多晶臺、多晶元件和相關(guān)方法
【專利摘要】多晶元件，包括基底和附接到基底端部的多晶臺。多晶臺包括具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于基底和第一區(qū)域之間。形成多晶元件的方法，包括將多晶臺附接到基底端部，該多晶臺包括具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于第一區(qū)域和基底之間。從多晶臺的至少第一區(qū)域除去催化劑材料。
【專利說明】多晶臺、多晶元件和相關(guān)方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請要求2011年3月4日提交的、名稱為“多晶臺、多晶元件和相關(guān)方法”的美國專利申請序列號13/040,921的提交日權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方案總體上涉及多晶臺、多晶元件和相關(guān)方法。具體地，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及具有存在基本上完全浸提的區(qū)域的多晶臺的多晶元件和形成這樣的多晶元件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]用于地下地層形成井筒的鉆地工具可以包括多個(gè)安裝在機(jī)身上的切割元件。例如，固定刀具的鉆地旋轉(zhuǎn)鉆頭(也稱作“刮刀鉆頭”)包括多個(gè)切割元件，其固定附接到鉆頭的鉆頭體。類似地，牙輪鉆地旋轉(zhuǎn)鉆頭可以包括牙輪，其安裝到從鉆頭體的支架延伸的軸承銷，以使得每個(gè)牙輪能夠繞著它安裝到其上的軸承銷旋轉(zhuǎn)。多個(gè)切割元件可以安裝到鉆頭的每個(gè)牙輪。
[0005]用于這種鉆地工具的切割元件經(jīng)常包括多晶金剛石復(fù)合片(經(jīng)常稱作“roc”)切割元件，也稱作“刀具”，其是包括多晶金剛石(P⑶)材料的切割元件，其特征可以是作為超級磨料或者超硬質(zhì)材料。這種多晶金剛石材料是如下來形成的:在高溫和高壓條件下、在催化劑(例如鈷、鐵、鎳或者它們的合金和混合物)存在下，將相對小的合成、天然或者合成和天然金剛石晶?；蚓w的組合(稱作“粗砂”)燒結(jié)和結(jié)合在一起，以形成多晶金剛石材料層，也稱作金剛石臺。這些處理經(jīng)常稱作高溫/高壓(“HTHP”)處理。切割元件基底可以包含金屬陶瓷材料，即陶瓷-金屬復(fù)合材料，例如鈷燒結(jié)碳化鎢。在一些例子中，多晶金剛石臺可以例如在HTHP燒結(jié)處理過程中在切割元件上形成。在這些例子中，切割元件基底中的鈷或其他催化劑材料可以在燒結(jié)過程中進(jìn)入金剛石晶?；蚓w中，并且充當(dāng)催化劑材料用于由金剛石晶?；蚓w形成金剛石臺。在HTHP處理中將晶粒或者晶體一起燒結(jié)之前，也可以將粉末化的催化劑材料與金剛石晶粒或晶體混合。但是在其他方法中，金剛石臺可以與切割元件基底分別形成，并隨后附接到其上。
[0006]為了減少與PDC切割元件中熱膨脹差異和金剛石晶體的化學(xué)損壞有關(guān)的問題，已經(jīng)開發(fā)了“熱穩(wěn)定的”多晶金剛石復(fù)合片(也稱作熱穩(wěn)定產(chǎn)品或者“TSP”)。這種熱穩(wěn)定的多晶金剛石復(fù)合片可以通過將催化劑材料從金剛石臺中的相互鍵合的晶粒之間的間隙中浸提出來而形成。但是，常規(guī)金剛石臺會需要長達(dá)五周或者甚至更長的時(shí)間來從相互鍵合的晶粒之間的間隙中浸提基本上全部的催化劑材料，這減慢了生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括多晶元件，其包括基底和附接到基底端部的多晶臺。多晶臺包括具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于基底和第一區(qū)域之間。
[0008]在其他實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成多晶元件的方法，其包括:將包含超級磨料材料的第一多個(gè)粒子、包含超級磨料材料的第二多個(gè)粒子、催化劑材料和包含大量硬質(zhì)材料的第三多個(gè)粒子置于模具中。在催化劑材料存在下燒結(jié)第一和第二多個(gè)粒子，并且也燒結(jié)第三多個(gè)粒子以形成附接到基底的多晶臺，該多晶臺具有包含第一滲透率的第一區(qū)域和包含第二更低滲透率的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于第一區(qū)域和基底之間。從多晶臺的至少第一區(qū)域除去催化劑材料。
