[发明专利]制备具有低摩擦涂层以减少泥包和摩擦的钻具的方法

权利要求书

1.生产钻具的方法，其包括：

提供具有用于安装切割器、插入物、轴承、辊、其它非涂覆组件或其组合的指定位置的一个或多个钻具组件；

清洁具有指定位置的所述一个或多个钻具组件以除去油、有机化合物和/或被吸附物；

将掩蔽物施加在用于安装切割器、插入物、轴承、辊、其它非涂覆组件或其组合的所述经清洁的指定位置上；

将多层低摩擦涂层施涂于所述经清洁的指定位置上，其中所述多层低摩擦涂层包含：

i)下层，其选自由CrN、TiN、TiAlN、TiAlVN、TiAlVCN、TiSiN、TiSiCN、TiAlSiN及其组合组成的组，其中下层的厚度为0.1-100μm，

ii)附着力促进层，其选自由Cr、Ti、Si、W、CrC、TiC、SiC、WC及其组合组成的组，其中附着力促进层的厚度为0.1-50μm且与下层的表面毗邻；和

iii)功能层，其选自由富勒烯基复合物、石墨、金刚石基材料、类金刚石碳(DLC)及其组合组成的组，其中功能层为0.1-50μm且与附着力促进层的表面毗邻，

其中附着力促进层置于下层与功能层之间，

其中具有低摩擦涂层的功能层的摩擦系数通过环块摩擦试验测量为小于或等于0.15，且

其中低摩擦涂层的抗磨损性通过改良ASTM G105磨损试验测量得到小于或等于20μm的磨痕深度和小于或等于0.03g的重量损失；

从所述一个或多个钻孔组件的所述经清洁且经涂覆的指定位置除去掩蔽物；

将切割器和插入物插入并将移动部件组装到所述一个或多个钻具组件的经清洁且经涂覆的指定位置；和

组装所述一个或多个钻具组件以形成钻具。

2.根据权利要求1的方法，其中下层与基质的表面毗邻。

3.根据权利要求2的方法，其中基质选自由钢、不锈钢、环形加硬层、铁合金、铝基合金、钛基合金、陶瓷和镍基合金组成的组。

4.根据权利要求3的方法，其中环形加硬层包含金属陶瓷基材料、金属基体复合物或硬金属合金。

5.根据权利要求1的方法，其中功能层为金刚石基材料。

6.根据权利要求5的方法，其中金刚石基材料为化学蒸气沉积(CVD)金刚石或多晶金刚石复合片(PDC)。

7.根据权利要求1的方法，其中功能层为类金刚石碳(DLC)。

8.根据权利要求7的方法，其中类金刚石碳(DLC)选自由ta-C、ta-C:H、DLCH、PLCH、GLCH、Si-DLC、N-DLC、O-DLC、B-DLC、Me-DLC、F-DLC及其组合组成的组。

9.根据权利要求1的方法，其中下层硬度为800-3500VHN。

10.根据权利要求1的方法，其中附着力促进层硬度为200-2500VHN。

11.根据权利要求1的方法，其中功能层硬度为1000-7500VHN。

12.根据权利要求1的方法，其进一步包括在下层和附着力促进层的界面上的0.01-10μm的梯度。

13.根据权利要求1的方法，其进一步包括在附着力促进层和功能层的界面上的0.01-10μm的梯度。

14.根据权利要求1的方法，其进一步包括选自由Cr、Ti、Si、W、CrC、TiC、SiC、WC及其组合组成的组的第二附着力促进层，其中第二附着力促进层的厚度为0.1-50μm且与功能层的表面毗邻，和选自由富勒烯基复合物、石墨、金刚石基材料、类金刚石碳(DLC)及其组合组成的组的第二功能层，其中第二功能层为0.1-50μm且与第二附着力促进层的表面毗邻。

15.根据权利要求14的方法，其进一步包括置于功能层与第二附着力促进层之间的第二下层，其中第二下层选自由CrN、TiN、TiAlN、TiAlVN、TiAlVCN、TiSiN、TiSiCN、TiAlSiN及其组合组成的组，其中第二下层的厚度为0.1-100μm。

16.根据权利要求14的方法，其中第二功能层为类金刚石碳(DLC)。