(57)【要約】  多結晶ダイアモンド研磨要素、特に切削要素は、非平面の界面に沿って支持体、特に超硬合金支持体に結合された多結晶ダイアモンドのテーブルを有する。非平面の界面は通常、十字形の構成を有する。多結晶ダイアモンドは、高い耐摩耗性を有し、作業表面に隣接して触媒材料が希薄な領域、および触媒材料が豊富な領域を有する。触媒が希薄な領域は４０から９０ミクロンの深さまで延在し、これは先行技術よりはるかに浅い。触媒材料が希薄な領域が薄いにもかかわらず、多結晶ダイアモンド・カッタは、先行技術のそれと匹敵する耐摩耗性、衝撃強さおよびカッタ寿命を有するが、２０％の処理しか必要としない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業表面を有し、界面に沿って支持体に結合された多結晶ダイアモンドのテーブルを有する多結晶ダイアモンド研磨要素であって、
ｉ．界面が、非平面であり、
ｉｉ．多結晶ダイアモンドが高い耐摩耗性を有し、
ｉｉｉ．多結晶ダイアモンドが、作業表面に隣接する触媒材料が希薄な領域と、触媒材料が豊富な領域とを有し、触媒材料が希薄な領域が、作業表面から約４０μｍから約９０μｍの深さに延在することを特徴とする要素。
【請求項２】
多結晶ダイアモンド・テーブルが、単層の形態であり、少なくとも３つの異なる粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造される、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
多結晶ダイアモンド層が、少なくとも５つの異なる粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造される、請求項２に記載の要素。
【請求項４】
多結晶ダイアモンド層のテーブルが、作業表面を画定する第１層、および第１層と支持体の間に配置された第２層を有し、多結晶ダイアモンドの第１層が、多結晶ダイアモンドの第２層より高い耐摩耗性を有する、請求項１に記載の要素。
【請求項５】
多結晶ダイアモンドの第１層が、少なくとも５つの異なる平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造され、第２層が、少なくとも４つの異なる平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造される、請求項４に記載の要素。
【請求項６】
多結晶ダイアモンドの平均粒子サイズが２０ミクロン未満である、請求項１から５いずれか１項に記載の要素。
【請求項７】
作業表面に隣接する多結晶ダイアモンドの平均粒子サイズが、約１５ミクロン未満である、請求項６に記載の要素。
【請求項８】
多結晶ダイアモンド・テーブルが、約１ｍｍから約３ｍｍの最大全厚を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の要素。
【請求項９】
多結晶ダイアモンド・テーブルが約２．２ｍｍの全体的厚さを有する、請求項８に記載の要素。
【請求項１０】
非平面の界面が十字形の構成を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１１】
非平面の界面が、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内へと延在し、周囲の輪と交差する十字形窪みとを有することを特徴とする、請求項１０に記載の要素。
【請求項１２】
十字形窪みを、支持体の上面および周囲の輪の底面とに切り込む、請求項１１に記載の要素。
【請求項１３】
非平面の界面が、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内へと延在し、周囲の輪と交差する十字形窪みとを有することを特徴とする、請求項１０に記載の要素。
【請求項１４】
周囲の輪がその底面に複数の凹部を含み、各凹部が十字形窪みの隣接する個々の端部に配置される、請求項１３に記載の要素。
【請求項１５】
ダイアモンド研磨要素が切削要素である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１６】
支持体が超硬合金支持体である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載のＰＣＤ研磨要素を製造する方法であって、非平面の表面を有する支持体を設けることによって非結合集合体を生成するステップと、ダイアモンド粒子の塊を非平面の表面に配置するステップとを含み、ダイアモンド粒子の塊は少なくとも３つの異なる平均粒子サイズを有する粒子を含み、さらにダイアモンド粒子の触媒材料源を設けるステップと、非結合集合体を、ダイアモンド粒子の塊の多結晶ダイアモンド・テーブルを製造するのに適切な高温および高圧の状態に非結合集合体を曝露するステップとを含み、このようなテーブルが、支持体の非平面表面に結合され、さらに露出した表面に隣接する多結晶ダイアモンド・テーブルの領域から触媒材料を約４０μｍから約９０μｍの深さまで除去するステップを含む方法。
