(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）から触媒をレーザー溶出する方法であって、
溶出される前記ＰＣＤの一部の温度を、溶出される前記ＰＣＤの一部をレーザーで照射することにより、少なくとも前記触媒が前記ＰＣＤから移動する温度まで上昇させる工程であって、前記触媒が、融解して、溶出される前記ＰＣＤの一部の表面へと拡散する工程と、
前記触媒を、前記表面を液体溶液中に配置することにより、前記表面から除去する工程であって、前記触媒が、前記表面を離れて前記液体溶液に入り、前記触媒を実質的に含まない前記ＰＣＤの溶出領域、前記触媒を実質的に含む前記ＰＣＤの非溶出領域、並びに、前記溶出領域及び前記非溶出領域の間の操作された溶出境界をもたらす工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記表面からの前記触媒の除去前に、前記温度の上昇が起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面の液体溶液中への配置が、溶出される前記ＰＣＤの前記部分にレーザーで照射する前に起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記表面が、レーザー溶出の前に溶出される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザーが、短波長レーザーまたはマイクロ波を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記触媒が、第ＶＩＩＩ族金属またはその合金を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＰＣＤが、前記レーザー溶出手順中には保護されない基材上に位置する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
一部がレーザーで照射される際に、前記ＰＣＤが空気にさらされる、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒が、前記表面において金属酸化物を形成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体溶液が、極性溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体溶液が、酸を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記液体溶液が、水を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体溶液のｐＨを調整して、前記触媒を金属として沈殿させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＰＣＤを移動させて、前記レーザーによって複数の部分が照射されるようにする工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザーを移動させて、前記ＰＣＤの複数の部分を照射する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
プロセスが自動化される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
プロセスが繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
プロセスが、溶出される前記ＰＣＤの前記少なくとも一部において、選択された深度への触媒の除去をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記操作された溶出境界を挟んだ前記触媒の濃度が、１０ミクロン以下の距離で少なくとも５０％異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記操作された溶出境界を挟んだ前記触媒の濃度が、１ミクロン以下の距離で少なくとも９０％異なる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザー溶出（ｌａｓｅｒ−ｌｅａｃｈｅｄ）多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、このようなレーザー溶出ＰＣＤを含む要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）及び削孔ビット、ＰＣＤをレーザー溶出する（ｌａｓｅｒ−ｌｅａｃｈｉｎｇ）方法、ならびにこのような方法を実行するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油の抽出または採掘を目的とした地面の掘削時には一般的に、極端な温度及び圧力を受ける。比類ない機械特性を有するダイヤモンドは、地面の掘削に利用するための切削要素または耐摩耗性の接触要素において適切に利用される場合に、最も効果的な物質となりうる。ダイヤモンドは並外れて硬く、摩耗面を有する接点から熱を導いて逃がし、またこのような条件において他の利点を提供してもよい。
