[发明专利]火花等离子体烧结的聚晶金刚石复合片

权利要求书

1.一种形成聚晶金刚石元件的方法，所述方法包括：

将彼此邻近的包括通过去除金刚石烧结助剂而形成的孔隙的至少两个浸出的聚晶金刚石区段与包括烃类气体形式的反应气体放置在组件中；以及

向所述组件施加足以将所述反应气体加热至所述反应气体形成等离子体的1500℃或更低的温度的电压和电流强度，所述等离子体在至少一部分所述聚晶金刚石孔隙中形成金刚石键合物和碳化物结构，其中金刚石键合物将所述聚晶金刚石区段彼此共价键合以形成聚晶金刚石元件。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述聚晶金刚石包括浸出部分，在所述浸出部分中少于2％的体积由金刚石烧结助剂占据。

3.如权利要求1所述的方法，其中呈气体形式的所述碳化物形成金属包括金属盐。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体包括金属离子。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述反应气体还包括烃类气体。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述等离子体包括原子氢、质子或其组合。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述反应气体还包括烃类气体。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述烃类气体包括甲烷、丙酮、甲醇或其任何组合。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述等离子体包括甲基、碳二聚体或其组合。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述温度是1200℃或更低。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述温度是700℃或更低。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述电压和所述电流强度由连续直流电流或脉冲直流电流供应。

13.如权利要求1所述的方法，其中施加所述电压和所述电流强度持续20分钟或更短。

14.如权利要求1所述的方法，其中在施加所述电压和所述电流强度时，所述组件或其任何部件具有至少300℃/分钟的温度增加速率。

15.如权利要求1所述的方法，其中在所述聚晶金刚石的至少25％的所述孔隙中形成金刚石键合物、碳化物结构或两者。

16.一种PDC元件，其包括：

聚晶金刚石，所述聚晶金刚石包括孔隙、邻近胶结碳化物基材；以及

碳化物结构，所述碳化物结构在至少一部分所述孔隙中并且共价键合到所述胶结碳化物基材。

17.如权利要求16所述的PDC元件，其在所述PCD的至少25％的所述孔隙中包括金刚石键合物、碳化物结构或两者。

18.一种固定刀具钻头，其包括：

钻头体；以及

PDC元件，所述PDC元件包括：

PDC，其包括孔隙、邻近胶结碳化物基材；以及

碳化物结构，所述碳化物结构在至少一部分所述孔隙中并且共价键合到所述胶结碳化物基材。

19.如权利要求18所述的固定刀具钻头，其中所述PDC元件包括刀具。

20.如权利要求18所述的固定刀具钻头，其中所述PDC元件包括耐腐蚀元件。