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　　申请号：201480041056.X
　　申请人：阿特拉钻孔技术有限合伙公司
　　发明人：N·A·鲍登 C·S·蒙特罗斯

　　摘要：烧结聚晶金刚石(PCD)结构中的催化剂在至少部分所述结构中被液体溶剂金属溶解。用加热的所述溶剂浸泡所述结构，所述溶剂渗入固结金刚石颗粒之间的填隙空间内以接触烧结过程残留的催化剂。溶解的催化剂传输至主体溶剂，所述溶剂替换所述填隙空间内的催化剂。 　　主权利要求：1.一种具有填隙空间的固结金刚石复合片，包括：复合片第一部分，其在填隙空间内具有催化剂金属；以及复合片第二部分，其在填隙空间内具有溶剂金属。
　　2.根据权利要求1所述的固结金刚石复合片，其中，在所述第二部分内的催化剂体积小于在所述第二部分内的溶剂金属体积。
　　3.根据权利要求1或2所述的固结金刚石复合片，其中，在所述第二部分内的催化剂体积小于在所述第二部分内催化剂和溶剂结合体积的25％。
　　4.一种固结金刚石复合片，其包括烧结金刚石、催化剂金属、溶剂金属、地面接合外表面、包含所述地面接合外表面的作业部、以及远离所述地面接合外表面的基部，所述作业部包含的溶剂金属体积大于催化剂金属体积，并且所述基部包含的催化剂金属体积大于溶剂金属体积。
　　5.一种固结金刚石复合片，其包括烧结金刚石、能作为烧结金刚石催化剂的催化剂金属、以及能溶解所述催化剂金属的溶剂金属。
　　6.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述催化剂金属为第VIII族金属或金属合金。
　　7.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述催化剂金属为钴或钴合金。
　　8.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为主要由镓、锡、铟、钛、钼、铁、锆、钠、钾和汞组成的 组中的至少一种。
　　9.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为锡或锡合金。
　　10.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为镓或镓合金。
　　11.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为镓铟锡合金。
　　12.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为非极性的。
　　13.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属的熔点低于催化剂。
　　14.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述溶剂金属为非水性金属。
　　15.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，当被加热至600℃以上时，所述催化剂金属在所述溶剂金属中的溶解度至少为2％。
　　16.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述金刚复合片结合至碳化钨基底。
　　17.根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片，其中，所述金刚复合片是刮刀钻头切削器的面。
　　18.一种固结金刚石复合片，其包括烧结金刚石、第一金属和第二金属，其中，在700℃时，所述第一金属为固体，所述第二金属为液体。
　　19.根据权利要求18所述的固结金刚石复合片，其中，所述第一金属是用于烧结金刚石的催化剂，所述第二金属是用于所述第一金属 的溶剂。
　　20.根据权利要求18或19所述的固结金刚石复合片，其中，所述第一金属为钴或钴合金。
　　21.根据权利要求18-20中任意一项所述的固结金刚石复合片，其中，所述第二金属为主要由镓、锡、铟、钛、钼、铁、锆、钠、钾和 汞组成的组中的至少一种。
　　22.根据权利要求18-20中任意一项所述的固结金刚石复合片，其中，所述第二金属为镓或镓合金。
　　23.根据权利要求18-20中任意一项所述的固结金刚石复合片，其中，所述第二金属为锡或锡合金。
　　24.根据权利要求18-20中任意一项所述的固结金刚石复合片，其中，所述第二金属为镓铟锡合金。
　　25.一种包括多个切削器的刮刀钻头，其中，至少一个所述切削器包括根据任一前述权利要求所述的固结金刚石复合片。
　　26.一种用于切削器的金刚石台，其包括：基区，用于附接基底且包含第VIII族催化剂金属；地面接合作业区，包含溶剂金属及浓度小 于所述基区的催化剂金属。
　　27.根据权利要求26所述的金刚石台，其中，所述催化剂金属为钴或钴合金。