[0009]另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成多晶元件的方法，其包括將多晶臺附接到基底端部，該多晶臺包含具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于第一區(qū)域和基底之間。從多晶臺的至少第一區(qū)域除去催化劑材料。
[0010]在仍然另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成多晶元件的方法，其包括形成具有第一滲透率的第一多晶臺。將第一多晶臺結(jié)合到附接于基底的具有另一更低滲透率的另一多晶臺。從至少第一多晶臺浸提催化劑材料。
[0011]在其他實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成多晶元件的方法，其包括在催化劑材料存在下形成超級磨料材料的第一多晶臺，第一多晶臺具有具有第一滲透率的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的第二區(qū)域。從第一多晶臺的至少第一區(qū)域中至少基本上完全浸提催化劑材料。將第一多晶臺結(jié)合到附接于硬質(zhì)材料基底端部的超級磨料材料的另一多晶臺，使第二區(qū)域介于第一區(qū)域和另一多晶臺之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]雖然說明書結(jié)束于具體指出和明確主張何為本發(fā)明的權(quán)利要求書，但是當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時(shí)，可以從下面對本發(fā)明實(shí)施方案的說明中更容易地確定本發(fā)明實(shí)施方案的不同特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0013]圖1是具有本發(fā)明的多晶臺的切割元件的局部剖視透視圖；
[0014]圖2示意了具有本發(fā)明的穹形多晶臺的另一切割元件的截面?zhèn)纫晥D；
[0015]圖3是具有本發(fā)明的另一多晶臺構(gòu)造的另一切割元件的截面?zhèn)纫晥D；
[0016]圖4示意了具有本發(fā)明的另一多晶臺構(gòu)造的切割元件的截面?zhèn)纫晥D；
[0017]圖5示意了具有本發(fā)明的多晶臺的切割元件的截面?zhèn)纫晥D，該多晶臺具有在多晶臺和基底之間的界面處的非平坦界面設(shè)計(jì)；
[0018]圖6示意了具有本發(fā)明的多晶臺的切割元件的截面?zhèn)纫晥D，該多晶臺具有在多晶臺的區(qū)域之間的界面處的非平坦界面設(shè)計(jì)；
[0019]圖7A-7F是本發(fā)明的多晶臺的界面設(shè)計(jì)的截面頂視圖；
[0020]圖8表示了在用于形成本發(fā)明的多晶臺的方法中的模具的截面圖；
[0021]圖9示意了在用于形成本發(fā)明的多晶臺的另一方法中的模具的截面圖；
[0022]圖10表示了在用于形成本發(fā)明的多晶臺的另一方法中的模具的截面圖；
[0023]圖11是本發(fā)明的多晶臺的區(qū)域的簡化截面圖；
[0024]圖12示意了本發(fā)明的多晶臺的另一區(qū)域的簡化截面圖；
[0025]圖13是在浸提處理后，圖10所示區(qū)域的簡化截面圖；和[0026]圖14是鉆地鉆頭的透視圖，該鉆地鉆頭具有附接到其上的切割元件，至少一個(gè)切割元件具有本發(fā)明的多晶臺。
【具體實(shí)施方式】
[0027]這里所提出的圖示并不表示任何具體的鉆地工具、切割元件或軸承的實(shí)際視圖，而僅僅是理想化的表示，其用于描述本發(fā)明的實(shí)施方案。此外，圖之間共同的元件能夠保持相同或類似的附圖標(biāo)記。
[0028]作為此處使用的，術(shù)語“鉆地工具”和“鉆地鉆頭”表示和包括用于在地下地層中形成和擴(kuò)大井筒過程中用于鉆探的任何類型的鉆頭或者工具，并且包括例如固定刀具鉆頭、牙輪鉆頭、沖擊鉆頭、取心鉆頭、偏心鉆頭、雙中心鉆頭、擴(kuò)眼鉆頭、研磨機(jī)、刮刀鉆頭、混合式鉆頭和本領(lǐng)域已知的其他鉆探鉆頭和工具。
[0029]作為此處使用的，術(shù)語“超級磨料材料”表示和包括Knoop硬度值是約3，OOOKgf/mm2(29,420MPa)或更高的任何材料。超級磨料材料包括例如金剛石和立體氮化硼。超級磨料材料也可以表述為“超硬”材料。
[0030]作為此處使用的，術(shù)語“多晶臺”表示和包括任何這樣的結(jié)構(gòu)，其包含通過晶粒間鍵直接結(jié)合到一起的材料的多個(gè)晶粒(即晶體)。該材料的單個(gè)晶粒的晶體結(jié)構(gòu)可以在多晶材料內(nèi)的空間內(nèi)無規(guī)定向。
[0031]作為此處使用的，術(shù)語“晶粒間鍵”和“相互鍵合的”表示和包括在超級磨料材料相鄰晶粒中的原子之間的任何直接原子鍵(例如共價(jià)鍵、金屬鍵等)。
[0032]作為此處使用的，術(shù)語“納米粒子”和“納米尺寸”表示和包括平均粒徑是約lnm-500nm的任何粒子(例如晶體或晶粒)。