【０００３】
多結晶形態のダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドと比較すると、単結晶ダイヤモンドにおいて発見される特定の劈開面を回避するダイヤモンド結晶のランダムな分布により、硬度を増してきた。したがって、多くの掘削の応用において、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）はしばしばダイヤモンドの好ましい形態である。ＰＣＤを利用する削孔ビット切削要素は、一般的に多結晶ダイヤモンドカッター（ＰＤＣ）と称される。したがって、ＰＣＤ切削要素組み込む削孔ビットはＰＤＣビットと称されてもよい。
【０００４】
ＰＣＤ要素はダイヤモンド及び他の原料の小砥粒を超高圧及び超高温条件にさらすことにより、プレスにおいて製造することができる。あるＰＣＤ製造プロセスには、炭化タングステン基材などの基材上で直接、ＰＣＤテーブルの形成をすることが含まれる。プロセスには、触媒と混合されたダイヤモンド遊離砥粒を伴う基材の容器内への配置が含まれる。その後、容器は圧力転写セル内に配置され、高温、高圧の（ＨＴＨＰ）プレスサイクルにさらされる。高温及び高圧ならびに触媒により、ダイヤモンドの小砥粒は基材に密接に接合された一体のＰＣＤテーブルを形成する。しかし触媒の特性には掘削などの多くの応用における悪影響が含まれるため、ＰＣＤの利用前に触媒を除去することが有益である。このようにＰＣＤの一部または全部から触媒バインダーを除去するために、ＰＣＤは溶出されてもよい。触媒の一部が除去されたＰＣＤは、溶出ＰＣＤと称される。実質的にすべての触媒が溶出したＰＣＤは熱安定性多結晶ダイヤモンド（ＴＳＰ）と称される。
【０００５】
本実施形態及びその利点のより詳細な理解は、本開示の特定の実施形態を示し、類似の番号が類似の構成要素を指す添付図面と併せて以下の説明を参照することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】レーザー溶出方法を示す。
【図２】レーザー溶出中の触媒濃度勾配を示す。
【図３】液体溶液中での浸漬前のレーザー溶出ＰＣＤを示す。
【図４】レーザー溶出ＰＣＤまたは図３の液体溶液中での浸漬後を示す。
【図５】別のレーザー溶出方法を示す。
【図６】レーザー溶出において利用するための装置を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、操作された溶出境界を有する例示的なＰＣＤを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、代替的な操作された溶出境界例示的なＰＣＤを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、レーザー溶出ＰＣＤ及び要素ならびに、それに加えてこのような方法を実行すためのレーザー溶出方法及び装置を含む削孔ビットに関する。レーザー溶出には通常、少なくとも一部の触媒をＰＣＤから除去するための、レーザーを利用した、触媒を含むＰＣＤの加熱が含まれる。
【０００８】
図１に示すように、触媒はレーザー溶出を利用してＰＣＤから選択的に除去される。まずステップ１０において、触媒を含むＰＣＤが液体溶液中に配置される。次にステップ２０において、ＰＣＤの一部がレーザーによって、ＰＣＤ内の少なくとも１つの触媒の移動を可能にするために十分な温度まで照射される。ある実施形態では、この温度は少なくとも１つの触媒の融点を上回ってもよい。しかし他の実施形態においてより低い温度への加熱が許容可能であるように、融点を下回る温度で触媒がＰＣＤからの移動を開始してもよい。その後ステップ３０において、溶融触媒がＰＣＤの表面に拡散し、液体溶液に入る。
【０００９】
一般的な触媒は、金属、一般的にはコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、若しくは鉄（Ｆｅ）などの第ＶＩＩＩ族金属、または第ＶＩＩＩ族金属を含む合金を含んでもよい。炭酸塩及び硫酸塩触媒などの非金属触媒がまた利用されてもよい。いずれかの種類の触媒が本質的に純粋な触媒であってもよく、あるいは同様に、高温高圧条件下でダイヤモンド粒子の結合を触媒することができる他の物質を含んでもよい。
【００１０】
ＰＣＤは未付着のＰＣＤであってもよく、あるいは、炭化タングステン含有基材などの基材に付着してもよい。本方法の１つの利点は、酸の溶出時とは異なり、基材が特別の保護を必要としない点である。
【００１１】
