СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА С АНТИФРИКЦИОННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ САЛЬНИКООБРАЗОВАНИЯ И ТРЕНИЯ

1. Способ изготовления бурового инструмента включающий:
- обеспечение одного или более элементов бурового инструмента с определенными участками для крепления резцов, вставок, подшипников, роликов, дополнительных элементов без покрытия или их сочетаний;
- очистку указанного одного или более элементов бурового инструмента с определенными участками для удаления масла, органических соединений и/или адсорбированных веществ;
- нанесение маски на указанные очищенные определенные участки для крепления резцов, вставок, подшипников, роликов, дополнительных элементов без покрытия или их сочетаний;
- нанесение многослойного антифрикционного покрытия на указанные очищенные определенные участки, где указанное многослойное антифрикционное покрытие включает:
i) нижний слой, выбираемый из группы, состоящий из CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN и их сочетаний, где толщина нижнего слоя составляет от 0,1 до 100 мкм,
ii) способствующий адгезии слой, выбираемый из группы, состоящей из Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC и их сочетаний, где толщина способствующего адгезии слоя составляет от 0,1 до 50 мкм, и указанный слой прилегает к поверхности нижнего слоя, и
iii)) функциональный слой, выбираемый из группы, состоящей из композита на основе фуллерена, графена, материала на основе алмаза, алмазоподобного углерода (АПУ) и их сочетаний, где толщина функционального слоя составляет от 0,1 до 50 мкм, и указанный слой прилегает к поверхности способствующего адгезии слоя,
при этом способствующий адгезии слой размещают между нижним слоем и функциональным слоем,
коэффициент трения функционального слоя антифрикционного покрытия, по измерениям при испытаниях на трение посредством притирания блока к кольцу, меньше или равен 0,15 и
измерения сопротивления абразивному износу антифрикционного покрытия согласно модифицированному испытанию на абразивный износ ASTM G105 показывают глубину следа износа, меньше или равную 20 мкм, и убыль массы, меньше или равную 0,03 г;
- удаление нанесенной маски с указанных очищенных и покрытых определенных участков указанного одного или более буровых элементов;
- вставку резцов и вставок и присоединение подвижных деталей на очищенные и покрытые определенные участки одного или более элементов бурового инструмента, и
- сборку одного или более элементов бурового инструмента для формирования бурового инструмента.
2. Способ по п. 1, в котором нижний слой прилегает к поверхности основы.
3. Способ по п. 2, в котором основу выбирают из группы, состоящей из стали, нержавеющей стали, твердосплавной наплавки, сплава железа, сплава на основе алюминия, сплава на основе титана, керамического материала и сплава на основе никеля.
4. Способ по п. 3, в котором твердосплавная наплавка включает материал на основе кермета, композит с металлической матрицей или твердый металлический сплав.
5. Способ по п. 1, в котором функциональный слой представляет собой материал на основе алмаза.
6. Способ по п. 5, в котором материал на основе алмаза представляет собой полученный химическими парофазным осаждением (ХПО) алмаз или поликристаллический синтетический алмаз (ПСА).
7. Способ по п. 1, в котором функциональный слой представляет собой алмазоподобный углерод (АПУ).
8. Способ по п. 7, в котором алмазоподобный углерод (АПУ) выбирают из группы, состоящей из та-С, та-С:Н, АПГУ, ППГУ, ГПГУ, Si-АПУ, N-АПУ, О-АПУ, В-АПУ, Ме-АПУ, F-АПУ и их сочетаний.
9. Способ по п. 1, в котором твердость нижнего слоя составляет от 800 до 3500 по Виккерсу.
10. Способ по п. 1, в котором твердость способствующего адгезии слоя составляет от 200 до 2500 по Виккерсу.
11. Способ по п. 1, в котором твердость функционального слоя составляет от 1000 до 7500 по Виккерсу.
12. Способ по п. 1, в котором дополнительно обеспечивают градиент на границе раздела нижнего слоя и способствующего адгезии слоя, толщина которого составляет от 0,01 до 10 мкм.
13. Способ по п. 1, в котором дополнительно обеспечивают градиент на границе раздела способствующего адгезии слоя и функционального слоя, толщина которого составляет от 0,01 до 10 мкм.
14. Способ по п. 1, в котором дополнительно обеспечивают второй способствующий адгезии слой, выбираемый из группы, состоящей из Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC и их сочетаний, где толщина второго способствующего адгезии слоя составляет от 0,1 до 50 мкм, и указанный слой прилегает к поверхности функционального слоя, и второй функциональный слой, выбираемый из группы, состоящей из композита на основе фуллерена, графена материала на основе алмаза, алмазоподобного углерода (АПУ) и их сочетаний, где толщина второго функционального слоя составляет от 0,1 до 50 мкм, и указанный слой прилегает к поверхности второго способствующего адгезии слоя.
15. Способ по п. 14, в котором дополнительно обеспечивают второй нижний слой, расположенный между функциональным слоем и вторым способствующим адгезии слоем, где второй нижний слой выбирают из группы, состоящей из CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN и их сочетаний, где толщина второго нижнего слоя составляет от 0,1 до 100 мкм.