【請求項１８】
多結晶ダイアモンド・テーブルが、単層の形態であり、少なくとも５つの異なる粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
多結晶ダイアモンド・テーブルが、作業表面を画定する第１層、および第１層と支持体の間に配置された第２層を有し、多結晶ダイアモンドの第１層が、多結晶ダイアモンドの第２層より高い耐摩耗性を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
多結晶ダイアモンドの第１層が、少なくとも５つの異なる平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造され、第２層が、少なくとも４つの異なる平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から製造される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
非平面の界面が十字形の構成を有する、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
非平面の界面が、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内へと延在し、周囲の輪と交差する十字形窪みとを有することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
十字形窪みを、支持体の上面および周囲の輪の底面とに切り込む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
非平面の界面が、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内へと延在し、周囲の輪と交差する十字形窪みとを有することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
周囲の輪がその底面に複数の凹部を含み、各凹部が十字形窪みの隣接する個々の端部に配置される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
ほぼ全てが多結晶ダイアモンド研磨要素であり、請求項１〜１６のいずれか１項に記載された複数のカッタ要素を含む回転ドリル・バイト。
【請求項２７】
例示された実施形態のいずれか１に関して実質的に明細書で記載された通りの多結晶ダイアモンド研磨要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多結晶ダイアモンドの研磨要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶ダイアモンドの研磨要素は、多結晶ダイアモンド成形体（ＰＤＣ）としても知られ、超硬合金支持体に全体的に接着した多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）の層を有する。このような研磨要素は、多種多様な穿孔、摩耗、切削、引き抜きおよび他のこのような用途に使用される。ＰＣＤ研磨要素は、特に切削インサートまたはドリル・バイトの要素として使用される。
【０００３】
多結晶ダイアモンドは極めて硬く、優れた耐摩耗性材料を提供する。一般的に、多結晶ダイアモンドの耐摩耗性は、ダイアモンド粒子の充填密度および粒子間結合の程度とともに向上する。耐摩耗性はさらに、構造的均質性の増加および平均ダイアモンド粒子サイズの減少とともに向上する。この耐摩耗性の向上は、より優れたカッタ寿命を達成するために望ましい。しかし、ＰＣＤ材料の耐摩耗性を向上させるほど、通常はより脆弱になるか、破断し易くなる。したがって、摩耗性能を改善するために設計されたＰＣＤ要素は、剥離に対する耐性が損なわれるか、低下する傾向がある。
【０００４】
剥離タイプの摩耗があると、切削インサートの切削効率が急速に低下することがあり、その結果、ドリル・バイトが地層に貫入する速度が低下する。チッピングが開始すると、これで必要な切削深さを達成するために必要な法線力が増加する結果、テーブルへの損傷の量が増加し続ける。したがって、カッタの損傷が発生し、ドリル・バイトの貫入速度が低下するにつれ、バイトにかかる重量が増加するという反応が生じて、さらなる劣化を引き起こし、最終的にチッピングが生じた切削要素に破滅的な破損を引き起こすことがある。
