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       申請人：阿特拉鉆孔技術(shù)有限合伙公司

       發(fā)明人：A·D·穆爾多克 M·D·穆瑪 J·M·克萊格 W·H·達(dá)博斯 N·A·鮑登

       摘要： 附接或結(jié)合到襯底上以形成用于鉆頭的切刀的聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)，包含散布有具有六方密堆積(HCP)晶體結(jié)構(gòu)的晶種材料的燒結(jié)聚晶金剛石。將靠近燒結(jié)聚晶金剛石結(jié)構(gòu)的一個或多個在燒結(jié)之前接種HCP晶種材料的工作表面的所述燒結(jié)聚晶金剛石結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行瀝濾以去除催化劑。選擇性地接種燒結(jié)聚晶金剛石結(jié)構(gòu)的部分或區(qū)域允許不同的瀝濾速率以形成具有不同距離或深度和幾何形狀的瀝濾區(qū)域。

       主權(quán)利要求：1.一種制造用于陸地鉆探鉆頭的燒結(jié)聚晶金剛石結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：將HCP晶種材料顆粒與金剛石混合磨料顆粒混合以形成混合物；形成用于燒結(jié)的復(fù)合片，所述復(fù)合片含有遍及的金剛石混合磨料，所述復(fù)合片的至少一部分含有HCP晶種材料和金剛石混合磨料的混合物；和在催化劑存在下燒結(jié)所述復(fù)合片從而形成金剛石結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包含表現(xiàn)出金剛石-金剛石結(jié)合的燒結(jié)聚晶金剛石(PCD)的一體化團(tuán)塊，金屬催化劑占據(jù)其中空隙，所述復(fù)合片至少部分地散布有所述HCP晶種材料。

       2.權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑包括金屬。

       3.權(quán)利要求1的方法，其中所述HCP晶種材料具有纖鋅礦晶體結(jié) 構(gòu)。

       4.權(quán)利要求1的方法，其中所述HCP晶種材料選自基本上由纖鋅 礦氮化硼、纖鋅礦碳化硅、和六方碳組成的組。

       5.權(quán)利要求1的方法，其中所述HCP晶種材料包括纖鋅礦氮化硼。

       6.權(quán)利要求1至5任一項的方法，其中所述HCP晶種材料的粒徑 為0至40微米。

       7.權(quán)利要求1至5任一項的方法，其中所述混合物中聚晶金剛石 的粒徑小于40微米。

       8.權(quán)利要求7的方法，其中所述混合物中聚晶金剛石的粒徑小于 30微米。

       9.權(quán)利要求7的方法，其中所述混合物中聚晶金剛石的粒徑在至 少一個維度上小于100納米。

       10.權(quán)利要求1至5任一項的方法，其中所述HCP晶種材料構(gòu)成 所述混合物的小于5體積％。

       11.權(quán)利要求10的方法，其中所述HCP晶種材料構(gòu)成所述混合物 的小于1體積％。

       12.權(quán)利要求10的方法，其中所述混合物中HCP晶種材料的量構(gòu) 成所述混合物的0.05體積％至0.5體積％之間的量。

       13.權(quán)利要求1的方法，其中所述復(fù)合片具有多個表面，其中至少 一個表面是工作表面；和其中所述復(fù)合片具有至少一個鄰近所述工作表 面、含有所述混合物的離散區(qū)域，以及至少一個不含所述混合物的區(qū)域。

       14.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合物位于所述復(fù)合片中的至少 一個離散區(qū)域，并且其中所述復(fù)合片具有至少另一個具有無HCP晶種 材料的PCD的區(qū)域。

       15.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合物具有第一比例的HCP晶 種材料與PCD，其中所述方法進(jìn)一步包括將金剛石混合磨料顆粒與 HCP晶種材料顆粒以不同于所述第一比例的第二比例混合，以及形成 包含至少一個具有第一比例的HCP晶種材料與PCD的混合物離散區(qū) 域，和至少一個具有第二比例的HCP晶種材料與PCD的混合物離散區(qū) 域的復(fù)合片。

       16.權(quán)利要求1的方法，其中所述復(fù)合片由多個表面形成，至少其 中一個表面是工作表面和至少其中一個表面是底表面；以及其中形成的 所述復(fù)合片具有至少兩層PCD：鄰近所述工作表面、具有第一粒徑或 粒徑范圍的PCD顆粒的第一層，和更靠近所述底表面、具有大于所述 第一粒徑或粒徑范圍的PCD顆粒的第二層。

       17.權(quán)利要求1至16任一項的方法，其進(jìn)一步包括從所述金剛石 結(jié)構(gòu)中瀝濾金屬催化劑到預(yù)定深度。

       18.權(quán)利要求1至10任一項的方法，其中， 所述復(fù)合片具有多個表面，至少其中一個表面是工作表面； 所述復(fù)合片具有至少一個鄰近所述工作表面、含有所述混合物的離 散區(qū)域，和至少一個不含所述混合物的區(qū)域；和 所述方法進(jìn)一步包括從所述金剛石結(jié)構(gòu)中、從所述至少一個含有所 述混合物的離散區(qū)域中瀝濾催化劑。

       19.權(quán)利要求1至10任一項的方法，其中， 所述復(fù)合片具有多個表面，至少其中一個表面是工作表面； 所述復(fù)合片具有至少一個鄰近所述工作表面、含有所述混合物的離 散區(qū)域，和不含所述混合物的區(qū)域；和 所述方法進(jìn)一步包括從所述金剛石結(jié)構(gòu)中、在所述至少一個含有所 述混合物的離散區(qū)域和不含所述混合物的區(qū)域二者的至少一部分中瀝 濾金屬催化劑。

       20.包含具有切割面的主體的鉆頭，所述切割面具有配置于其上的 多個切刀，所述多個切刀的每一個包含與襯底結(jié)合的聚晶金剛石復(fù)合 片，其中所述聚晶金剛石復(fù)合片根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項的方法制 得。

       21.聚晶金剛石復(fù)合片，其根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項的方法制 得。

       22.用于鉆頭的切刀，所述切刀具有與襯底結(jié)合的、根據(jù)權(quán)利要求 1至19任一項的方法制得的PDC。

       23.用于鉆頭的切刀，所述切刀包含與燒結(jié)聚晶金剛石復(fù)合片 (PDC)結(jié)合的襯底，其中所述PDC包括表現(xiàn)出金剛石-金剛石結(jié)合的 燒結(jié)聚晶金剛石的一體化團(tuán)塊，所述PDC至少部分地散布有HCP晶種 材料。

       24.權(quán)利要求23的切刀，其中所述PDC的一部分含有金屬催化劑， 和所述PDC的一部分具有顯著更少量的金屬催化劑。

       25.權(quán)利要求23的切刀，其中所述HCP晶種材料散布于鄰近所述 切刀工作表面的PDC內(nèi)至少一個離散區(qū)域內(nèi)，并且其中所述PDC具有 至少一個不含有HCP晶種材料的區(qū)域。

       26.權(quán)利要求25的切刀，其中金屬催化劑已從含有HCP晶種材料 的PDC內(nèi)所述至少一個離散區(qū)域的至少一部分中去除至相對于所述工 作表面的預(yù)定深度。

       27.權(quán)利要求23至26任一項的切刀，其中所述HCP晶種材料具 有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)。

       28.權(quán)利要求23至26任一項的切刀，其中所述HCP晶種材料選 自基本上由纖鋅礦氮化硼、纖鋅礦碳化硅、和六方碳組成的組。

       29.權(quán)利要求23至26任一項的切刀，其中所述HCP晶種材料包 括纖鋅礦氮化硼。