r>[0044]在图3A至1C中显示的PDC切割器200的不同实施方式中，所述烧结P⑶层204中散布有亲水添加剂材料的区域或部分(所述“接种区域”或“添加剂区域”)通常由点画指示，并且在预定沥滤时间之后被部分沥滤的金刚石结构的深度由虚线300指示，所述虚线指示所述PCD内沥滤和非沥滤区域之间的边界。沥滤区是在烧结之后保留的金属催化剂显著少于所述PCD结构中相邻区域的那些区域。优选所述沥滤区域中至少50%或更多的所述金属催化剂已被除去。在可替代实施方式中，所述沥滤区域与所述PCD内的其余区域相比，基本没有金属催化剂。所述图没有按比例。
[0045]在图3A至3C的每个例子中，所述添加剂区域邻接上表面206和斜周缘表面210，它们每个都是工作表面。
[0046]在图3A的实施方式中，接种区域302延伸越过P⑶层204的整个上表面，并下至其侧面的一部分。它从上表面206向下延伸到从上表面起测量的均一的深度304并且小于所述P⑶层的厚度。如虚线300所指示，所述P⑶层被沥滤到深度304，与非沥滤区域相比，所述沥滤除去在烧结之后PCD层中剩余的显著百分比的金属催化剂。
[0047]图3B的实施方式的添加剂区域306也像图3A的实施方式一样延伸跨越P⑶层204的全部面。所述区域延伸距离308，其在烧结P⑶层204的侧面208上向下延伸的距离与图3A的实施方式的从上表面起由深度304所示的添加剂区域302的距离大致相同。然而，与图3A的实施方式不同，所述添加剂区域从上表面延伸的深度大致是距离308，其显著小于图3A的深度304。因为PCD层中添加剂区域306中的沥滤速率比没有添加剂的区域相对更快，可使得由线300指示的沥滤样式基本上与所述添加剂区域的边界一致。
[0048]图3C的实施方式具有环形添加剂区域310，其从上表面206的周边，显示为图3C的208，向内延伸距离312 (其小于上表面的半径)并且达到从上表面206起测量的深度314。该实施方式沥滤到由虚线300指示的深度。因为添加剂区域310的沥滤速率较快，所以在上表面的所述部分下，添加剂区域310中的沥滤深度314大于不含添加剂(或添加剂明显较少)的区域318中的沥滤深度316。
[0049]在图3D的实施方式中，整个P⑶层204接种有亲水添加剂。对于0_10微米的金刚石混合物而言，特别是如果压制压力很高的话，所生成的PCD倾向于很致密。这种密度增加导致沥滤时间的显著增加。据认为，这是由于所述PCD显微结构具有相对很少的孔隙空间，从而抑制了沥滤酸接近所述VIII族金属催化剂。例如，如果所述PCD层包含晶粒尺寸0-10微米的金刚石砂粒的话，在升高的压力下压制，实际的沥滤深度限制将是250微米左右。这是由于用于防止酸接触所述基体的密封材料的降解所致。如果在所述金刚石砂粒中使用纳米粒子，则这种实际的沥滤深度将随着所述金刚石密度进一步增加而进一步降低，致使沥滤的益处变得可以忽略。添加所述亲水添加剂接种材料，使得将晶粒尺寸小于20微米的细粒金刚石原料P⑶沥滤到远超过500微米、并且在一些实施方式中超过1200微米的深度成为现实。
[0050]图3E的实施方式与图3C的实施方式相似，但是它具有的添加剂区域或接种区域320延伸跨过所述P⑶层204的整个面。区域320的一部分，其具有直径322，接种到深度326。像图3C的实施方式一样，所述区域也具有环形部分，其从所述金刚石结构或PCD层204的周边208向内延伸距离324 (其小于上表面的半径)。然而，这种环形部分的深度从上表面向下延伸到接近基体202。这种实施方式沥滤到由虚线300指示的深度。随着工作表面206磨损，非沥滤区域328被暴露。由虚线300表示的所述沥滤和非沥滤区域之间的边界上方以及侧面的沥滤区域起到包围所述边界下面的非沥滤区域328的顶部和侧面的盖的作用。沥滤和非沥滤区域之间的边界与上表面206不平行。
[0051]图4A至1B示出了沥滤层的几何结构的各种代表性例子，它们可如下实现:在沥滤之前在切割器200的烧结PCD层204的一个或多个区域中选择性接种或放置亲水添加剂，然后沥滤预定的时间以获得在上表面206与所述PCD的沥滤和非沥滤区域之间的边界300之间的沥滤区或区域。
[0052]在图4A、4B和4C的例子中，在切割器200的P⑶层204中的多个区域排列为延伸过所述切割器的多个平行肋400。在每个所述区域内放置了亲水添加剂。当上表面206经受沥滤液预定的时间时，所述PCD层被沥滤到由虚线300指示的边界。随着所述切割器磨损到肋400的顶部，越过了所述沥滤和非沥滤区域之间的边界，所述肋之间的非沥滤区域402暴露并且开始更快磨损，从而生成非平面的磨损表面和改变的切割轮廓。这种非平面或锯齿状的磨损轮廓倾向于增加所述PDC切割器的侵袭性，这进而改善了使用所述切割器的钻头的效率。