【０００５】
日本特許第５９−２１９５００号は、焼結ダイアモンド本体の表面から少なくとも０．２ｍｍの深さまで延在するボリュームの第一鉄金属結合相を除去することによってＰＣＤ工具の性能が改善可能であることを教示している。
【０００６】
ＰＣＤ切削要素は最近、市場に導入され、衝撃強さを失わずに耐摩耗性を増加させることによってカッタ寿命を大幅に改善したと言われている。米国特許第６，５４４，３０８号および第６，５６２，４６２号は、このようなカッタの製造および挙動について説明している。ＰＣＤ切削要素は、特に、触媒材料がほぼない切削表面に隣接する領域を特徴とする。多結晶ダイアモンドの触媒材料は、一般的にコバルトまたは鉄のような遷移金属である。
【０００７】
通常、金属相は、酸浸出または金属相を溶解する他の同様の化学的テクノロジを使用して除去する。金属相の除去は、制御が非常に困難なことがあり、その結果、ＰＣＤ層とその下にある超硬支持体の間に非常に脆弱な界面領域を損傷する。また、多くの場合、支持体の方がＰＣＤテーブル自体より酸腐食に対して脆弱であり、この構成要素の金属相が酸で損傷すると、カッタが無能になるか、用途にて非常に損なわれることになる。マスキング・テクノロジを使用して、ＰＣＤテーブル（浸出が必要ない場合）の大部分および超硬支持体を保護するが、これは必ずしも成功せず、特に長時間処理すると成功しない。
【０００８】
米国特許第６，５４４，３０８号および第６，５６２，４６２号は、浸出深さが２００μｍを超える場合に、浸出に対するＰＣＤ層の最適な反応が達成されることを教示している。通常は処理されるＰＣＤは非常に稠密な性質なので、この浸出深さを達成するには極端な処理条件および／または期間が必要である。多くの場合、使用可能なマスキング・テクノロジは、処理にかけられている全ユニットに十分な損傷の保護を提供しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した先行技術で主張されたものより耐摩耗性が高いＰＣＤ研磨要素を提供するために、ＰＣＤ層の製造時に平均粒子サイズが異なるダイアモンド粒子の混合物を提供することが提案されている。米国特許第５，５０５，７４８号および第５，４６８，２６８号は、このようなＰＣＤ層の製造について説明している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、作業表面を有し、界面に沿って支持体、特に超硬合金支持体に結合された多結晶ダイアモンドのテーブルを有する多結晶ダイアモンド研磨要素、特に切削要素が提供され、多結晶ダイアモンド研磨要素は、
ｉ．界面が、非平面であり、
ｉｉ．多結晶ダイアモンドが高い耐摩耗性を有し、
ｉｉｉ．多結晶ダイアモンドが、作業表面に隣接する触媒材料が希薄な領域と、触媒材料が豊富な領域とを有し、触媒材料が希薄な領域が、作業表面から約４０μｍから約９０μｍの深さに延在することを特徴とする。
【００１１】
多結晶ダイアモンド・テーブルは、高い耐摩耗性を有する単層の形態でよい。これは、少なくとも３つ、好ましくは少なくとも５つの異なる粒子サイズを有するダイアモンド粒子の塊から多結晶ダイアモンドを生成することによって達成することができ、このように達成することが好ましい。このようなダイアモンド粒子混合物のダイアモンド粒子は、細かいことが好ましい。
【００１２】
多結晶ダイアモンドの層の平均粒子サイズは、２０ミクロン未満であることが好ましいが、作業表面の隣では、約１５ミクロン未満であることが好ましい。多結晶ダイアモンドでは、個々のダイアモンド粒子が、大部分はダイアモンドの橋または首を通して隣接粒子に結合される。個々のダイアモンド粒子は、その本性を維持するか、概ね異なる方位を有する。このような個々のダイアモンド粒子の平均粒子サイズは、像解析技術を使用して求めることができる。像は、走査電子顕微鏡で収集し、標準的な像解析技術を使用して分析する。このような像から、焼結した成形体の代表的なダイアモンド粒子サイズの分布を抽出することが可能である。
【００１３】
多結晶ダイアモンドのテーブルは、ダイアモンド粒子の初期混合時に相互から異なる領域または層を有してよい。したがって、少なくとも４つの異なる平均粒子サイズを有する粒子を有する第２層の上に、少なくとも５つの異なる平均粒子サイズを有する粒子を含む第１層があることが好ましい。
【００１４】
多結晶ダイアモンド・テーブルは、作業表面の隣に約４０μｍから約９０μｍの深さまで触媒材料が希薄な領域を有する。概して、この領域は触媒材料がほぼない。