いくつかの実施形態において、ＰＣＤはレーザー溶出前にすでに部分的に溶出していてもよい。たとえばＰＣＤ表面の全部または一部をまず酸溶出する方が速いかまたは費用効率が高い場合、これはレーザー溶出よりも優先される。別の実施例において、除去のための所望の量よりも少ない触媒の量がまず酸の溶出によって除去されてもよく、その後残りがレーザー溶出によって除去されてもよい。
【００１２】
触媒が除去されるＰＣＤの一部が溶液中で浸漬されるように、ＰＣＤは液体溶液中に完全に浸漬されてもよいか、あるいは部分的に浸漬されてもよい。基材が保護されていないとしても、溶出プロセス中に基材を破壊したり実質的な損傷を加えることがないように、液体溶液が選択されてもよい。たとえば液体溶液は単に基材に反応するだけではない場合がある。代わりに、基材が液体溶液中で浸漬されない限りは保護を必要としないように、液体溶液は基材に比較的反応しなくともよい。いくつかの実施形態において、基材からの触媒の溶出防止に役立つように、液体溶液中の基材の浸漬が回避されてもよい。
【００１３】
液体溶液は、ＰＣＤ内からＰＣＤ表面に達する際にＰＣＤ表面から触媒を移動させることができる任意の液体であってもよい。特に、触媒を溶解させることができる任意の液体であってもよい。液体溶液は特定の触媒の除去のために整えられてもよく、ＰＣＤ内、またはＰＣＤ及び基材内に複数の触媒がある場合に、１つの触媒を選択的に除去してもよい。たとえばＰＣＤが１つの触媒を含み、基材がＮｉＷＣ、ＣｏＷＣ、またはＣｒＷＣなどの触媒としても利用可能な異なる物質を含む場合、ＰＣＤ触媒を優先的に除去するために液体溶液が選択されてもよい。いくつかの実施形態において、基材を溶解させないように液体溶液が作成されてもよい。いくつかの実施形態において、液体溶液は単に触媒をＰＣＤの表面付近から除去するために作成されてもよく、酸の溶出溶液のほとんどが行うことのできる触媒のＰＣＤ内深くからの除去が実質的に不可能であってもよい。液体溶液は触媒との錯体を一切形成しないか、あるいは単に溶液中に触媒イオンを入れることができるだけでもよい。
【００１４】
具体的には、液体溶液は、酸、またはアルコール性若しくは水性の液体などの極性溶媒であってもよい。科学的溶出において一般的であるものよりもはるかに弱い酸が利用されてもよい。液体溶液には、触媒が溶質として入る際に溶液となる純粋なまたは比較的純粋な液体が含まれてもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、この方法において利用される場合に非中毒性で、ヒトの皮膚に対して腐食性を示さないか、または環境的に無害であるように、液体溶液が選択されてもよい。
【００１６】
液体溶液は室温であってもよいか、または加熱されてもよい。液体溶液はレーザーによって、またはＰＣＤによって加熱されてもよい。液体溶液は、蒸発を防ぐための手順の間、必要に応じて冷却されてもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態において、液体溶液は攪拌されるかまたは循環され、ＰＣＤ表面に達すると液体溶液中の局所触媒濃度勾配を回避することにより、触媒を除去する助けとなってもよい。たとえば、それは超音波で攪拌されてもよい。液体溶液はまた、溶出を妨げる触媒濃度を回避するために本プロセスの間に取り換えられてもよい。
【００１８】
１つ以上の触媒の選択的な除去を可能にするか、またはすべての触媒の除去を可能にするように、ＰＣＤを加熱する温度が選択されてもよい。たとえば、その温度は触媒がＰＣＤ外への移動を開始する点若しくはその付近、または触媒の融点若しくはその付近であってもよい。複数の触媒については、異なる温度でプロセスを繰り返すことにより、所望ならば、選択的な除去または１つの触媒、または異なる触媒の逐次的な除去が可能になってもよい。たとえばＣｏの融点は約１４９５°Ｃであるため、Ｃｏを含むＰＣＤはおよそこの温度まで加熱されてＣｏを除去してもよい。Ｎｉが存在する場合は、約１４５５°Ｃの融点を有するため、それも同様に除去される。存在するすべての種類の触媒の除去を目的とするある実施形態においては、ＰＣＤは最も高い融点を有する触媒の融点付近まで加熱されてもよい。同様に存在するすべての種類の触媒の除去を目的とする別の実施形態において、ＰＣＤは、すべての種類の触媒をＰＣＤから移動させるために十分な温度まで加熱されてもよい。別の実施例では、少なくとも１つの触媒をＰＣＤから移動させることができる最小限まで温度が上昇してもよい。たとえば、温度はＣｏの移動を可能にするために少なくとも３４０°Ｃまで上昇してもよい。
【００１９】
レーザーは、短波長レーザーまたはマイクロ波の任意のエネルギー源であってもよい。レーザーは連続的に、またはパルス式でＰＣＤに応用されてもよい。レーザーはまた、表面の特定の部分に向けられることで選択的な溶出を可能にしてもよい。たとえば、ＰＣＤの一部が溶出されなくてもよい一方で、別の部分が溶出される。代わりに、表面の部分が異なる深度などの異なる度合いで、または異なる比率の触媒を除去して溶出されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、図６において以下に示すような、あらかじめ決められたパターンで表面に沿ってレーザーが移動することを可能にするシステム内にＰＣＤが位置してもよい。