[0033]作為此處使用的，術(shù)語“生坯”表示未燒結(jié)的。
[0034]作為此處使用的，術(shù)語“生坯部件”表示包含多個(gè)離散粒子的未燒結(jié)的結(jié)構(gòu)，該多個(gè)離散粒子可以通過粘合劑材料保持在一起，該未燒結(jié)的結(jié)構(gòu)具有一定的尺寸和形狀，從而允許通過隨后的制造方法(包括但不限于機(jī)加工和致密化)由該結(jié)構(gòu)形成適用于鉆地應(yīng)用的部件或組件。
[0035]作為此處使用的，術(shù)語“燒結(jié)”表示溫度驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量傳遞，其可以包括微粒組分的致密化和/或粗化，并且典型地包括(通過收縮實(shí)現(xiàn))除去起始粒子之間的至少一部分的孔，并結(jié)合相鄰粒子之間的聚結(jié)和結(jié)合。
[0036]作為此處使用的，術(shù)語“材料組成”表示材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)。換句話說，具有相同化學(xué)組成但是不同微觀結(jié)構(gòu)的材料被認(rèn)為具有不同的材料組成。
[0037]作為此處使用的，術(shù)語“碳化鎢”表示包含鎢和碳的化學(xué)化合物的任何材料組合物，化合物例如wc、W2C以及WC和W2C的組合。碳化鎢包括例如鑄造碳化鎢、燒結(jié)碳化鎢和粗晶碳化鶴。
[0038]參見圖1，表示了切割元件100的局部剖視透視圖。切割元件100包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102可以包括在平坦基底界面116處附接到圓柱形基底104端部上的圓盤。多晶臺102包括第一區(qū)域106和至少第二區(qū)域108。第一區(qū)域106可以包括層，該層包括多晶臺102的切割面110并且朝著基底104延伸。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和基底104之間。界面112可以位于第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的邊界處。可以在多晶臺102、基底104或者二者的外周邊緣處形成倒角114。
[0039]多晶臺102可以包含多晶超級磨料材料。例如，多晶臺102可以包含天然金剛石、合成金剛石、天然和合成金剛石的組合、立方體氮化硼、氮化碳和本領(lǐng)域已知的其他超級磨料材料。超級磨料材料的單個(gè)晶粒可以例如通過金剛石-金剛石鍵相互鍵合以形成三維多晶結(jié)構(gòu)。用于催化形成多晶材料的晶粒間鍵的催化劑材料可以包含例如第VIIIB族金屬(例如鈷、鐵、鎳或者它們的合金和混合物)。
[0040]基底104可以包含硬質(zhì)材料。例如，硬質(zhì)材料可以包括陶瓷-金屬復(fù)合材料(即“金屬陶瓷”材料)，其包含分散在整個(gè)金屬基質(zhì)材料中的多個(gè)硬質(zhì)陶瓷粒子。硬質(zhì)陶瓷粒子可以包括碳化物、氮化物、氧化物和硼化物(包括碳化硼(b4c))。更具體地，硬質(zhì)陶瓷粒子可以包括由例如W、T1、Mo、Nb、V、Hf、Ta、Cr、Zr、Al和Si的元素制成的碳化物和硼化物。作為舉例而非限制，能夠用于形成硬質(zhì)陶瓷粒子的材料包括碳化鎢、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鉻、氮化鈦(TiN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)和碳化硅(SiC)。陶瓷-金屬復(fù)合材料的金屬基質(zhì)材料可以包括例如鈷基、鐵基、鎳基、鐵和鎳基、鈷和鎳基以及鐵和鈷基合金。基質(zhì)材料也可以選自市售的純單質(zhì)，例如鈷、鐵和鎳。例如，硬質(zhì)材料可以包含在鈷基質(zhì)中的多個(gè)碳化鎢粒子(在本領(lǐng)域中稱作鈷燒結(jié)碳化鎢)。
[0041]參見圖2，表示了另一種切割元件100’的截面?zhèn)纫晥D。切割元件100’包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102可以包括中空穹形，包括穹形凸起的基底104形成了多晶臺102附接到其上的穹形界面116。在其他實(shí)施方案中，多晶臺102可以包括實(shí)心穹形(例如半球)，其在平坦基底界面116處附接到多晶臺102。在另外的實(shí)施方案中，多晶臺102可以包括其他形狀例如鑿形、碑形或者本領(lǐng)域已知的用于切割面110的其他形狀和構(gòu)造。多晶臺102包括第一區(qū)域106和至少第二區(qū)域108。第一區(qū)域106可以包括穹形層，該層包括多晶臺102的切割面110并且朝著基底104延伸。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和基底104之間?；?04可以包括中間層118。中間層118可以包含多晶臺102的超級磨料材料和基底104的其余部分的硬質(zhì)材料的組合。超級磨料材料和硬質(zhì)材料的濃度可以包括穿過中間層118的一定深度的超級磨料材料和硬質(zhì)材料的變化的百分比梯度，以在多晶臺102和基底104之間提供過度。因此，中間層118可以在多晶臺和基底之間實(shí)現(xiàn)更堅(jiān)固的附接。
