刚石带或其他可成型/适合的金刚石混合物产品的形式，以便于制造过程。在金刚石粉末以这种生坯状态部件的形式提供的情况下，期望在HPHT固结及烧结之前采取预热步骤，以驱除所述结合剂材料。在一个示例性实施例中，由上述HPHT处理得到的所述P⑶材料中的金刚石体积含量可以在约85%至95%范围内。
[0024]金刚石粉末混合物或生坯状态部件被加载到所需容器内，该容器用于放置于合适的HPHT固结和烧结装置中。启动HPHT装置将所需HPHT条件施加到所述容器上，以发生金刚石粉末固化及烧结。在一个示例性实施例中，控制所述装置，以使所述容器在5000MPa或以上的压力以及从约1350°C至1500°C的温度的HPHT处理下承受预定长的时间。在此压力及温度下，催化剂材料熔化并渗入所述金刚石粉末混合物中，从而烧结所述金刚石晶粒以形成P⑶。当完成HPHT处理后，从HPHT装置移除所述容器，并从所述容器移除如此形成的PCD材料。
[0025]在HPHT处理期间使用基体(例如，作为催化剂材料的来源)的情况下，在处理K?材料以从其移除所述催化剂材料以形成TSP之前，移除基体。可以在处理以形成TSP期间或之后移除基体。在一个实施例中，在处理之前移除任何基体，以加快从PCD本体移除催化剂材料的过程。
[0026]针对经处理过程后形成TSP的催化剂材料所使用的术语“移除”应该被理解为在剩余的金刚石结合本体中已经不存在所述催化剂材料的明显部分。然而，应该理解，在所得的金刚石结合本体中可能仍然残留一些少量的催化剂材料，例如在间隙区域和/或附着于金刚石晶体的表面。另外，如本文所使用的指代经过所述处理步骤后的所述金刚石结合本体中的催化剂材料的术语“基本不含”应该被理解为是指在如上所述的TSP材料中仍然可能残留有一些少/微量催化剂材料。与从所述PCD移除所述催化剂材料不同，可以通过处理用于形成所述PCD的催化剂材料以使所述催化剂材料在结构的操作温度下不反应或不催化，使所述P⑶成为TSP。
[0027]在一个示例性实施例中，处理PCD本体使整个本体基本不含催化剂材料。这可以通过使PCD本体经受例如酸性浸滤或王水浴的化学处理、如电解法的电化学处理来实现，通过液态金属溶解或者通过在液相烧结过程中将存在的催化剂材料清除并用另一非催化材料替换的液态金属渗入来完成，或通过上述组合完成。可以在高温、高压、高频震动及其组合的条件下执行此过程。在一个示例性实施例中，通过例如在诸如美国专利第4224380号专利中公开的酸性浸滤技术将催化剂材料从PCD本体移除。
[0028]可以使用热稳定催化剂系，例如碳酸盐、亚硫酸盐或黄铁矿来形成TSP。在此情况下，可能需要高于2000°C的温度及高于7.0GPa的压力来形成所述TSP本体。在一个附加实施例中，可以由石墨的或非金刚石的碳源形成所述TSP，其需要高于2000°C的温度及高于10.0GPa的压力。
[0029]图1示出了从其移除了催化剂材料而形成的金刚石结合TSP本体10的一部分。所述TSP本体具有的材料微观结构包括由结合在一起的多个金刚石晶粒或晶体12构成的多晶金刚石基质相，以及由于从其移除了催化剂材料而布置于所述基质内所述结合在一起的金刚石晶粒之间的多个间隙区域14，所述间隙区域以空孔或空隙而存在于所述材料微观结构中。
[0030]图2示出了 TSP本体16的一个示例性实施例，其中，所述TSP本体包括沿金刚石台延伸的顶面22以及沿所述本体的壁部分延伸的侧面24。所述TSP本体包括工作面，根据特定的最终用途应用，该工作面可以包括所述顶面和/或侧面的全部或一部分。尽管图2中示出的TSP本体是具有大致圆柱形侧面及平的顶面及平的底面的晶圆或圆盘的形式，但是应该理解，意图将不同结构的TSP本体包含于本文公开的超硬结构的范围之内。此外，所述TSP本体16可以包括提供为便于所述结构在其最终用途应用中使用的一个或多个表面特征。例如，在这一阶段的处理中TSP本体可以在其顶面与侧面间包括切角或斜表面部分(其例如沿圆周围绕顶面的边缘延伸)，并且此表面可以是工作面。