【００２１】
レーザーの局所適用により、照射領域の、また条件によっては、周辺領域の溶出に至ってもよい。レーザーにより、ＰＣＤのダイヤモンド砥粒が自発的に発熱してもよい。ダイヤモンドは高熱伝導率（最高２２Ｗ／ｃｍＫ）を有するため、熱を迅速に周辺触媒に放散させ、その後周辺触媒が融解する。触媒がすでにＰＣＤ表面から溶出している実施形態においては、ダイヤモンドが基礎となる触媒に熱を伝達する。当初の酸の溶出によって得られた深度を上回る深度への溶出がこのようにして得られてもよい。部分的に溶出したＰＣＤのさらなる溶出もまた、このようにして得られてもよい。
【００２２】
触媒は十分な温度またはその融点を上回る温度に達すると移動することができるようになり、ダイヤモンド砥粒を通じてダイヤモンドテーブルの表面に移動するかまたは拡散し、その後単純な濃度勾配のために液体溶液に入る。この概念が図２において示され、ここではＰＣＤ１１０がダイヤモンド砥粒１２０及び触媒１３０を含む。レーザー１４０がＰＣＤ１１０を照射する際、触媒１３０は図示するように濃度勾配に沿って移動する。いくつかの実施形態においては、Ｃｏなどの金属触媒のＰＣＤ外への移動の促進のために、磁界がまた応用されてもよい。これにより、レーザー溶出プロセスの間、低い温度の利用が可能になってもよい。磁界はまた、単独あるいはレーザー溶出との組み合わせのいずれの利用の場合においても、酸の溶出などのより一般的な溶出の際に移動を容易にしてもよい。
【００２３】
この方法を利用することで、すべてまたは実質的にすべての触媒がＰＣＤの全部または一部から除去され、ＴＳＰを生成してもよい。常圧で少なくとも７５０°Ｃまでの温度において、ＴＳＰは割れず、または黒鉛化しない場合がある。他の実施形態において、特定の比率の触媒がＰＣＤの全部または一部から除去されてもよい。たとえば、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％が除去されてもよい。さらに他の実施形態において、触媒が表面からの特定の深度まで除去されてもよい。たとえば、触媒は表面から少なくとも１０ミクロン、少なくとも５０ミクロン、少なくとも１００ミクロン、少なくとも２００ミクロン、少なくとも３００ミクロン、少なくとも４００ミクロン、少なくとも５００ミクロン、少なくとも６００ミクロン、少なくとも７００ミクロン、少なくとも８００ミクロン、少なくとも９００ミクロン、または少なくとも１００ミクロンまで除去されてもよい。触媒はまた、１０ミクロン未満、５０ミクロン未満、１００ミクロン未満、２００ミクロン未満、３００ミクロン未満、４００ミクロン未満、５００ミクロン未満、６００ミクロン未満、７００ミクロン未満、８００ミクロン未満、９００未満または１０００ミクロン未満まで除去されてもよい。別の実施例において、触媒は表面から１０ミクロン、５０ミクロン、１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロン、６００ミクロン、７００ミクロン、８００ミクロン、９００ミクロン、及び１０００ミクロンの内の任意の深度の範囲で除去されてもよい。さらに別の実施形態において、ＰＣＤと基材との界面の２００ミクロン、１００ミクロン、または５０ミクロン以内で触媒が除去されてもよい。
【００２４】
図３は、レーザー溶出前の少なくとも４００ミクロンまで酸溶出したＰＣＤからの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。酸化によってもたらされる比較的平滑な仕上がりによって、およそ１０ミクロンの直径を有するレーザーで加熱した点が視認できる。図２の左側の白色の要素は、エネルギー分散型分光計（ＥＤＳ）顕微鏡を利用して、コバルト酸化物として識別された。これはコバルトが表面に移動し、空気中で酸素と反応した際に生成されたものであり、レーザーからの熱がダイヤモンドテーブルを通じて少なくとも４００ミクロンの深度まで伝達され、そこでＣｏを融解してＣｏが表面まで移動したことを示す。
【００２５】
図４は、図２のＰＣＤの、水性の液体溶媒内での超音波攪拌にさらされた後のＳＥＭ画像を示す。コバルト酸化物がダイヤモンドの表面から完全に、またはほぼ完全に除去されたことは明らかである。これは、ダイヤモンドとコバルト酸化物との間の共有結合の欠如によるものと考えられる。
【００２６】