[0042]參見圖3，表示了另一切割元件100的截面?zhèn)纫晥D。切割元件100包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102可以包含第一區(qū)域106和至少第二區(qū)域108。第一區(qū)域106可以從多晶臺102的切割面110朝著基底104延伸，并且具有在多晶臺102的外周處朝著基底104延伸的環(huán)形擴(kuò)充。環(huán)形擴(kuò)充可以在基底界面116的一部分處鄰接于基底104。因此，第二區(qū)域108不會延伸到多晶臺102的外周，第一區(qū)域106的環(huán)形擴(kuò)充在第二區(qū)域108的放射狀外部將其包圍。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和基底104之間。
[0043]參見圖4，表示了另一切割元件100的截面?zhèn)纫晥D。切割元件100包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102可以包括第一區(qū)域106、第二區(qū)域108和第三區(qū)域120。第一區(qū)域106可以從多晶臺102的切割面110朝著基底延伸到與第二區(qū)域108的界面112。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和第三區(qū)域120之間。第三區(qū)域120可以從第二區(qū)域108延伸到基底界面116，多晶臺102在此處附接到基底104。因此，第三區(qū)域120可以鄰接布置于第二區(qū)域108與第一區(qū)域106相對的端部上。[0044]參見圖5，表示了另一切割元件100的截面?zhèn)纫晥D。切割元件100包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102包括第一區(qū)域106和至少第二區(qū)域108。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和基底104之間。多晶臺102和基底104之間的基底界面116可以包括非平坦界面設(shè)計(jì)。例如，非平坦界面設(shè)計(jì)可以包括一系列交替的凸起和凹進(jìn)、同心環(huán)、放射狀延伸輻條或者本領(lǐng)域已知的其他非平坦界面設(shè)計(jì)。
[0045]參見圖6，表示了另一切割元件100的截面?zhèn)纫晥D。切割元件100包括附接到基底104端部上的多晶臺102。多晶臺102包括第一區(qū)域106和至少第二區(qū)域108。第二區(qū)域108可以介于第一區(qū)域106和基底104之間。第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112可以包括非平坦界面設(shè)計(jì)。例如，非平坦界面設(shè)計(jì)可以包括一系列交替的凸起和凹進(jìn)、同心環(huán)、放射狀延伸輻條或者本領(lǐng)域已知的其他非平坦界面設(shè)計(jì)。在第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112以及多晶臺102和基底104之間的基底界面116 二者均包括非平坦界面設(shè)計(jì)的實(shí)施方案中，位于第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112處的非平坦界面設(shè)計(jì)可以與位于多晶臺102和基底104之間的基底界面116處的非平坦界面設(shè)計(jì)至少基本上相同。替代地，位于第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112處的非平坦界面設(shè)計(jì)可以不同于位于多晶臺102和基底104之間的基底界面116處的非平坦界面設(shè)計(jì)。作為具體的非限定性例子，位于第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112處的非平坦界面設(shè)計(jì)可以包括同心環(huán)，和位于多晶臺102和基底104之間的基底界面116處的非平坦界面設(shè)計(jì)可以包括放射狀延伸輻條。
