[发明专利]利用电容分析聚晶金刚石

说明书

相关申请

本申请涉及申请号为13/401231、名称为“利用涡电流分析聚晶金刚石”、申请日为2012年2月21日的美国专利申请，申请号为13/401335、名称为“利用电容和涡电流分析聚晶金刚石”、申请日为2012年2月21日的美国专利申请，和申请号为13/401452、名称为“提高浸取的切削器的性能的方法”、申请日为2012年2月21日的美国专利申请，其全部并入本文作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于测量超硬聚晶结构内的一个或多个区域的特性的方法和设备；更具体地，涉及至少利用电容测量来测量超硬聚晶结构内的浸取深度和/或表征超硬聚晶结构的至少一部分的非破坏性的方法和设备，其中，超硬聚晶结构(例如)是在形成聚晶金刚石复合片(“PDC”)切削器时使用的超硬聚晶结构。

背景技术

聚晶金刚石复合片(“PDC”)已被用于工业应用，包括凿岩应用和金属加工应用。这种复合片已展示了相比于一些其它类型的切削元件的优点，例如更好的耐磨性和耐冲击性。可以在具有促进金刚石-金刚石键合的催化剂/溶剂的情况下，通过在被称为“金刚石稳定区域”的高压和高温(“HPHT”)条件下将单独的金刚石颗粒烧结在一起来形成PDC，该“金刚石稳定区域”通常高于4万巴和在1200摄氏度和2000摄氏度之间。用于烧结的金刚石复合片的催化剂/溶剂的一些实例是钴、镍、铁和其它VIII族金属。PDC通常具有的金刚石含量大于70％体积百分比，通常为约80％至约98％。根据一个实施方式，无衬的PDC可以机械地结合到工具(未示出)。替代地，将PDC结合到基板上，从而形成PDC切削器，其通常可 插入到井下工具(未示出)内，例如钻头或铰刀。

图1示出了根据现有技术的PDC切削器100的侧视图，其具有聚晶金刚石(“PCD”)切削台110，或复合片。虽然在示例性的实施方式中描述了PCD切削台110，但其它类型的切削台，包括聚晶氮化硼(“PCBN”)复合片，也可用于替代类型的切削器中。参照图1，PDC切削器100通常包括PCD切削台110和被耦接到PCD切削台110的基板150。PCD切削台110是大约千分之一百英寸(2.5毫米)厚；然而，取决于使用PCD切削台110的应用，厚度是可变的。

基板150包括顶面152、底面154和从顶面152的周边延伸至底面154的周边的基板外壁156。PCD切削台110包括切削面112、相对表面114和从切削面112的周边延伸至相对表面114的周边的PCD切削台外壁116。PCD切削台110的相对表面114耦接到基板150的顶面152。通常，PCD切削台110利用高压和高温(“HPHT”)压机而耦接到基板150。然而，本领域普通技术人员已知的其它方法也可以用来将PCD切削台110耦接到基板150。在一个实施方式中，在将PCD切削台110耦接到基板150后，PCD切削台110的切削面112基本上平行于基板的底面154。另外，PDC切削器100被示出为具有直圆柱体形状；然而，PDC切削器100在其他示例性实施方式中被成形为其他几何或非几何形状。在某些示例性实施方式中，相对表面114和顶面152基本上是平面的；然而，相对表面114和顶面152在其他示例性实施方式中是非平面的。另外，根据一些示例性实施方式，斜面(未示出)至少形成在切削面112的周边上。

根据一个实例，PDC切削器100通过独立地形成PCD切削台110和基板150且随后将PCD切削台110结合到基板150而形成。替代地，首先形成基板150，随后通过将聚晶金刚石粉末置于顶面152上并使聚晶金刚石粉末和基板150经受高温和高压处理而将PCD切削台110形成在基板150的顶面152上。替代地，基板150和PCD切削台110被大约同时形成并结合在一起。虽然已经简要地提到了形成PDC切削器100的几种方法，但可以使用本领域普通技术人员已知的其它方法。