　　28.根据权利要求26或27所述的金刚石台，其中，所述第二金属为主要由镓、锡、铟、钛、钼、铁、锆、钠、钾和汞组成的组中的至 少一种。
　　29.根据权利要求26或27所述的金刚石台，其中，所述第二金属为镓或镓合金。
　　30.根据权利要求26或27所述的金刚石台，其中，所述第二金属为锡或锡合金。
　　31.根据权利要求26或27所述的金刚石台，其中，所述第二金属为镓铟锡合金。
　　32.一种用于地面接合部件的切削器，其包括基底和结合至所述基底的台，所述台具有填隙空间，其中，至少部分所述填隙空间被溶剂 金属占据。
　　33.根据权利要求32所述的切削器，其在所述填隙空间中包括催化剂金属。
　　34.根据权利要求33所述的切削器，其中，所述催化剂金属的主要成分为钴。
　　35.根据权利要求33或34所述的切削器，其中，所述溶剂金属是用于所述催化剂金属的溶剂。
　　36.根据权利要求32-35中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为镓。
　　37.根据权利要求32-35中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为锡。
　　38.根据权利要求32-35中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为镓铟锡合金。
　　39.根据权利要求32-35中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属在700℃时为液体。
　　40.根据权利要求32-39中任意一项所述的切削器，其中，所述台包含烧结金刚石颗粒。
　　41.根据权利要求32-40中任意一项所述的切削器，其中，所述台的一部分所包含的催化剂重量小于溶剂。
　　42.根据权利要求32-41中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属为选自由镓、锡、钠、钾和汞组成的金属组的一种或多种金属 或金属的合金。
　　43.根据权利要求32-42中任意一项所述的切削器，其中，所述基底涂覆有金属，该金属通过接触镓限制所述基底的退化。
　　44.根据权利要求32-43中任意一项所述的切削器，其中，所述涂层溅射镀涂在所述基底表面上。
　　45.一种切削元件，其包括基底、在填隙空间中包含催化剂材料和溶剂的金刚石台，所述金刚石台具有固定至所述基底的内部和与所述基底相对以在使用中接合土质材料的外部，所述催化剂材料在所述内部的重量比大于在所述外部的重量比，所述溶剂在所述外部的重量比大于在所述内部的重量比。
　　46.一种切削元件，其包括基底和固定至所述基底的金刚石台，所述金刚石台包括含有催化剂材料的填隙空间，以及接触土质材料的外 部，所述外部的填隙空间中所包含的溶剂体积大于所述催化剂材料的体积。
　　47.根据权利要求45或46所述的切削元件，其中，所述外部中的溶剂大于所述外部中的催化剂。
　　48.根据权利要求45-47中任意一项所述的切削器，其中，所述催化剂金属的主要成分为钴。
　　49.根据权利要求45-48中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属是用于所述催化剂金属的溶剂。
　　50.根据权利要求45-48中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为镓。
　　51.根据权利要求45-48中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为锡。
　　52.根据权利要求45-48中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属的主要成分为镓铟锡合金。
　　53.根据权利要求45-52中任意一项所述的切削器，其中，所述溶剂金属在700℃时为液体。
　　54.一种烧结聚晶金刚石(PCD)结构，其包括至少一个毗邻作业表面的区域，其中占据结合金刚石颗粒之间填隙的催化剂比熔点更低 的金属少。
　　55.一种处理烧结金刚石以移除催化剂的方法，包括：加热溶剂；以及用所述溶剂浸泡所述烧结金刚石的至少一部分，以替换所述烧结 金刚石内的至少部分催化剂金属。
　　56.根据权利要求55所述的方法，其中，所述溶剂选自由金属溶剂、非极性溶剂和非水性溶剂中的一个或多个组成的组。
　　57.根据权利要求55或56所述的方法，其中，浸泡金刚石包括用所述溶剂置换金刚石颗粒之间填隙空间内的催化剂。
　　58.根据权利要求55-57中任意一项所述的方法，其中，所述催化剂包括钴。
　　59.根据权利要求55-58中任意一项所述的方法，其中，浸泡所述烧结金刚石包括将所述金刚石的至少一部分没入所述溶剂中。
　　60.根据权利要求55-58中任意一项所述的方法，其中，浸泡所述烧结金刚石包括使所述金刚石的至少一部分接触没入所述溶剂中的 多孔体，所述多孔体通过毛细作用将所述溶剂材料输送至所述金刚石上。