[0046]參見圖7A-7F,表示了切割元件100的截面頂視圖。所示截面取自多晶臺102內(nèi)，并且表示了第一區(qū)域106和第二區(qū)域108的部分。如所示的，多晶臺102可以包括在第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的非平坦界面設(shè)計(jì)。類似的非平坦界面設(shè)計(jì)也可以位于多晶臺102和基底104之間的基底界面116處(參見圖5)。但是，要注意第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的邊界沒有圖5-7F所示那樣清楚，這是因?yàn)榈谝粎^(qū)域106和第二區(qū)域108可能包含尺寸不同的相同超級磨料材料的晶粒，和因?yàn)樵诙嗑_102形成過程中會發(fā)生晶粒的一些移位、壓碎、壓裂和生長。因此，所示形狀和設(shè)計(jì)是作為用于示例性目的簡化例子。
[0047]在圖1-7F所示的每個(gè)實(shí)施方案中，多晶臺102的第一區(qū)域106可以包括第一滲透率的多晶區(qū)域。圖1-7F所示的每個(gè)實(shí)施方案的第二區(qū)域108可以包括第二更低滲透率的多晶區(qū)域。第一區(qū)域106可以至少基本上完全浸提催化劑材料。因此，第一區(qū)域106可以至少基本上沒有催化劑材料，否則在形成多晶臺102后催化劑材料會保留在超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙中。當(dāng)所稱多晶臺102的第一區(qū)域106中的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙可以至少基本上沒有催化劑材料時(shí)，意味著催化劑材料被從第一區(qū)域106的微觀結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶粒之間的空間區(qū)域的開放、互連的網(wǎng)絡(luò)中除去，盡管相對少量的催化劑材料可能保留在晶粒之間封閉、隔離的空間區(qū)域中，這是因?yàn)榻釀┎荒苓_(dá)到這樣的封閉、隔離的空間區(qū)域內(nèi)大量的催化劑材料。在第一區(qū)域106和第二區(qū)域108(即，具有比第一區(qū)域106降低的滲透率的第二區(qū)域108)之間的滲透率差異會使得與從第二區(qū)域108除去催化劑材料相比，相對迅速地從第一區(qū)域106除去催化劑材料。
[0048]第二區(qū)域108可以具有比第一區(qū)域106更低的滲透率，因?yàn)榈诙^(qū)域108包含的超級磨料材料的體積百分比可以大于第一區(qū)域106的超級磨料材料的體積百分比。例如，可以形成多晶臺102，其具有2011年I月20日提交的、Scott等人的美國專利申請N0.13/010，620所述的微觀結(jié)構(gòu)。作為非限定性例子，第一區(qū)域106可以包含小于或等于91體積％的超級磨料材料，而第二區(qū)域108可以包含大于或等于92體積％的超級磨料材料。作為具體的非限定性例子，第一區(qū)域106可以包含約85-約95體積％的超級磨料材料，而第二區(qū)域108可以包含約96-約99體積％的超級磨料材料。因此，與第一區(qū)域106的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間間隙的體積百分比相比，第二區(qū)域108包含的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間間隙的體積百分比相應(yīng)更小。在第二區(qū)域108包含較高體積百分比的超級磨料材料的情況中，超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間會存在更少和更小的互連空間，和因此更少和更窄的路徑供浸提劑滲透。
[0049]第二區(qū)域108可以具有比第一區(qū)域106更低的滲透率，因?yàn)榈诙^(qū)域108包含的超級磨料材料的晶粒的平均粒度可以小于第一區(qū)域106的超級磨料材料的晶粒的平均粒度。例如，第二區(qū)域108的晶粒包含的平均粒度可以為第一區(qū)域106的晶粒的平均粒度的1/50-1/150。作為另一例子,第一區(qū)域106可以包含平均粒度至少5 μ m的晶粒,和第二區(qū)域108可以包含平均粒度小于I μ m的晶粒。作為具體的非限定性例子，第一區(qū)域106可以包含平均粒度約3 μ m-約40 μ m的晶粒，和第二區(qū)域108可以包含晶?；旌衔?，其中至少一些晶粒的平均粒度是500nm、200nm、150nm和甚至小到6nm。較大晶?？梢陨⒉荚诩{米尺寸晶粒(即，平均粒徑lnm-500nm的晶粒)之間。當(dāng)?shù)诙^(qū)域108包含平均粒度更小的超級磨料材料的晶粒時(shí)，相互鍵合的晶粒之間會存在更少和更小的互連空間，和因此更少和更窄的路徑供浸提劑滲透。在一些實(shí)施方案中，第二區(qū)域108的超級磨料材料的至少一些晶?？梢园{米尺寸晶粒(即，直徑小于約500nm的晶粒)。另外，在第二區(qū)域108中使用晶粒的多峰尺寸分布會在超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間產(chǎn)生更少和更小的互連空間。
