32
    一种元件,它含有大量部分粘结的金刚石晶体、一种催化材料、和一种具有一工作表面的主体,其中邻近所述工作表面的主体的体积较所述主体其它地方具有更高的金刚石密度,且所述体积是基本不含所述催化材料的。
  33. 33
    一种PCD元件,它含有一种具有一工作表面的主体,其中邻近所述工作表面的主体的体积较所述主体其它地方具有更高的金刚石密度,且所述体积是基本不含催化材料的。
  34. 34
    一种PCD元件,它含有一种具有一工作表面的主体,其中邻近所述工作表面的金刚石密度,较所述主体其它地方是更高的,且它是基本不含催化材料的。
Independent claims34