　　61.根据权利要求55-60中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂为锡或锡合金。
　　62.根据权利要求55-61中任意一项所述的方法，其包括将层至少涂覆至所述金刚石的没入所述液体溶剂金属中的部分，以限制形成限 制溶剂浸入所述金刚石的溶剂金属化合物。
　　63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述层包括选自由镓、锡、铟组成的组的一种或多种金属。
　　64.根据权利要求55-63中任意一项所述的方法，其中，当在加热的溶剂中浸泡所述金刚石时，所述溶剂溶解所述填隙空间内的所述催化剂。
　　65.根据权利要求55-64中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂被加热至600℃-750℃之间的温度。
　　66.根据权利要求55-64中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂在氧气减少的环境中被加热至1000℃-1500℃之间的温度。
　　67.根据权利要求55-66中任意一项所述的方法，其中，持续用所述加热溶剂金属浸泡，直到在所述烧结金刚石被所述加热溶剂金属浸入的部分中，催化剂的体积小于溶剂的体积。
　　68.一种制备切削元件的方法，所述切削元件具有聚晶金刚石台和用于地面接合操作的支撑基底，所述方法包括：将所述金刚石台暴露于溶剂金属，以溶解所述金刚石台中的催化剂金属并通过所述溶剂金属将至少部分所述催化剂金属扩散至所述金刚石台外。
　　69.根据权利要求68所述的方法，其中，所述溶剂金属至少是镓、锡、铟及它们的合金中的一种。
　　70.根据权利要求68或69所述的方法，其中，将所述金刚石台暴露于溶剂金属包括将所述金刚石台的至少一部分没入所述溶剂金属的浴中。
　　71.根据权利要求68-70中任意一项所述的方法，其中，将所述金刚石台暴露于溶剂金属包括提供接触所述溶剂金属浴和所述金刚石台并且位于两者之间的多孔体。
　　72.根据权利要求68-71中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂金属被加热。
　　73.一种制备切削元件的方法，所述切削元件具有金刚石台和用于地面接合操作的基底，所述方法包括：加热溶剂并将所述溶剂供应至 所述金刚石台的填隙空间内，以溶解并移除所述填隙空间内包含的至少部分催化剂材料。
　　74.根据权利要求73所述的方法，其中，所述溶剂金属是镓、锡、铟或它们的合金。
　　75.一种制造切削元件的方法，包括：在模具中处理金刚石和催化剂，以产生聚晶金刚石台；以及将非水性溶剂引入所述金刚石之间的填隙空间中以置换所述催化剂。
　　76.根据权利要求75所述的方法，其中，置换所述催化剂提高所述金刚石的热稳定性。
　　77.根据权利要求75或76所述的方法，其中，所述溶剂是金属溶剂。
　　78.根据权利要求75-77中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂是非极性溶剂。
　　79.根据权利要求75-78中任意一项所述的方法，其中，所述溶剂是镓、锡、铟或它们的合金。
　　80.一种从烧结聚晶金刚石(PCD)结构中至少部分移除金属催化剂的方法，包括：加热溶剂金属浴；以及将所述PCD结构的至少一部分置于所述溶剂金属浴中，以使至少部分所述金属催化剂溶解，并使所述金属催化剂从所述PCD结构中扩散，并用所述金属溶剂替换所述金属催化剂；其中，所述金属溶剂的熔点大大低于所述金属催化剂。
　　81.一种制造金刚石台的方法，包括：在存在催化剂金属的情况下将聚晶金刚石颗粒加热并压制，以形成烧结金刚石复合片，将所述金 刚石复合片暴露于溶剂金属，所述溶剂金属溶解并至少部分替换所述金刚石复合片中的所述催化剂金属。
　　82.根据权利要求81所述的方法，包括加热所述溶剂金属以溶解并至少部分替换所述催化剂金属。
　　83.根据权利要求82所述的方法，其中，暴露所述金刚石复合片包括将所述金刚石复合片的至少一部分没入所述溶剂金属的浴中。
　　84.根据权利要求82所述的方法，其中，所述溶剂金属包括主要由镓、钛、钼、铟、铁、锡、锆、钠、钾和汞组成的组中的至少一种。
　　85.根据权利要求82所述的方法，其中，所述催化剂金属为钴或钴合金。
　　86.一种制造金刚石台的方法，包括：在存在催化剂金属的情况下将聚晶金刚石颗粒加热并压制，以形成烧结金刚石复合片，以及用非 水性介质移除至少部分所述催化剂金属。
　　87.根据权利要求86所述的方法，包括加热所述用于移除至少部分所述催化剂金属的非水性介质。
　　88.根据权利要求87所述的方法，其中，所述催化剂金属为钴或钴合金，非水性介质包括主要由镓、钛、钼、铟、铁、锡、锆、钠、 钾和汞组成的组中的至少一种。