図１は、図２及び３の実施例が明確に示すようにレーザーを用いた加熱前のＰＣＤの液体溶液中での配置を示すが、図５で示すように、まずステップ２１０において示す通りＰＣＤをレーザーで加熱し、その後ステップ２２０において示す通り、ＰＣＤを液体溶液中に配置することも可能である。しかし、触媒を表面まで移動させるために十分な触媒濃度勾配を得るために、いくつかの実施形態においては、いくつかの触媒をＰＣＤの表面からまず溶出させることが必要である場合がある。この実施形態では、触媒が空気と反応して酸化物を形成してもよい。あるいは、特殊雰囲気下でレーザーによる加熱を実行する場合、触媒はその雰囲気の別の構成要素に反応してもよい。いくつかの実施形態において、触媒は金属ホウ化物または金属錯体を形成してもよい。他の実施形態では、ＰＣＤが液体溶液中に配置されると、触媒が液体溶液の構成要素を有する錯体を形成してもよい。
【００２７】
図１または図５の方法のいずれかを利用して、触媒を液体溶液から回収するための任意の最終ステップが実行されてもよい。たいていの場合、触媒を液体溶液から金属として沈殿させるためには単純なｐＨ調整で十分である。代わりに、触媒は塩として沈殿し、その後金属を再形成するために処理されてもよい。これにより、触媒の再利用が可能になる。さらにこれによって、Ｃｏなどの毒性物質の環境への解放が回避され、または複雑な廃棄物処理手順が回避される。いくつかの実施形態において、利用済みのまたは損傷を受けたＰＣＤまたは基材から触媒を除去するために、本明細書にて開示されるレーザー溶出方法が利用されてもよい。
【００２８】
図６は、本明細書に記載のレーザー溶出を実行するための装置３１０を示す。装置３１０は、フォーカスレンズ３７０とともにレーザー１４０を含む。レーザー１４０は、バット３２０内に位置するＰＣＤ１１０を溶出させるために利用される。利用されるレーザー溶出方法に応じてレーザー１４０を用いた照射中または照射後に存在してもよい液体溶液３３０が、バット３２０に含まれてもよい。装置３１０にはまた、超音波源３４０または別の攪拌装置が任意選択的に含まれてもよい。ＰＣＤ１１０は、ＸＹ移動ステージ３６０上に位置してもよい。いくつかの実施形態において、ＸＹ移動ステージ３６０は、レーザー照射中にカッターを移動させることができるマイクロメートル移動ステージであってもよい。図６Ｂに示す実施形態においては、回転ステージ３５０がまた存在してもよい。他の実施形態において、ＰＣＤ１１０はレーザー照射中に静止したままであってもよく、代わりにレーザー１４０が移動してもよい。いくつかの実施形態では、ＰＣＤ及びレーザーの両方が動いてもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、ＰＣＤまたはレーザーの移動の制御は自動化されてもよい。たとえば、自動ステージ制御装置３８０ａ及びｂは、ＸＹステージ３６０及び回転ステージ３５０をそれぞれ制御してもよい。ある実施形態において、ＸＹステージ３６０はまた、回転可能であってもよい。
【００２９】
図６の装置を利用して、ＰＣＤ１１０は超音波源３４０からの超音波攪拌を用いて液体溶液３３０中に浸漬される。液体溶液３３０を通過し、ＰＣＤ１００の選択領域に焦点を当てるビームを、レーザー１４０が提供する。図６Ａにおいて、選択領域はＰＣＤ１１０の加工面の一部である。図６Ｂにおいて、選択領域はＰＣＤ１１０の側面の一部である。ＸＹ移動ステージ３６０及び回転ステージ３５０は、ＰＣＤ１１０のどの領域をレーザービームにさらすかを制御する。
【００３０】
図１または図５の方法を実行するために利用される装置３１０または別の装置は、レーザー溶出方法を容易にするためにプログラムされたプロセスまたは記憶装置を含んでもよい制御システムをさらに含んでもよい。制御システムは、レーザー若しくはＰＣＤまたはその両方の移動を制御してもよい。制御システムは、レーザー照射の持続時間または強度を制御してもよい。いくつかの実施形態において、制御システムは溶出深度を検知し、ＰＣＤの一部が所望の溶出深度と比較して溶出した深度に基づいて、レーザー若しくはＰＣＤまたはその両方の移動をレーザー照射の持続時間または強度と同様に制御してもよい。
【００３１】
別の実施形態において、図７Ａ及び７Ｂに示される、基材３９０上に位置してもよいＰＣＤ１１０の実施例には、少なくとも１つの触媒を実質的に含まない溶出領域４００及び同じ触媒を実質的に含む非溶出領域４１０の両方が含まれる。操作された溶出境界４２０はこれら２つの領域の間に位置する。操作された溶出境界４２０は実質的には非平面である。図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、操作された溶出境界４２０は触媒濃度の急激な変化によって画定されてもよい。たとえば境界を越える触媒濃度は、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、または１ミクロン以下の距離から少なくとも９０％、少なくとも８０％、少なくとも７０％、少なくとも６０％、または少なくとも５０％ずつ異なってもよい。特にダイヤモンドテーブルの温度が照射位置から徐々に変化する代替的な実施形態において、触媒濃度は操作された溶出境界を越える拡散変化を経験してもよい。たとえば、境界を越える触媒濃度は５ミクロン以上、１０ミクロン以上、２０ミクロン以上、または５０ミクロン以上の距離の１０％以下、２０％以下、３０％以下、または５０％以下ずつ異なってもよい。
