位于钻地工具的不同区域中的浸出至不同深度的切削元件和相关方法_3

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延伸。在一些实施方案中,用于形成聚晶台132A的超硬颗粒的颗粒尺寸可影响(例如控制或者能够更大地预期)去除催化剂材料的深度Dp例如,用于形成聚晶台132A的超硬颗粒的颗粒尺寸可以变化,并且可以以在Lyons等人于2011年3月4日提交的序列号为13/040,921的美国专利申请和Scott于2011年3月4日提交的序列号为13/040,900的美国专利申请中公开的方法来控制去除深度D1,通过引用将其每个的公开内容全部并入本文。据此,聚晶台132A可以包括从其中基本上完全去除催化剂材料138的第一部分140,和保留催化剂材料138的第二部分148。在一些实施方案中,最初用于催化超硬材料的晶粒当中的晶粒间结合的形成从而形成聚晶台132A的催化剂材料可以由另一种催化剂材料138来替代,随后从第一部分140去除所述另一种催化剂材料。
[0036]在切削表面142为平面的实施方案中,第一部分140和第二部分148之间的界面150可为至少基本上平面的,至少基本上平行于切削表面142延伸。在一些实施方案中,切削表面142以及所获得的界面150可以是非平面的。例如,在聚晶台132A包括倒角143的实施方案中,剩余催化剂材料138的形状可与倒角143的轮廓一致。作为另一种实例,切削表面142可形成具有在2012年5月15日提交的序列号为13/472,377、发明名称为“⑶TTINGELEMENTS FOR EARTH-BORING TOOLS, EARTH-BORING TOOLS INCLUDING SUCH CUTTINGELEMENTS AND RELATED METHODS”的美国专利申请和2012年9月11日提交的序列号为13/609, 575、发明名称为 “CUTTING ELEMENTS FOR EARTH-BORING TOOLS, EARTH-BORINGTOOLS INCLUDING SUCH CUTTING ELEMENTS AND RELATED METHODS” 的美国专利申请中公开的任何形状,通过引用将其每个的公开内容全部并入本文。在一些实施方案中,还可以基本上完全去除催化剂材料138,从而使得第一部分从聚晶台132A的外围152径向向内延伸(参见图5)。例如可以通过浸出(例如通过将聚晶台132A的第一部分140浸渍在浸出剂例如王水中)、电化学过程、或者本领域中已知的其它催化剂去除技术来实现催化剂材料138的去除。
[0037]第一深度01可以小于聚晶台132A的整个厚度T。例如,第一深度D i可以小于聚晶台132A整个厚度T的约75%、小于约50%、小于约25%、小于约10%或者小于约5%。更特别地,第一深度0丨可以是约250 μ m或更小,约100 μ m或更小,约90 μ m或更小,约50 μ m或更小,约40 μ m或更小,约30 μ m或更小,或者约20 μ m或更小。
[0038]在一些实施方案中,第一深度D1可以是零。例如并且参见图4,示出来自图1和2的钻地工具100的第一锥部区域124的切削元件116A’的另一种实施方案的透视局部横截面视图。在一些实施方案中,例如在图4中所示的,用于形成聚晶台132A’的聚晶材料136的催化剂材料138可保持未变(例如未浸出的)。在这样的实施方案中,第一深度D1 (参见图3)可为零,第一部分140(参见图3)可以是不存在的,并且第二部分148可占据聚晶台132A’的整个体积。
[0039]参见图5,示出来自图1和2的钻地工具100的第二肩部区域126的切削元件116B的透视局部横截面视图。切削元件116B可包含与切削元件116A类似的结构,并可以使用上文关于图3描述的方法来形成,并且在形成之后,聚晶台132B具有类似的所获得的显微结构。更特别地,切削元件116B可与图3的切削元件116A在结构上类似,除了在一些实施方案中,可从在聚晶台的外部处及其附近的聚晶台132B的部分154基本上完全去除催化剂材料138至第二深度D2。例如,可从部分154基本上完全去除催化剂材料138,所述部分从在切削元件116B的旋转前端144处的切削表面142朝向切削元件116B的旋转后端146轴向延伸,并从聚晶台132B的外围152径向向内延伸。