[发明专利]具有翼部的PCD切割器

说明书

相关申请

本申请涉及2010年8月24日提交的、题为“FunctionallyLeachedPCD Cutter(功能上浸出的PCD切割器)的的国专利申请12/862，401，该申请以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明总地涉及聚晶金刚石复合片(PDC)切割器;并且更具体地涉及具有一个或多个翼部的PDC切割器。

技术背景

聚晶金刚石复合片(PDC)已用在工业应用中，包括凿岩应用和金属加工应用。一些复合片具有优于一些其它类型切割构件的优点，例如更佳的耐磨损性和耐冲击性。PDC可通过在称为金刚石稳定域的高压和高温(HPHT)条件下、在存在促进金刚石-金刚石键的催化剂/溶剂的情形下，将各个金刚石颗粒烧结在一起，该高压和高温条件通常在四十千巴以上以及在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/溶剂的一些示例是钴、镍、铁以及其它VIII族金属。PDC通常所具有的金刚石含量高于70%(以体积计)，典型是约80%至约95%。根据一个示例，可将无基底PDC机械地粘结至工具(未示出)。或者，PDC可粘结至基底，由此形成PDC切割器，该PDC切割器通常可插在诸如钻头或扩孔器之类的向下钻进的工具(未示出)中。

图1示出根据现有技术的具有聚晶金刚石(PCD)切割台110或复合片的PDC切割器100的剖视图。虽然在示例的实施例中描述了PCD切割台110，然而其它类型的切割台、包括立方氮化硼(CBN)复合片也可用在替代类型的切割器中。参见图l，PDC切割器100通常包括PCD切割台110和联接于该PCD切割台110的基底15O。PCD切割台11O在PCD切割台110的最厚部分中是约1英寸的十分之一(2.5毫米)厚;然而，该厚度可根据应用情况而改变。

基底150包括顶表面152、底表面154以及基底外壁156，该基底外壁从顶表面152的周缘延伸至底表面154的周缘。顶表面152是非平面的，然而在某些实施例中也可以是基本上平面的。非平面的顶表面152包括一个或多个柱部153，这些柱部相对于底表面154大致沿垂直方向向上延伸。然而，在其它实施例中，非平面顶表面152包括隆起和谷部或任何其它突部和/或凹陷部，来由此使得顶表面152是非平面的。PCD切割台110包括切割表面112、相对表面114以及PCD切割台外壁116，该PCD切割台外壁从切割表面112的周缘延伸至相对表面114的周缘。根据一些示例实施例，至少围绕PCD切割台110的周缘形成有斜面(未示出)。相对表面114是非平面的并且与顶表面152互补，但在某些实施例中也可以是基本上平面的。PCD切割台110的相对表面114联接于基底150的顶表面152并且围绕柱部153或者其它突出类型。通常，PCD切割台110使用HPHT压力机联接于基底150。然而，本领域技术人员已知的其它方法也可用于将PCD切割台110联接于基底150。在一个实施例中，在将PCD切割台110联接于基底150时，PCD切割台110的切割表面112基本上平行于基底150的底表面154。此外，PDC切割器100已示作具有直圆柱形的形状;然而，PDC切割器100在其它实施例中形成为其它几何形状或非几何形状。

根据一个示例，PDC切割器100通过如下方式形成:独立地形成PCD切割台110和基底150，之后将PCD切割台110粘结至基底150。或者，首先形成基底150，然后通过将聚晶金刚石粉末放置在顶表面152上、包括围绕柱部153并使得聚晶金刚石粉末和基底150经受高温和高压处理而将PCD切割台110形成在基底150的顶表面152上。虽然已简单描述了形成PDC切割器100的两种方法，然而本领域普通技术人员也可使用其它已知的方法。

根据一个示例，通过使金刚石粉末层和碳化钨和钴粉末的混合物经受HPHT条件来将PCD切割台110粘结至由诸如烧结碳化钨之类材料形成的基底150。在处理过程中，钴扩散到金刚石粉末中，且因此既用作催化剂/溶剂来烧结金刚石粉末以形成金刚石-金刚石键又用作用于碳化钨的粘结剂。空隙形成在金刚石的碳-碳键之间。强键形成在PCD切割台110和烧结碳化钨基底150之间。钴扩散到金刚石粉末中会致使钴沉积在形成于PCD切割台110内的空隙内。虽然作为示例提供了诸如碳化钨和钴之类的一些材料，然而本领域技术人员已知的其它材料也可用于形成基底15O、PCD切割台110并且形成基底15O和PCD切割台110之间的粘结。