【００３２】
一般的にはより脆弱で破砕しやすい溶出領域４００における破砕は非溶出領域４１０に達すると止まるか、または速度を落としてもよいため、操作された溶出境界４２０がＰＣＤ１１０の破砕の伝播を止めるか、または減少させてもよい。その結果、操作された溶出境界４２０を含むＰＣＤ１１０は、平面の溶出境界を有する類似のＰＣＤと比較して衝撃強度がより改善されるか、または使用寿命が長くなってもよい。
【００３３】
本明細書に記載のレーザー溶出方法は、特に触媒濃度が急激に変化するような操作された溶出境界４２０の形成について特に好適であってもよい。
【００３４】
本明細書に記載のプロセスは、たとえば追加的な触媒を逐次的に除去するために、同じＰＣＤに繰り返し応用することができる。さらに溶出前にマスキングする必要なくＰＣＤの一部を溶出させるために、本明細書に記載のプロセスを利用してもよい。
【００３５】
本明細書に記載のようにレーザー溶出されたＰＣＤは、カッターまたは耐摩耗性の接触要素などの地面の掘削用削孔ビット上の要素において利用されてもよい。
【００３６】
本発明の例示的な実施形態のみをこれまで具体的に述べたが、これら実施例については本発明の趣旨及び意図する範囲から逸脱しない修正及び変形が可能であることが理解されよう。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）から触媒をレーザー溶出する方法であって、
溶出される前記ＰＣＤの少なくとも一部の温度を、溶出される前記ＰＣＤの前記一部をレーザーで照射することにより、少なくとも前記触媒が前記ＰＣＤから移動する温度まで上昇させる工程であって、前記触媒が、融解して、溶出される前記ＰＣＤの前記少なくとも一部の表面へと拡散する工程と、
前記触媒を、前記表面を液体溶液中に配置することにより、前記表面から除去する工程であって、前記触媒が、前記表面を離れて前記液体溶液に入り、レーザー溶出ＰＣＤをもたらす工程、
を含むことを特徴とする方法。
〔２〕前記表面からの前記触媒の除去前に、前記温度の上昇が起こる、前記〔１〕に記載の方法。
〔３〕前記表面の液体溶液中への配置が、溶出される前記ＰＣＤの前記部分にレーザーで照射する前に起こる、前記〔１〕に記載の方法。
〔４〕前記表面が、レーザー溶出の前に溶出される、前記〔１〕に記載の方法。
〔５〕前記レーザーが、短波長レーザーまたはマイクロ波を含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔６〕前記触媒が、第ＶＩＩＩ族金属またはその合金を含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔７〕前記ＰＣＤが、前記レーザー溶出手順中には保護されない基材上に位置する、前記〔１〕に記載の方法。
〔８〕一部がレーザーで照射される際に、前記ＰＣＤが空気にさらされる、前記〔２〕に記載の方法。
〔９〕前記触媒が、前記表面において金属酸化物を形成する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１０〕前記液体溶液が、極性溶媒を含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔１１〕前記液体溶液が、酸を含む、前記〔１０〕に記載の方法。
〔１２〕前記液体溶液が、水を含む、前記〔１０〕に記載の方法。
〔１３〕前記液体溶液のｐＨを調整して、前記触媒を金属として沈殿させる工程をさらに含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔１４〕前記ＰＣＤを移動させて、前記レーザーによって複数の部分が照射されるようにする工程をさらに含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔１５〕前記レーザーを移動させて、前記ＰＣＤの複数の部分を照射する工程をさらに含む、前記〔１〕に記載の方法。
〔１６〕プロセスが自動化される、前記〔１〕に記載の方法。
〔１７〕プロセスが繰り返される、前記〔１〕に記載の方法。
〔１８〕プロセスが、溶出される前記ＰＣＤの前記少なくとも一部において熱安定性多結晶ダイヤモンド（ＴＳＰ）をもたらす、前記〔１〕に記載の方法。
〔１９〕プロセスが、溶出される前記ＰＣＤの前記少なくとも一部からの、少なくとも選択したパーセンテージの触媒の除去をもたらす、前記〔１〕に記載の方法。
〔２０〕プロセスが、溶出される前記ＰＣＤの前記少なくとも一部において、選択された深度への触媒の除去をもたらす、前記〔１〕に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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