【００１５】
多結晶ダイアモンド・テーブルは、触媒材料が豊富な領域も有する。触媒材料は、多結晶ダイアモンド・テーブルの製造における焼結剤として存在する。当技術分野で知られている任意のダイアモンド触媒材料を使用してよい。好ましいダイアモンド触媒材料は、コバルトおよびニッケルのような第ＶＩＩＩ族遷移金属である。触媒材料が豊富な領域は概して、触媒材料が希薄な領域との界面を有し、支持体との界面まで延在する。
【００１６】
触媒材料が豊富な領域は、それ自体が複数の領域を有してよい。その領域は、平均粒子サイズ、さらに化学組成が異なる。これらの領域は、提供時に概ね多結晶ダイアモンド層の作業表面に平行な面にあるが、それに制限されない。別の例では、層は、作業表面に直角に、つまり同心の輪状に配置構成することができる。
【００１７】
多結晶ダイアモンド・テーブルは通常、切削工具の縁部で測定して約１ｍｍから約３ｍｍ、好ましくは約２．２ｍｍの最大全厚を有する。ＰＣＤ層の厚さは、カッタの本体全体を通して、非平面界面との境界の関数としてこれより下で大きく変動する。
【００１８】
多結晶ダイアモンド・テーブルと支持体との界面は非平面であり、十字形の構成を有することが好ましい。非平面の界面は、１つの実施形態では、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内へと延在し、周囲の輪と交差する十字形窪みとを有することを特徴とすることが好ましい。特に、十字形窪みを、支持体の上面および周囲の輪の底面とに切り込む。
【００１９】
代替実施形態では、非平面の界面は、研磨要素の周囲にあって、研磨要素の周囲の少なくとも一部に、および支持体内へと延在する輪を画定する段と、支持体内に延在し、周囲の輪を画定する段の境界内に制限された十字形窪みとを有することを特徴とする。さらに、周囲の輪は、その底面に複数の凹部を含み、各凹部は十字形窪みの個々の端部に隣接して配置される。
【００２０】
本発明の別の態様によると、上述したようなＰＣＤ研磨要素を製造する方法は、非平面の表面を有する支持体を設けることによって非結合集合体を生成するステップと、ダイアモンド粒子の塊を非平面の表面に配置するステップとを含み、ダイアモンド粒子の塊は少なくとも３つ、好ましくは少なくとも５つの異なる平均粒子サイズを有する粒子を含み、さらにダイアモンド粒子の触媒材料源を設けるステップと、非結合集合体を、ダイアモンド粒子の塊の多結晶ダイアモンド・テーブルを製造するのに適切な高温および高圧の状態に非結合集合体を曝露するステップとを含み、このようなテーブルは、支持体の非平面表面に結合され、さらに露出した表面に隣接する多結晶ダイアモンド・テーブルの領域から触媒材料を約４０μｍから約９０μｍの深さまで除去するステップを含む。
【００２１】
支持体は一般的に超硬合金支持体である。触媒材料源は、一般的に超硬合金支持体である。幾つかの追加の触媒材料をダイアモンド粒子と混合してよい。
【００２２】
ダイアモンド粒子は、異なる平均粒子サイズを有する粒子を含む。「平均粒子サイズ」という用語は、多量の粒子がその粒子サイズに近いが、指定されたサイズより大きい粒子およびそれより小さい粒子もあるという意味である。
【００２３】
触媒材料を、多結晶ダイアモンド・テーブルの、その露出表面に隣接する領域から除去する。一般的に、その表面は、多結晶ダイアモンド・テーブルの、非平面表面とは反対側にあり、多結晶質ダイアモンド・テーブルの作業表面を提供する。触媒材料の除去は、電解エッチングおよび酸浸出のような当技術分野で知られている方法を使用して実行することができる。
【００２４】
ダイアモンド粒子の塊から多結晶ダイアモンド・テーブルを製造するために必要な高温および高圧の条件は、当技術分野でよく知られている。通常、これらの条件は、４ＧＰａから８ＧＰａの範囲の圧力、および１３００℃から１７００℃の範囲の温度である。
【００２５】
さらに本発明によると、複数のカッタ要素を含む回転ドリル・バイトが提供され、それはほぼ全部が、上述したようにＰＣＤ研磨要素である。
【００２６】
本発明のＰＣＤ研磨要素は、先行技術のＰＣＤ研磨要素に匹敵する耐摩耗性、衝撃強さを有し、したがってカッタ寿命を有するが、ＰＣＤ層から触媒材料を除去するために、先行技術のＰＣＤ研磨要素が必要とする処理時間のほぼ２０％しか必要としないことが判明している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の多結晶ダイアモンド研磨要素は、ドリル・バイトのカッタ要素としての特定の用途を有する。この用途では、優れた耐摩耗性および衝撃強さを有することが判明している。これらの特性によって、高い圧縮強さを有する地下地層の穿孔またはボーリングに効果的に使用することができる。