[0031]在通过使用硬焊接合附接到基体上之前处理如此形成的TSP本体，其中，基体可以是与最终用途装置分离的部件的形式，例如传统的用于制造PCD复合片的基体，或者是最终用途装置自身的形式。所述处理包括向所述TSP本体的定位成与所述基体交界的表面(即基体界面表面)施加一层金属材料。所述金属材料用于增强通过所述硬焊接合与所述基体形成的附接强度的目的，从而通过避免基体脱层而延长使用寿命。
[0032]在一个示例性实施例中，通过将金属材料沉积到TSP本体上来处理所述TSP本体，所述沉积是任意合适的沉积工艺，例如，浸渍、喷涂、化学气相沉积(CVD)工艺、溅射等。在一个示例性实施例中，金属材料期望是包括碳化物的材料和/或是碳化物形成物、例如在后续处理中形成碳化物的材料。期望以足够量和/或厚度施加所述金属材料，以在所述基体界面上提供所需量的碳化物，用于允许利用非活性硬焊将基体与TSP本体连接在一起的目的。在一些情况下，可以施加多于一层的金属材料，以在所述TSP本体表面上获得所需量或含量的碳化物。
[0033]在一个示例性实施例中，所述金属层的厚度可以在约0.1至10微米范围内，在约0.5至5微米范围内，在约I至3微米范围内。应该理解，所述所使用的金属层的精确厚度将依赖于所施加的金属材料类型以及所使用的硬焊材料类型。所述处理可以是向所述基体界面表面提供金属材料表面涂层的处理和/或将所述金属材料引入到TSP本体的从基体界面表面延伸一部分深度的区域中的处理。
[0034]能用于该处理的金属材料可以包括:含金属的材料、金属、金属合金等，其要么包括碳化物，要么在后续处理时生成碳化物，例如是碳化物形成物。如上所述，所述金属材料用于在所述TSP本体上提供所需量的碳化物，以允许在将所述TSP本体连接到所述基体时使用非活性硬焊材料。期望使用这些非活性硬焊材料是因为它们提供了与所述金属基体的牢固连接结合，并且比在将金刚石结合本体(PCD及TSP)连接至金属陶瓷基体的过程中使用的传统活性硬焊材料相比，其具有相对较高的屈服强度及熔点。如本文所述，术语“活性硬焊”是指与多晶超硬材料(未经处理的)发生反应的硬焊材料。术语“非活性硬焊”是指不与所述多晶超硬材料(未经处理的)发生发应的硬焊材料。
[0035]能用于此处理的合适的含碳化物的金属材料包括B、S1、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo及W、它们的组合及合金。示例性含碳化物的金属材料包括但不限于B4C、SiC、TiC、ZrC、HfC、VC、NbC、TaC、Cr2C3、CrC2、Mo2C、MoC、W2C 及 WC。
[0036]能用于此处理的合适的形成碳化物的金属材料包括那些当置于渗碳处理中时能够形成碳化物的材料，可以作为与硬焊相分离的步骤或在所述硬焊过程中执行所述渗碳处理。合适的形成碳化物的材料包括耐熔金属，例如那些选自元素周期表第IV族至第VII族中的金属。在一个示例性实施例中，所述金属材料是钨(W)，并且所述钨层被渗碳，以使所述基体界面表面上的主要成分是碳化钨(WC)。所述金属材料是钛并且所述碳化物是碳化钛(TiC)。
[0037]能用于此处理的金属材料期望是在所述基体界面表面上产生所需水平或含量的碳化物的材料，以便于使用非活性硬焊材料将所述基体与所述TSP本体连接在一起。非活性硬焊材料是独特适于与含碳化物表面形成牢固结合的材料。因此，以此方式处理所述TSP本体基体界面表面，在所述TSP本体上提供了这样的碳化物表面，其与已经存在于所述基体表面上的碳化物相匹配，从而保证在它们之间形成牢固的硬焊连接。此外，因为非活性硬焊材料具有比活性硬焊材料(通常用于将多晶本体连接至金属基体)相对较高的屈服强度及熔点，因此，由所述非活性硬焊材料形成的硬焊接合不易于在使用期间脱层及失效，从而延长了由其形成的超硬结构的使用寿命。
[0038]能用于帮助在TSP本体与基体间形成硬焊连接的金属材料还可以用作阻挡，以防止在所述硬焊作业期间材料向所述TSP本体内的任意不需要的迀移或渗入。此外，所述金属材料可有助于适配存在于所述TSP本体、硬焊材料及基体之间任意的机械属性不匹配，例如热膨胀属性的不同，在附接过程期间该不匹