16. Способ по п. 14, в котором функциональный слой представляет собой алмазоподобный углерод (АПУ).
17. Способ по п. 16, в котором алмазоподобный углерод (АПУ) выбирают из группы, состоящей из та-С, та-С:Н, АПГУ, ППГУ, ГПГУ, Si-АПУ, N-АПУ, О-АПУ, В-АПУ, Ме-АПУ, F-АПУ и их сочетаний.
18. Способ по п. 1, в котором дополнительно обеспечивают от 1 до 100 групп добавочных слоев покрытия, где каждая группа добавочных слоев покрытия включает сочетание из добавочного способствующего адгезии слоя, добавочного функционального слоя и возможного добавочного нижнего слоя, причем каждую группу добавочных слоев покрытия формируют следующим образом:
(i) возможный добавочный нижний слой выбирают из группы, состоящей из CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN и их сочетаний, его толщина составляет от 0,1 до 100 мкм, и он прилегает к поверхности функционального слоя и добавочного способствующего адгезии слоя, причем возможный добавочный нижний слой размещают между функциональным слоем и добавочным способствующим адгезии слоем;
(ii) добавочный способствующий адгезии слой выбирают из группы, состоящей из Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC и их сочетаний, его толщина составляет от 0 до 50 мкм, и он прилегает к поверхности функционального слоя или возможного добавочного нижнего слоя и добавочного функционального слоя, причем добавочный способствующий адгезии слой размещают между функциональным слоем и добавочным функциональным слоем или между возможным добавочным нижним слоем и добавочным функциональным слоем;
(iii) добавочный функциональный слой выбирают из группы, состоящей из композита на основе фуллерена, графена, материала на основе алмаза, алмазоподобного углерода (АПУ) и их сочетаний, его толщина составляет от 0,1 до 50 мкм, и он прилегает к поверхности добавочного способствующего адгезии слоя.
19. Способ по п. 18, в котором добавочный функциональный слой представляет собой алмазоподобный углерод (АПУ).
20. Способ по п. 19, в котором алмазоподобный углерод (АПУ) выбирают из группы, состоящей из та-С, та-С:Н, АПГУ, ППГУ, ГПГУ, Si-АПУ, N-АПУ, О-АПУ, В-АПУ, Ме-АПУ, F-АПУ и их сочетаний.
21. Способ по п. 18, в котором твердость возможного добавочного нижнего слоя составляет от 800 до 3500 по Виккерсу.
22. Способ по п. 18, в котором твердость добавочного способствующего адгезии слоя составляет от 200 до 2500 по Виккерсу.
23. Способ по п. 18, в котором твердость добавочного функционального слоя составляет от 1000 до 7500 по Виккерсу.
24. Способ по п. 18, в котором дополнительно обеспечивают градиент на границе раздела возможного добавочного нижнего слоя и способствующего адгезии слоя, толщина которого составляет от 0,01 до 10 мкм.
25. Способ по п. 18, в котором дополнительно обеспечивают градиент границе раздела добавочного способствующего адгезии слоя и добавочного функционального слоя, толщина которого составляет от 0,01 до 10 мкм.
26. Способ по п. 1, в котором шероховатость поверхности Ra функционального слоя составляет от 0,01 до 1,0 мкм.
27. Способ по п. 18, в котором в котором шероховатость поверхности Ra наружного добавочного функционального слоя составляет от 0,01 до 1,0 мкм.
28. Способ по п. 1, в котором глубина следа износа контртела, измеренная при испытаниях на трение посредством притирания блока к кольцу меньше или равна 500 мкм.
29. Способ по п. 1, в котором измерения сопротивления абразивному износу антифрикционного покрытия согласно модифицированному испытанию на абразивный износ ASTM G105 показывают глубину следа износа и убыль массы по меньшей мере в 5 раз ниже, чем эти величины для однослойного покрытия из того же функционального слоя.
30. Способ по п. 1, в котором один или более элементов бурового инструмента включают материал из углеродистой стали, где по меньшей мере на часть области, предназначенной для нанесения покрытия, нанесен материал твердосплавной наплавки.
31. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере часть одного или более элементов бурового инструмента состоит из материала с карбидной матрицей.
32. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один резец или вставку припаивают по меньшей мере к одному или более элементов бурового инструмента перед стадией очистки.
33. Способ по п. 32, в котором один или более элементов бурового инструмента охлаждают в процессе пайки.
34. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один резец или вставку припаивают по меньшей мере к одному или более элементов бурового инструмента перед стадией нанесения многослойного антифрикционного покрытия на указанные один или более элементов бурового инструмента.
35. Способ по п. 34, в котором один или более элементов бурового инструмента охлаждают в процессе пайки.
36. Способ по п. 1, в котором стадия очистки включает использование ванны с растворителем.
37. Способ по п. 1, в котором стадия очистки включает ионное травление.
38. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию обработки после указанной стадии подготовки и перед указанной стадией очистки, где указанная стадия обработки включает полирование по меньшей мере части поверхности указанных элементов бурового инструмента до минимального значения шероховатости поверхности Ra менее 1 мкм.