据此,聚晶台132B可包括从其中基本上完全去除催化剂材料138的第一部分154和保留催化剂材料138的第二部分156。第一部分154和第二部分156之间的界面150’可表现出倒“U”形横截面形状。更特别地,第一部分154可从切削表面142朝向基材134B轴向延伸至第二深度D2,并且还可从外围152朝向第二部分156径向延伸至第二深度D2。在一些实施方案中,与基材134B直接相邻的至少一些催化剂材料138可整体延伸至外围152,倒“U”形结构从催化剂材料138的其余部分朝向切削表面142延伸。在一些实施方案中,可仅基本上完全地去除催化剂材料138,从而使得第一部分从聚晶台132A的切削表面142轴向向下延伸(参见图3)。例如可以通过浸出(例如通过将聚晶台132A的第一部分140浸渍在浸出剂例如王水中)或者本领域中已知的其它催化剂去除技术来实现催化剂材料138的去除。
[0040]第二深度D2可以大于第一深度D1,最高至聚晶台132B的整个厚度T。对于位于钻地工具100 (参见图1和2)的不同区域124和126 (参见图2)内的不同切削元件116A和116B来说去除催化剂材料138至不同的深度DJP D 2例如可以通过以下方式来实现:使用不同强度的浸出剂,在不同长度的时间和不同的温度下将聚晶台132A和132B暴露至浸出剂,使用保护材料涂覆切削元件116A和116B的部分至不同的程度(例如与所需的深度DjP D2对应),或这些的任何组合。第二深度D2可比第一深度Dr^,例如深约25%,深约50%,深约75%,深约90%,或者深约95%的聚晶台132B的整个厚度T。更特别地,第二深度D2可比第一深度D:深,并且可以是约100 μ m或更大,约200 μ m或更大,约250 μ m或更大,约300 μ m或更大,约500 μ m或更大,约650 μ m或更大,或者约800 μ m或更大。第一深度D1与第二深度D2的比值可为约1:2或更大,约1:5或更大,约1:10或更大,约1:25或更大,约1:50或更大,或者约1:100或更大。
[0041]在一些实施方案中,第二深度D2可以是聚晶台132B的整个厚度T。例如并参见图6,示出来自图1和2的钻地工具100的第二肩部区域126的切削元件116B’的另一种实施方案的透视局部横截面视图。在图6的实施方案中,可基本上完全去除(例如全部浸出)用于形成聚晶台132B’的聚晶材料136的催化剂材料138。在这样的实施方案中,第二深度D2可等于聚晶台132B’的厚度T,第一部分154可占据聚晶台132B’的整个体积,并且第二部分156 (参见图5)可不存在。在一些实施方案中,从整个聚晶台132B’基本上完全去除催化剂材料138可导致聚晶台132B’变成与在形成聚晶台132’的过程中连接至聚晶台132B’的任何基材134B(参见图5)分离。在这样的实施方案中,例如可以通过钎焊将聚晶台132B’再连接至基材134B(参见图5),或者连接至另一个基材134B’。
[0042]参见图7,示出来自图1和2的钻地工具100的第三鼻部区域128的切削元件116C的透视局部横截面视图。切削元件116C可包含固定于基材134C的聚晶台132C。例如,切削元件116C可包含盘形聚晶台132C,其与柱形基材134C的端部接触并连接至基材134C。基材134C可包含适合于在钻地应用中使用的硬质材料。例如,基材134C可包含陶瓷-金属复合材料(即金属陶瓷),其包含在金属性基体材料(例如钴)中的硬质陶瓷材料(例如碳化钨)颗粒。聚晶台132C可包含聚晶材料136,其特征在于超硬材料(例如合成的、天然的、或者合成的和天然的金刚石的组合,立方氮化硼等)晶粒,该超硬材料晶粒彼此结合以形成聚晶材料136的基体,该基体具有位于相互结合的超硬材料晶粒当中的间隙空间。可以使用上文关于图3描述的方法来形成切削元件116C,并且在形成之后,聚晶台132C可具有相同的所获得的显微结构。
[0043]在一些实施方案中,可从聚晶台的外部处及其附近的聚晶台132C的部分158基本上完全去除催化剂材料138至第三深度D3。例如,可以从部分158基本上完全去除催化剂材料
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