[0050]此外，第二區(qū)域108可以具有比第一區(qū)域106更低的滲透率，因?yàn)榕c第一區(qū)域108的間隙的互連性相比，第二區(qū)域108可以包含互連性更低的間隙。例如，第一區(qū)域106中的相互鍵合的晶粒之間的間隙內(nèi)的平均自由路徑可以比第二區(qū)域108中的相互鍵合的晶粒之間的間隙內(nèi)的平均自由路徑多約10%或更多、約25%或更多或者甚至約50%或更多。理論上，第一區(qū)域106中的相互鍵合的晶粒之間的間隙內(nèi)的平均自由路徑和第二區(qū)域108中的相互鍵合的晶粒之間的間隙內(nèi)的平均自由路徑可以使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)來測定，例如在Ervin E.Underwood, Quantitative Stereology, (Addison-ffesley Publishing Company,Inc.1970)中所述的那些。
[0051]參見圖8，表示了用于形成多晶臺102的方法中的模具122的截面圖。包含超級磨料材料的第一多個(gè)粒子124可以置于模具122中。包含超級磨料材料的第二多個(gè)粒子126也可以置于模具122中，與第一多個(gè)粒子124相鄰。包含大量硬質(zhì)材料的第三多個(gè)粒子128可以任選地置于模具122中，第二多個(gè)粒子126介于第一多個(gè)粒子124和第三多個(gè)粒子128之間。
[0052]第二多個(gè)粒子126的粒子可以具有多峰(例如雙峰，三峰等)粒度分布。例如，處于未結(jié)合狀態(tài)的第二多個(gè)粒子126可以包含具有第一平均粒度的粒子和具有不同于第一平均粒度的第二平均粒度的粒子。未結(jié)合的第二多個(gè)粒子126包含的粒子可以具有如前面關(guān)于多晶臺102的第二區(qū)域108所述的相對和實(shí)際尺寸，盡管要注意在用于形成多晶臺102的燒結(jié)處理過程中會發(fā)生某些程度的晶粒生長和/或收縮。
[0053]在一些實(shí)施方案中，第一多個(gè)粒子124的粒子可以具有單峰粒度分布。但是在其他實(shí)施方案中，第一多個(gè)粒子124的粒子可以具有多峰(例如雙峰、三峰等)粒度分布。但是在這樣的實(shí)施方案中，每個(gè)峰的平均粒度可以是約Iym或更大。換句話說，第一多個(gè)粒子124的粒子可以沒有超級磨料材料的納米粒子。未結(jié)合的第一多個(gè)粒子124包含的粒子可以具有如前面關(guān)于多晶臺102的第一區(qū)域106的晶粒所述的相對和實(shí)際尺寸，盡管要注意在用于形成多晶臺102的燒結(jié)處理過程中會發(fā)生某些程度的晶粒生長和/或收縮，如前所述。
[0054]當(dāng)處于未結(jié)合狀態(tài)時(shí)，在模具122中，第一多個(gè)粒子124可以包括第一填裝密度，和第二多個(gè)粒子126可以包括第二更大填裝密度。例如，第二多個(gè)粒子126可以包括多峰粒度分布，這使得粒子126填裝更致密。相反，第一多個(gè)粒子124可以包括例如單峰粒度分布，其填裝不如第二多個(gè)粒子126那樣致密。
[0055]催化劑材料130也可以置于模具122中，催化劑材料可以用于在比不用催化劑材料時(shí)所需更低的溫度和壓力下催化形成第一和第二多個(gè)粒子124和126的粒子之間的晶粒間鍵。催化劑材料可以包括催化劑粉末，該催化劑粉末分散在至少第三多個(gè)粒子128之間，和任選地分散在第一和第二多個(gè)粒子124和126之間。在一些實(shí)施方案中，催化劑粉末可以提供在第二多個(gè)粒子126中，而非第一多個(gè)粒子124中，和催化劑材料130可以從第二多個(gè)粒子126之間進(jìn)入第一多個(gè)粒子124。令人期望的是可以將催化劑粉末分散在第一多個(gè)粒子124之間，因?yàn)樵跓Y(jié)處理過程中熔融催化劑材料130通過第二多個(gè)粒子126的流速會是相對慢的，這歸因于其中形成的多晶材料降低的滲透率，和催化劑材料130能夠從中流過的第二多個(gè)粒子126的粒子之間相對小的和分散的間隙。但是，在粒子之間進(jìn)行結(jié)合之前，催化劑材料可以在第一多個(gè)粒子124之間掠過，并因此可以以足以確保第一多個(gè)粒子充分燒結(jié)的速率在粒子之間流動(dòng)。催化劑材料130可以包括催化劑箔或者圓盤，其介于第三多個(gè)粒子128和第二多個(gè)粒子126之間或者第二多個(gè)粒子126和第一多個(gè)粒子124之間。