[发明专利]金刚石工具

权利要求书

1.一种方法，其包括：

选择金刚石材料；

用中子辐照金刚石材料以提高金刚石材料的韧性和/或耐磨性；和

将金刚石材料加工成一个或多个金刚石工具构件，

其中所述辐照包括用具有1.0keV-12MeV能量的中子辐照金刚石材料，并且

其中所述辐照包括控制辐照的能量和剂量，以提供具有多个孤立空位点缺陷的金刚石材料，所述孤立空位点缺陷具有1×10¹⁴1×10²⁰个空位/cm³的浓度。

2.根据权利要求1的方法，其中所述辐照包括具有以下能量的中子辐照：50keV-10MeV、100keV-8MeV、200keV-6MeV、或500keV-4MeV。

3.根据权利要求1或2的方法，其中至少50%、至少60%、至少70%、或至少80%的中子落入上述范围之一。

4.根据任一在前权利要求的方法，其中所述辐照包括具有以下剂量的中子辐照：1×10¹⁴个中子/cm²或更大、1×10¹⁴个中子/cm²-1×10¹⁸个中子/cm²、1×10¹⁵个中子/cm²-5×10¹⁷个中子/cm²、或1×10¹⁵个中子/cm²-1×10¹⁷个中子/cm²。

5.根据任一在前权利要求的方法，其中孤立空位具有以下范围的浓度：1×10¹⁵-1×10¹⁹个空位/cm³、1×10¹⁵-1×10¹⁸个空位/cm³、1×10¹⁵-1×10¹⁷个空位/cm³、或1×10¹⁶-1×10¹⁷个空位/cm³。

6.根据任一在前权利要求的方法，其中所述辐照将多个簇缺陷引入金刚石材料中，每个簇缺陷具有长度不大于50个原子、20个原子、10个原子或5个原子的最大长度。

7.根据任一在前权利要求的方法，其中所述辐照包括低于这样的能量和剂量率的辐照：该能量和剂量率会导致金刚石材料非晶化。

8.根据任一在前权利要求的方法，其中所述辐照包括高于这样的能量和剂量率辐照金刚石材料：该能量和剂量率导致金刚石材料的颜色改变。

9.根据任一在前权利要求的方法，其中所述辐照包括辐照金刚石材料至1μm或更大、10μm或更大、100μm或更大、500μm或更大、1mm或更大的深度、或者贯穿金刚石材料总厚度的深度。

10.根据任一在前权利要求的方法，其中在500℃或更低、400℃或更低、300℃或更低、200℃或更低、100℃或更低、或者50℃或更低的温度下进行辐照。

11.根据任一在前权利要求的方法，还包括：

在辐照期间控制金刚石材料的温度。

12.根据任一在前权利要求的方法，其中在加工之前、期间或之后进行辐照。

13.根据任一在前权利要求的方法，其中金刚石材料具有以下总的等效孤立氮含量：2000ppm或更小、600ppm或更小、300ppm或更小、200ppm或更小、150ppm或更小、50ppm或更小、10ppm或更小、5ppm或更小、1ppm或更小、0.5ppm或更小、0.1ppm或更小、或者0.01ppm或更小。

14.根据任一在前权利要求的方法，其中金刚石材料为具有1-600ppm总的等效孤立氮浓度的HPHT金刚石材料。

15.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中金刚石材料为具有0.005-100ppm总的等效孤立氮浓度的CVD金刚石材料。