【００２８】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１から図３は、本発明の多結晶ダイアモンド研磨要素の第１実施形態を示し、図４から図６は、その第２実施形態を示す。これらの実施形態では、多結晶ダイアモンドの層を、非平面の界面または輪郭形成した界面に沿って超硬合金支持体に結合する。
【００２９】
最初に図１を参照すると、多結晶ダイアモンド研磨要素は、界面１４に沿って超硬合金支持体１２に結合した多結晶ダイアモンドの層１０（想像線で図示）。多結晶ダイアモンド層１０は、切刃１８を有する上部作業表面１６を有する。刃は鋭利な縁部として図示される。この刃は面取りすることもできる。切刃１８は、表面１６の全周に延在する。
【００３０】
図２および図３は、図１で示した本発明の第１実施形態に使用する超硬合金をさらに明瞭に示す。支持体１２は、平坦な底面２０と、輪郭形成して概ね十字形の構成を有する上面２２とを有する。輪郭形成した上面２２は以下の特徴を有する。
ｉ．輪２４を画定する階段状周囲領域。輪２４は、輪郭形成表面２２の平坦な上部表面または領域２８と接続する傾斜表面２６を有する。
ｉｉ．十字形窪みを画定し、支持体の一方側から支持体の反対側まで延在する２本の交差溝３０、３２。これらの溝は、上面２８を通り抜け、輪２４の底面３４も通り抜ける。
【００３１】
次に図４を参照すると、本発明の第２実施形態の多結晶ダイアモンド研磨要素は、界面５４に沿って超硬合金支持体５２に結合された多結晶ダイアモンドの層５０（想像線で図示）を有する。多結晶ダイアモンド層５０は、切刃５８を有する上部作業表面５６を有する。刃は鋭利な縁部として図示される。この刃は面取りすることもできる。切刃５８は、表面５６の全周に延在する。
【００３２】
図５および図６は、図４で示した本発明の第２実施形態に使用する超硬合金をさらに明瞭に示す。支持体５２は、平坦な底面６０と、輪郭形成した上面６２とを有する。輪郭形成した上面６２は以下の特徴を有する。
ｉ．輪６４を画定する階段状周囲領域。６４は、輪郭形成表面の平坦な上部表面または領域６８と接続する傾斜表面６６を有する。
ｉｉ．表面６８に十字形構成を形成する２本の交差溝７０、７２。
ｉｉｉ．溝７０、７２の対向する個々の端部に配置された輪６４内の４つの切り欠きまたは凹部７４。
【００３３】
図１から図６の実施形態では、多結晶ダイアモンド層１０、５０は、触媒材料が豊富な領域、および触媒材料が希薄な領域を有する。触媒材料が希薄な領域は、個々の作業表面１６、５６から層１０、５０内に、約６０から９０μｍの深さまで延在し、これが本発明の十字を形成する。通常、ＰＣＤの刃を面取りすると、触媒材料が希薄な領域が概ね、この面取りの形状に従い、面取りの長さに沿って延在する。超硬合金支持体１２、５２の輪郭形成表面２２、６２へと延在する多結晶ダイアモンド層１０、５０の残りの部分は、触媒材料が豊富な領域である。
【００３４】
一般的に、多結晶ダイアモンドの層は、当技術分野で知られている方法で作成し、超硬合金支持体に結合する。その後、幾つかの知られている方法のうち任意の１つを使用して、特定の実施形態の作業表面から触媒材料を除去する。このような１つの方法は、高温の鉱酸浸出、例えば高温塩酸浸出を使用することである。通常、酸の温度は約１１０℃であり、浸出時間は２４時間から６０時間である。浸出しないように意図された多結晶ダイアモンド層の区域、および超硬合金支持体は、耐酸性材料で適切にマスキングする。
【００３５】
上述した多結晶ダイアモンド研磨要素の作成時には、好ましい実施形態で示すように、任意選択で何らかの触媒材料と混合したダイアモンド粒子の層を、超硬合金支持体の輪郭形成表面に載せる。次に、結合していないこの集合体を高温および高圧に曝露して、超硬合金支持体に結合したダイアモンド粒子の多結晶ダイアモンドを製造する。これを達成するために必要な条件およびステップは、当技術分野でよく知られている。
【００３６】
ダイアモンド層は、平均粒子サイズが異なるダイアモンド粒子の混合物を有する。１つの実施形態では、混合物は以下のように５つの異なる平均粒子サイズを有する粒子を有する。
平均粒子サイズ（ミクロン）        質量パーセント
２０から２５（好ましくは２２）    ２５から３０（好ましくは２８）
１０から１５（好ましくは１２）    ４０から５０（好ましくは４４）
５から８（好ましくは６）          ５から１０（好ましくは７）
３から５（好ましくは４）          １５から２０（好ましくは１６）
４未満（好ましくは２）            ８未満（好ましくは５）
【００３７】