此外，催化劑材料130可以涂覆到第二多個(gè)粒子126的至少一些粒子上。例如，第二多個(gè)粒子126的至少一些粒子可以使用化學(xué)溶液沉積方法(本領(lǐng)域中通常已知為溶膠-凝膠涂覆方法)，用催化劑材料130涂覆。在置于模具122中之前，第三多個(gè)粒子128可以充分燒結(jié)以形成具有最終密度的基底104。第二多個(gè)粒子126可以與催化劑材料130 (例如以催化劑粉末的形式)一起壓制，以形成多晶臺102的生坯第二區(qū)域136。在該壓制過程中，非平坦界面設(shè)計(jì)(例如前面關(guān)于圖5-7F所述的非平坦界面設(shè)計(jì))可以賦予生坯基底132、生坯第二區(qū)域136或者二者。
[0056]在一些實(shí)施方案中，催化劑粉末(其分散在第一多個(gè)粒子124之間或第二多個(gè)粒子126之間)形式的催化劑材料130的平均粒度可以是約IOnm-約I μ m。此外，令人期望的是可以選擇催化劑粉末的平均粒度，以使得催化劑粉末的平均粒度與同催化劑粉末混合的粒子的平均粒度之比處于約1:10-約1:1000的范圍，或者甚至處于約1:100-約1:1000的范圍，如2010年7月29日公布的、Burgess等人的美國專利申請公開N0.2010/0186304A1所公開的?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的技術(shù)(例如標(biāo)準(zhǔn)研磨技術(shù))，通過形成和混合包括在液體溶劑中的催化劑材料130的粒子以及第一、第二或第三多個(gè)粒子124、126和128的漿體，和隨后干燥該漿體等，將催化劑材料130的粒子與第一、第二或第三多個(gè)粒子124、126和128混合。
[0057]任選的第四多個(gè)粒子129也可以置于模具122中。第四多個(gè)粒子129可以分散在第一多個(gè)粒子124之間。第四多個(gè)粒子129可以包含非催化劑材料(例如鎵、銦或鎢)，該材料使用浸提劑可以除去。第四多個(gè)粒子129在第一多個(gè)粒子124之間的混合會使得第二多個(gè)粒子126具有比第一多個(gè)粒子124更大的填裝密度。
[0058]模具122可以包括一個(gè)或多個(gè)大致杯形的元件，例如杯形元件134a、杯形元件134b和杯形元件134c，它們可以組裝和型鍛和/或焊接在一起來形成模具122。第一、第二和第三多個(gè)粒子124、126和128和催化劑材料130可以置于內(nèi)杯形元件134c內(nèi)，如圖8所示，其具有環(huán)形端壁和從環(huán)形端壁垂直延伸的大致圓柱形的側(cè)壁，以使得內(nèi)杯形元件134c大致為圓柱形，并且包括第一封閉端和第二、相對的開放端。
[0059]在模具122中提供第一多個(gè)粒子124、第二多個(gè)粒子126和任選的第三和第四多個(gè)粒子128和129后，組件可以任選地進(jìn)行冷壓處理以在模具122中壓實(shí)第一多個(gè)粒子124、第二多個(gè)粒子126和任選的第三和第四多個(gè)粒子128和129。在包含硬質(zhì)材料的任選的第三多個(gè)粒子128以完全燒結(jié)的基底的形式存在的實(shí)施方案中，第一、第二和任選的第四多個(gè)粒子124、126和129可以簡單地憑靠第三多個(gè)粒子128來壓實(shí)。
[0060]然后，所形成的組件可以根據(jù)本領(lǐng)域已知的程序在HTHP處理中燒結(jié)，以形成具有多晶臺102的切割元件100，該多晶臺包含超級磨料多晶材料并且包括第一區(qū)域106和第二區(qū)域108，總體上如前面關(guān)于圖1-6所述。一起參見圖1和8，第一多個(gè)粒子124 (圖7)可以形成多晶臺102的第一區(qū)域106 (圖2)，和第二多個(gè)粒子126 (圖7)可以形成多晶臺102的第二區(qū)域108 (圖2)。
[0061]雖然HTHP處理的精確操作參數(shù)可以根據(jù)燒結(jié)中的不同材料的具體組成和量而變化，但是加熱的壓機(jī)中的壓力可以大于約5.0GPa和溫度可以大于約1，400°C。在一些實(shí)施方案中，加熱的壓機(jī)中的壓力可以大于約6.5GPa(例如約6.7GPa)。此外，燒結(jié)中的材料可以在這樣的溫度和壓力保持約30秒至約20分鐘的時(shí)間段。