[0053]图5A、5B和5C示出了 PDC切割器的另一个例子，其具有P⑶层204的单个区域500，包含亲水添加剂。所述区域从所述切割器的一侧延伸到另一侧，穿过所述切割器的中心。沥滤区边界由虚线300指示。上表面206经受沥滤浴预定的时间段以将P⑶层从上表面206沥滤到所述边界。当工作表面在使用期间被磨损到所述边界时，区域502比由区域500形成的肋磨损得更快。
[0054]图6A、6B和6C的例子示出了 PDC切割器200的另一种选择性沥滤安排，其中多纳圈形状的区域600含有在该区域内加速沥滤的亲水添加剂。所述PDC切割器沥滤预定的时间，结果是它从上表面206沥滤到由虚线300指示的沥滤和非沥滤区域之间的边界。随着工作表面向下磨损到所述边界，非沥滤区域602开始比区域600更迅速磨损，生成非平面磨损表面，所述磨损表面包含围绕切割器上表面206的周边的热稳定PCD的环面或环。
[0055]图7A、7B和7C示出了在PDC切割器200的例子中热稳定沥滤区和非沥滤区之间的非平面边界的又一个例子。在这个例子中，亲水添加剂添加到肋形区域700和环形区域702以增加沥滤速率，结果是所述PDC层204从上表面206沥滤到由虚线300指示的深度。所述热稳定沥滤区域和所述非沥滤区域702之间的非平面边界显示在图7B和7C中。随着所述工作表面磨损，非沥滤区域702被暴露。那些区域开始更快磨损，从而生成具有外环或环面和延伸过所述环面的多个肋的非平面磨损工作表面。在可替代实施方式中，单个肋可用于代替多个肋。
[0056]现在参考图8A、8B和8C，所述PDC切割器200的例子的PCD层204内的区域800含有亲水添加剂。所述切割器然后从上表面206沥滤预定的时间段，产生在上表面206和由虚线300指示的边界之间延伸的沥滤区。区域800环绕所述切割器径向排列，从所述切割器的中心线附近延伸到它的外周边。此外，在这个例子中，它们是三角形或楔形形状的。随着所述工作表面磨损，非沥滤区域802暴露并倾向于更快磨损，暴露区域800并生成具有不同切割轮廓的非平面磨损表面。
[0057]在图9A、9B和9C的例子中，亲水添加剂放置在PDC切割器200的层204的区域900内，并沥滤所述切割器以产生在上表面206到由虚线300指示的深度之间延伸的沥滤区域。随着这个切割器例子的工作表面磨损，它中心的方形非沥滤区域902暴露并将比围绕所述切割器的上表面206周边的区域900更迅速地磨损，从而生成非平面工作表面。
[0058]图10AU0B和1C示出了已经放置了亲水添加剂的区域的复杂样式的例子。区域1000是肋状的，区域1002是放置在肋状区域1000之间的小环。沥滤和非沥滤区之间的边界由虚线300指示。随着所述工作表面在使用期间磨损，非沥滤区暴露并更迅速地磨耗，这进而取决于所述切割器如何被磨损而暴露出不同几何结构的热稳定金刚石结构。
[0059]在前述的例子中，包含亲水添加剂的区域的样式或几何结构是可能的代表性构造。所述图中指示的区域和区的边界本质上是示意性的并且意指代表性的。在实践中，沥滤与非沥滤区域之间、和包含亲水添加剂的区域与不含(或含有明显较少的亲水添加剂)的区域之间的边界可以不是如此分明的或精确刻画的。
[0060]每个前述例子中显示的所述包含亲水材料的区域可以从所述切割器的上表面206延伸，如图4C、5C、6C、7C、8C、9C和1C中指示，或在上表面底下开始，如图4B、5B、6B、7B、8B、9B和1B指示。
[0061]此外，前述例子考虑了向所述接种区域添加相同的添加剂。然而，不同的添加剂可以用于不同的区域以具有，例如，沥滤速率不同的接种区域。不同浓度的所述相同添加剂或不同添加剂可用于不同的接种区域。此外，用于形成所述金刚石结构的不同部分的金刚石砂粒的晶粒尺寸或晶粒尺寸范围改变将不仅改变所述金刚石结构的磨损特性，而且改变它可被沥滤的速率。因此，除了控制一种或多种添加剂的选择、所述金刚石结构内添加剂晶粒尺寸和添加剂浓度、所述PCD内热稳定区域的不同几何结构中的一种或多种之外，还可设计选择和改变金刚石砂粒的尺寸或范围的一种或多种以获得期望的性质。
[0062]前述描述是示例性的和优选的实施方式。本发明，正如所附权利要求所定义，不限于所描述的实施方式。在不背离本发明下可以对所公开的实施方式做出改变和修改。本说明书中使用的术语的含义，除非另有明确说明，旨在具有通常和惯有的含义并且不打算限于所说明或描述的结构或实施方式的详情。
【主权项】
1.制造烧结多晶金刚石结构的方法，所述方法包括: 形成包含金刚石砂粒的复合片； 在催化剂存在下烧结所述复合片，从而形成包含表现出金刚石与金刚石结合的整块烧结多晶金刚石(PDC)的金刚石结构，所述金属催化剂占据其中的孔隙；和 从所述烧结金刚石结构内与所述结构的工作表面相邻的区域部分地沥滤所述催化剂； 其中所述烧结金刚石结构在所述复合片的部分内包含散布有至少一种添加剂的至