[发明专利]多晶金刚石材料

权利要求书

1.一种多晶金刚石(PCD)材料，其包含由共生的金刚石晶粒形成并限定金刚石晶粒之间的间隙区域的骨架金刚石结构，其中该骨架金刚石结构含有被金刚石隔绝于间隙区域的金属碳化物结构体或颗粒。

2.如权利要求1所述的PCD材料，其中PCD材料具有至少800摄氏度的氧化起始温度。

3.如权利要求1或权利要求2所述的PCD材料，其中金属碳化物结构体或颗粒包含在约1,100摄氏度下在钴中具有约15原子％或更小的溶解度的难熔金属的碳化物化合物。

4.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中该金属碳化物结构体或颗粒包含碳化钽、碳化铌、碳化钛、碳化锆、碳化钨或碳化钼。

5.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中该金属碳化物结构体或颗粒包含碳化钽。

6.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中该共生的金刚石晶粒的至少一部分包含内体积和外体积，外体积完整形成于至少部分内体积上方，内体积包含塑性形变的金刚石，外体积的金刚石与内体积的金刚石相比显著更少的塑性形变，并且隔绝的金属碳化物结构体或颗粒存在于共生的金刚石晶粒的外体积中。

7.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中各个外体积占骨架金刚石结构总体积的约1％或更高并为约50％或更低。

8.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中该金属碳化物结构体或颗粒的平均尺寸可以为约0.05微米或更高并为约5微米或更低。

9.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中在该PCD材料的至少一部分中的一个或多个间隙区域含有填料材料，该填料材料包含金刚石的溶剂/催化剂。

10.如前述权利要求任一项所述的PCD材料，其中该PCD材料包含至少90体积％的金刚石，共生的金刚石晶粒具有0.1微米至25微米的平均尺寸。

11.PCD复合结构体，包含具有由共生的金刚石晶粒形成并在金刚石晶粒之间限定间隙区域的第一骨架金刚石结构的第一部分，以及具有由共生的金刚石晶粒形成并在金刚石晶粒之间限定间隙区域的第二骨架金刚石结构的第二部分，第一骨架结构含有被金刚石隔绝于第一部分间隙区域的金属碳化物结构体或颗粒，第二骨架结构基本不具有被金刚石隔绝于第二部分的间隙区域的金属碳化物结构体或颗粒。

12.如权利要求11所述的PCD复合结构体，其中第一部分与工作表面相邻且第二部分远离工作表面。

13.一种包含PCD结构体的PCD复合坯块元件，所述PCD结构体固定到硬质合金所形成的载体基材上，其中PCD结构体由权利要求1至10任一项所述的PCD材料形成。

14.制造PCD坯块的方法，该方法包括：将以金属化合物形式的金属碳化物前体以及硼和/或氮引入到团聚的多个金刚石晶粒中以形成预烧结物块，并在金刚石为热力学稳定的压力和温度下，在金刚石的溶剂/催化剂材料的存在下烧结该预烧结物块以形成PCD，其中所述金属化合物包含能够与碳反应以形成金属碳化物的金属。

15.如权利要求14所述的方法，其中压力是至少5.5千兆帕，温度是至少1,400摄氏度。

16.如权利要求14或权利要求15所述的方法，其中金属化合物包含在约1,100摄氏度下在钴中溶解度为约15原子％或更低的难熔金属的硼化物、氮化物、碳-氮化物、硼-氮化物、金属硼-碳化物或金属硼-碳-氮化物。

17.如权利要求14至16任一项所述的方法，其中该金属化合物是钽、铌、钛、锆、钨或钼的氮化物、硼化物、碳-氮化物或硼-氮化物。

18.如权利要求14至17任一项所述的方法，其中该金属化合物是硼化钽，TaB或TaB₂、氮化钽、碳-氮化钽、硼-氮化钽、硼化铌或二硼化锆。

19.如权利要求14至18任一项所述的方法，其中该金属化合物是二硼化钽。

20.包含如权利要求13所述的PCD复合坯块元件的工具，该工具用于切割、碾磨、磨削、钻孔、钻地、钻岩或其它研磨用途。