[发明专利]制造聚晶金刚石工具的诱导材料偏析方法

权利要求书

1.一种制造聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿的方法，所述方法包括：

在反应器中引入聚晶金刚石颗粒、基材颗粒和粘结剂，其中所述粘结剂是在室温下的固相材料；

在所述反应器中执行所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒的诱导偏析，以形成沿偏析混合物的轴线具有所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒的连续组分梯度的所述偏析混合物；

固结所述偏析混合物以形成生坯状态材料，包括将所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒固定在所述生坯状态材料中的所述粘结剂；

对所述生坯状态材料进行高温高压(HTHP)烧结工艺以形成所述PDC切削齿，包括在所述HTHP烧结工艺过程中施加烧结工艺条件以消除所述粘结剂。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：

将所述粘结剂在引入所述反应器之前应用所述粘结剂作为所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒中的至少一者的涂层。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结剂包括改善所述HTHP烧结工艺中所使用的催化剂的扩散的材料。

4.如权利要求1所述的方法，其中执行所述诱导偏析还包括：

使用以下各项中的至少一种：流化床偏析工艺；振动床偏析工艺；以及电泳偏析工艺。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述基材颗粒包括碳化钨(WC)，并且其中所述粘结剂为树脂。

6.如权利要求5所述的方法，其中执行所述诱导偏析还包括：

形成具有所述连续组分梯度的所述偏析混合物，所述连续组分梯度在所述轴线的一端以富WC相开始并且在所述轴线的另一端以富聚晶金刚石相结束。

7.如权利要求5所述的方法，其中执行所述HTHP烧结工艺还包括：

将所述生坯状态材料在所述生坯状态材料的第一面处邻近WC基材放置，其中所述第一面具有在所述连续组分梯度中的最大浓度的WC。

8.如权利要求7所述的方法，其中执行所述HTHP烧结工艺还包括：

将所述生坯状态材料在所述生坯状态材料的与所述第一面相对的第二面处邻近热稳定聚晶金刚石基材放置，其中所述第二面具有在所述连续组分梯度中的最大浓度的聚晶金刚石。

9.如权利要求1所述的方法，其还包括：

将所述生坯状态材料机械地形成为期望形状。

10.如权利要求1所述的方法，其还包括：

在执行所述HTHP烧结工艺之前制造和储存所述生坯状态材料。

11.如权利要求1所述的方法，其中执行所述HTHP工艺还包括：

执行中间阶段，在所述中间阶段，施加第一温度和第一压力以消除所述粘结剂；以及

执行最终阶段，在所述最终阶段，施加第二温度和第二压力以烧结所述PDC切削齿。

12.一种制造聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿的方法，所述方法包括：

在反应器中引入聚晶金刚石颗粒和基材颗粒；

在所述反应器中执行所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒的诱导偏析，以形成沿偏析混合物的轴线具有所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒的连续组分梯度的所述偏析混合物；

在执行所诱导偏析之后，向所述反应器引入粘结剂，其中所述粘结剂是所述反应器中的流体相材料；

固结所述偏析混合物以形成生坯状态材料，包括将所述聚晶金刚石颗粒和所述基材颗粒固定在所述生坯状态材料中的所述粘结剂；

对所述生坯状态材料执行高温高压(HTHP)烧结工艺以形成聚晶金刚石工具元件，包括在所述HTHP烧结工艺期间施加烧结工艺条件以消除所述粘结剂。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述粘结剂包括以下各项中的至少一种：

液相；

分散体；

乳剂；以及

树脂熔体。

14.如权利要求12所述的方法，其还包括：

在固结所述偏析混合物之前，从所述反应器中除去多余的流体，并且

其中固结所述偏析混合物还包括选自以下各项中的至少一者的固结机制：

诱导相变以固化所述粘结剂；

诱导化学变化以固化所述粘结剂；以及

除去其中所述粘结剂溶解的溶剂。