[发明专利]多晶金刚石

权利要求书

1.多晶金刚石(PCD)材料，其包含至少88体积％且至多99体积％金刚石晶粒，平均金刚石晶粒的接触率大于60％。

2.如权利要求1所述的PCD材料，金刚石晶粒接触率为最多80％。

3.如权利要求1或权利要求2所述的PCD材料，金刚石晶粒接触率的标准偏差为最多4％接触率。

4.如前述任一权利要求所述的PCD材料，该材料具有至少0.5mm²的体积。

5.如前述任一权利要求所述的PCD材料，金刚石晶粒具有这样的尺寸分布特征：至少50％晶粒具有大于5微米的平均尺寸。

6.如前述任一权利要求所述的PCD材料，包含具有多模态尺寸分布的金刚石晶粒。

7.如前述任一权利要求所述的PCD材料，包含具有至多15微米的平均尺寸的金刚石晶粒。

8.如前述任一权利要求所述的PCD材料，具有至多1.5微米的平均间隙平均自由程。

9.如前述任一权利要求所述的PCD材料，其中间隙平均自由程的标准偏差在0.05微米至1.5微米的范围内。

10.如前述任一权利要求所述的PCD材料，具有至少0.5微米且至多4微米的平均间隙ECD尺寸。

11.如前述任一权利要求所述的PCD材料，包括填料材料，该填料材料包含式为MxM′y Cz的三元碳化物，M为选自过渡金属和稀土金属的至少一种元素；M′为选自Al，Ga，In，Ge，Sn，Pb，Tl，Mg，Zn和Cd的元素；x在2.5至5.0范围内；y在0.5至3.0范围内；和z在0.1至1.2范围内。

12.如权利要求11所述的PCD材料，其中M选自Co、Fe、Ni、Mn、Cr、Pd、Pt、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Ce、Y、La和Sc。

13.如前述任一权利要求所述的PCD材料，具有至少800℃的氧化起始温度。

14.如前述任一权利要求所述的PCD材料，具有邻近表面的区域和远离表面的区域，该邻近表面的区域包含至多2体积％的用于金刚石的催化剂材料，该远离表面的区域包含超过2体积％的用于金刚石的催化剂材料。

15.插入件，包含如前述任一权利要求所述的PCD材料，该PCD材料接合于烧结碳化物基材，该插入件用于钻地的钻头。

16.制备如权利要求1-14任一所述的PCD材料的方法，该方法包括：在对于使催化剂材料熔融的足够高的温度下，在用于金刚石的金属催化剂材料的存在下，使金刚石晶粒聚集体在大于6.0GPa的压力下经受压力处理，和烧结金刚石晶粒以形成PCD材料；聚集体中的金刚石晶粒具有这样的尺寸分布特征：至少50％的晶粒具有大于5微米的平均尺寸，和至少20％晶粒具有在10-15微米范围内的平均尺寸。

17.如权利要求16中所述的方法，包括使PCD材料在至少2GPa的压力下经受进一步压力处理。

18.如权利要求16或17中所述的方法，包括从PCD材料的金刚石晶粒之间的间隙中去除用于金刚石的金属催化剂材料。

19.如权利要求16至18中任一所述方法，包括使PCD材料在至少500℃的温度下经受热处理至少5分钟。

20.如权利要求16至19中任一所述方法，包括将添加剂材料引入聚集体中，添加剂材料包含选自V、Ti、Mo、Zr、W、Ta、Hf、Si、Sn或Al中的至少一种元素。