[发明专利]超硬结构体、工具元件及其制作方法

权利要求书

1.一种用于制造处理过的超硬结构体的方法，所述方法包括：提供超硬结构体，所述超硬结构体包括选自多晶立方氮化硼（PCBN）材料或者多晶金刚石（PCD）材料的超硬材料；使所述超硬结构体在大于700摄氏度的温度下在超硬材料热力学不稳定的处理压力下经受热处理持续至少约5分钟的处理时间，以制造所述处理过的超硬结构体。

2.如权利要求1所述的方法，其中处理压力是最大约2GPa。

3.如权利要求1或权利要求2中所述的方法，包括在超硬结构体热力学稳定的超高压力和高温度下烧结超硬材料的多个晶粒，其中超硬材料的多个晶粒选自包括金刚石或cBN材料的晶粒。

4.如任一前述权利要求所述的方法，包括：提供基材，所述基材包括烧结碳化物材料，组合含有选自金刚石或cBN的材料的多个超硬颗粒，以形成超硬晶粒的聚集物；将超硬晶粒的聚集物设置在基材表面的邻近处以提供预烧结压块；使所述预烧结压块经受超硬晶粒的材料热力学稳定的超高压力和高温度，并制造包括形成为接合到基材的超硬结构体的超硬构造。

5.如权利要求4所述的方法，包括将结合材料引入到聚集物中，所述结合材料能够使所述超硬晶粒彼此直接结合在一起或通过起到超硬晶粒分散在其中的基体的作用而将所述超硬颗粒结合在一起。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述结合材料包括超硬材料的催化剂材料。

7.如权利要求3-6中任一所述的方法，其中所述超高压力至少约5GPa，所述高温度为至少约1200摄氏度。

8.如权利要求3-7中任一所述的方法，包括将温度保持在高于约700摄氏度的持续处理时间段的同时使压力从所述超高压力减小到处理压力。

9.如权利要求3-8中任一所述的方法，包括使压力从所述超高压力减小到处理压力，使温度降低至高于约700摄氏度的处理温度持续处理时间段，以制造处理过的超硬结构体。

10.如权利要求3-9中任一所述的方法，包括将温度保持在约700摄氏度至约1100摄氏度的范围中的同时使压力从所述超高压力减小到小于约1GPa的处理压力。

11.如权利要求3-10中任一所述的方法，包括将压力从超高压减小到大气压，将超硬结构体冷却至低于约700摄氏度的温度，然后将超硬构造加热至至少约700摄氏度的温度持续处理时间段。

12.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括包括cBN晶粒的PCBN材料，所述cBN晶粒分散在基体中，所述基体包括包含Ti的材料和包含Al的材料，cBN晶粒的含量是PCBN材料的至少约35体积%。

13.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括包括cBN晶粒的PCBN材料，所述cBN晶粒分散在基体中，所述基体包括选自碳化钛、碳氮化钛、硼化物材料或铝的氮化物的材料。

14.如任一前述权利要求所述的方法，所述方法包括：提供包括烧结到烧结碳化物基材上的PCBN结构的构造，并在基本非氧化性气氛中将所述构造加热至约800摄氏度至900摄氏度的范围中的处理温度持续至少约30分钟。

15.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括PCD结构，所述PCD结构的至少一部分体积在暴露于超过约400摄氏度的温度后硬度不显现出硬度的显著恶化。

16.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括PCD结构，所述PCD结构包含小于约2重量％的催化活性形式的催化剂金属。

17.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括PCD材料，所述PCD材料的的间隙基本上是空的空间。

18.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括PCD材料，所述PCD材料的间隙至少部分地填充有陶瓷材料或碳酸盐化合物。

19.如任一前述权利要求所述的方法，其中超硬结构体包括PCD结构，所述PCD结构包括其中金刚石催化剂材料被耗尽的区域。

20.如任一前述权利要求所述的方法，其中处理时间段被超硬结构体的冷却分成彼此分离的子时间段，累积处理时间段为至少约5分钟。