[发明专利]制作多晶金刚石的方法和包括多晶金刚石的切割元件和钻地工具

权利要求书

1.一种制作多晶金刚石的方法，其包括：

用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面；

将经官能化的纳米颗粒与金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒合并以形成颗粒混合物；和

使该颗粒混合物经历高压和高温(HPHT)条件以在金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒之间形成晶粒间键。

2.根据权利要求1所述的方法，其中用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面包括用甲基官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面。

3.根据权利要求1所述的方法，其中用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面包括用乙炔官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含金属或金属合金。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含铁、钴和镍中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含陶瓷材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含氧化物和氮化物中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含氧化铝或氧化镁。

9.根据权利要求1所述的方法，其中将经官能化的纳米颗粒与金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒合并以形成颗粒混合物包括：

将经官能化的纳米颗粒和金刚石纳米颗粒悬浮在液体中以形成悬浮体；和

干燥该悬浮体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中干燥该悬浮体包括喷雾干燥、冷冻干燥和急骤干燥该悬浮体中的一种或多种。

11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括将金刚石磨料粒悬浮在液体中。

12.根据权利要求9所述的方法，其中干燥该悬浮体包括干燥该悬浮体以形成粉末产物。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将该粉末产物与金刚石磨料粒混合以形成颗粒混合物。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在该颗粒混合物经历HPHT条件之前，研磨该颗粒混合物。

15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括研磨该粉末产物。

16.根据权利要求1所述的方法，其中使该颗粒混合物经历HPHT条件包括将该颗粒混合物经历至少约1400℃的温度和至少约5.0GPa的压力。

17.一种用于钻地工具中的切割元件，该切割元件包含通过包括以下的方法形成的多晶金刚石材料：

用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面；

将经官能化的纳米颗粒与金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒合并以形成颗粒混合物；和

使该颗粒混合物经历高压和高温(HPHT)条件以在金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒之间形成晶粒间键。

18.根据权利要求17所述的切割元件，其中用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面包括用甲基或者乙炔官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面。

19.一种包括切割元件的钻地工具，该切割元件包含通过包括以下的方法形成的多晶金刚石材料：

用一种或多种官能团来官能化无碳纳米颗粒的表面；

将经官能化的纳米颗粒与金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒合并以形成颗粒混合物；和

使该颗粒混合物经历高压和高温(HPHT)条件以在金刚石纳米颗粒和金刚石磨料粒之间形成晶粒间键。

20.根据权利要求19所述的钻地工具，其进一步包括选择无碳纳米颗粒以包含陶瓷、金属或金属合金。

21.权利要求19所述的钻地工具，其中该钻地工具包括钻地旋转钻头。