特に好ましい実施形態では、多結晶ダイアモンド層は、粒子の混合が異なる２つの層を有する。作業表面に隣接する第１層は、上述したタイプの粒子の混合物を有する。第１層と支持体の輪郭形成表面との間に配置された第２層は、（ｉ）粒子の大部分が１０ミクロンから１００ミクロンの範囲の平均粒子サイズを有し、少なくとも３つの異なる平均粒子サイズで構成され、（ｉｉ）粒子の少なくとも４質量パーセントが１０ミクロン未満の平均粒子サイズを有する層である。第１および第２層のダイアモンド混合物は両方とも、混和した触媒材料も含んでよい。
【００３８】
多結晶ダイアモンド要素は、概ね図１から図３で示したような輪郭形成表面を有する超硬合金支持体で製造されている。この実施形態の多結晶ダイアモンド・テーブルを製造する際に使用したダイアモンド混合物は、２つの層で構成した。２層の粒子の混合物は、上記の特に好ましい実施形態に関して説明した通りであり、約２．２ｍｍの全体的厚さを有していた。多結晶ダイアモンド層の全体的な平均ダイアモンド粒子サイズは、焼結後に１０．３μｍであることが判明した。この多結晶ダイアモンド・カッタ要素を「カッタＡ」と称する。
【００３９】
第２多結晶ダイアモンド要素は、ほぼ図４から図６で示したような輪郭形成表面を有する超硬合金支持体を使用して作成した。この実施形態の多結晶ダイアモンド・テーブルを製造する際に使用したダイアモンド混合物は、２つの層で構成した。２層の粒子の混合物については、上記の特に好ましい実施形態に関して説明した通りであり、これも約２．２ｍｍの全体的厚さを有する。多結晶ダイアモンド層の全体的な平均ダイアモンド粒子サイズは、焼結後に１５μｍであることが判明した。この多結晶ダイアモンド・カッタ要素を「カッタＢ」と称する。
【００４０】
多結晶ダイアモンド・カッタ要素Ａ、ＢおよびＣは両方とも、触媒材料が希薄な領域を生成するために、その作業表面から除去した触媒材料を有し、これはこの場合はコバルトである。この領域は、作業表面の下で約４０から約９０μｍの平均深さまで延在していた。
【００４１】
次に、浸出したカッタ要素Ａ、ＢおよびＣを、縦穴あけ機試験にて同様の特徴を有する市販の多結晶ダイアモンド・カッタ要素、つまり触媒材料が希薄な作業表面のすぐ下にあるが、このケースでは約２５０μｍの深さまであり、各ケースで「先行技術カッタＡ」と称される領域と比較した。このカッタにも、本発明の高い耐摩耗性のＰＣＤ、最適化したテーブル厚さ、またはカッタ要素の支持体設計がない。縦穴あけ機試験は、用途をベースにした試験であり、除去すべき岩石のボリュームに匹敵する工作物に穴をあけるカッタ要素のパス数の関数として、摩耗平面区域（または試験中に摩耗したＰＣＤの量）を測定する。この場合の工作物は花崗岩であった。この試験は、穿孔作業中のカッタ挙動を評価するために使用することができる。獲得された結果を、図７および図８にてグラフで示す。
【００４２】
図７は、本発明のカッタＡと市販の先行技術カッタＡの相対的性能を比較する。この曲線は、試験で除去される岩石の量の関数として、除去されるＰＣＤ材料の量を示すので、曲線の勾配が平坦なほど、カッタの性能は良好である。カッタＡは、先行技術のカッタにと比較すると非常に優れている。
【００４３】
図８は、本発明のカッタＢの相対的性能を市販の先行技術カッタＡのそれと比較する。このカッタも先行技術のカッタと比較すると優れていることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の多結晶ダイアモンド研磨要素の第１実施形態の側断面図である。
【図２】図１の多結晶ダイアモンド研磨要素の超硬合金支持体の平面図である。
【図３】図１の多結晶ダイアモンド研磨要素の超硬合金支持体の斜視図である。
【図４】本発明の多結晶ダイアモンド研磨要素の第２実施形態の側断面図である。
【図５】図４の多結晶質ダイアモンド研磨要素の超硬合金支持体の平面図である。
【図６】図４の多結晶ダイアモンド研磨要素の超硬合金支持体の斜視図である。
【図７】異なる多結晶ダイアモンド研磨要素を使用する第１シリーズの縦穴あけ機試験の比較データを示すグラフである。
【図８】異なる多結晶ダイアモンド研磨要素を使用する第２シリーズの縦穴あけ機試験の比較データを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007501133.tif 000006
【図５】
2007501133.tif 000007
【図６】
2007501133.tif 000008
【図７】
2007501133.tif 000009
【図８】
2007501133.tif 000010
【国際調査報告】
2007501133.tif 000011
2007501133.tif 000012