[0062]參見圖9，表示了用于形成多晶臺102的另一方法中的模具122的截面圖。置于模具122中的是獨(dú)立形成的具有第一滲透率的多晶臺102a。附接到基底104端部的具有第二更低滲透率的另一多晶臺102b也置于模具中。獨(dú)立形成的多晶臺102a、另一多晶臺102b和基底104可以在模具122中進(jìn)行燒結(jié)處理，例如前述的HTHP處理。獨(dú)立形成的多晶臺102a和另一多晶臺102b可以在催化劑材料130存在下燒結(jié)。例如，在用于形成獨(dú)立形成的和另一多晶臺102a和102b的初始燒結(jié)處理之后，催化劑材料130可以保留在超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙中。但是在一些實(shí)施方案中，在將獨(dú)立形成的多晶臺102a置于模具122中與另一多晶臺102b相鄰之前，可以至少部分浸提它以除去其中的至少一些催化劑材料130。替代地或者除了已經(jīng)存在的催化劑材料130之外，催化劑材料130可以以介于獨(dú)立形成的和另一多晶臺102a和102b之間的圓盤或者箔的形式來提供。因此，獨(dú)立形成的多晶臺102a可以具有第一滲透率和可以用于在所形成的多晶臺102中形成具有第一滲透率的第一區(qū)域106。類似地，另一多晶臺102b可以具有第二更低滲透率和可以用于在所形成的多晶臺102中形成具有第二更低滲透率的第二區(qū)域108。
[0063]參見圖10，表示了用于形成多晶臺102的另一方法中的模具122的截面圖。置于模具122中的是獨(dú)立形成的多晶臺102a。獨(dú)立形成的多晶臺102a可以包括具有第一滲透率的第一區(qū)域106和具有第二更低滲透率的第二區(qū)域108。獨(dú)立形成的多晶臺102a可以位于另一多晶臺102b上，并且第二區(qū)域108介于第一區(qū)域106和另一多晶臺102b之間。獨(dú)立形成的多晶臺102a在置于模具122之前，可以至少基本上完全浸提。在燒結(jié)過程中，第二區(qū)域108會阻止該催化劑材料130從基底104和另一多晶臺102b流入獨(dú)立形成的多晶臺102a。因此，第一區(qū)域106可以保持至少基本上完全沒有催化劑材料130，而不需要隨后的浸提或者需要較少的隨后的浸提。在這樣的實(shí)施方案中，所形成的多晶臺102可以是特別類似于圖4所示的多晶臺。在其他實(shí)施方案中，獨(dú)立形成的多晶臺102a可以不是至少基本上完全浸提的，并且催化劑材料130可以保留在獨(dú)立形成的多晶臺102a內(nèi)的第一和第二區(qū)域106和108中。
[0064]使用關(guān)于圖8和9所述的方法，包括具有第一滲透率的第一區(qū)域106和具有第二更低滲透率的至少第二區(qū)域108的多晶臺102可以附接到基底104的端部上。然后，多晶臺102可以進(jìn)行浸提處理以從其中的至少第一區(qū)域106基本上完全除去催化劑材料130。因此，可以形成如圖1-7F任一所示的切割元件100。
[0065]參見圖11，顯示了通過前述方法所形成的多晶臺102的第二區(qū)域108放大后的簡化截面圖。第二區(qū)域108可以包括多峰粒度分布，存在超級磨料材料的較大晶粒138和超級磨料材料的較小晶粒140。較小晶粒140可以包含納米尺寸的粒子。較大晶粒138和較小晶粒140可以相互鍵合以形成多晶材料。催化劑材料130可以位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒138和140之間的間隙中。因此，第二區(qū)域108可以包含位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒138和140之間的間隙中的一定體積百分比的催化劑材料130。
[0066]參見圖12，顯示了通過前述方法所形成的多晶臺102的第二區(qū)域106在進(jìn)行浸提處理之前的放大后的簡化截面圖。第一區(qū)域106可以包含單峰粒度分布，存在尺寸聚集在單一平均粒度附近的晶粒142。第一區(qū)域106可以沒有納米尺寸粒子。粒子142可以相互鍵合以形成多晶材料。催化劑材料130可以位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒142之間的間隙中。因此，第一區(qū)域106可以包含位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒142之間的間隙中的一定體積百分比的催化劑材料130。將圖11與圖12所示的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，位于第二區(qū)域108內(nèi)的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒138和140之間的間隙中的催化劑材料130的體積百分比可以小于位于第一區(qū)域106內(nèi)的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒142之間的間隙中的催化劑材料130的體積百分比。
[0067]參見圖13，顯示了關(guān)于圖12所示的第一區(qū)域106在進(jìn)行了浸提處理后的情況的簡化截面圖。具體地，作為本領(lǐng)域已知的和在美國專利N0.5，127，923和美國專利N0.4，224，380中更充分描述的，王水(濃硝酸(HNO3)和濃鹽酸(HCl)的混合物)可以用于從多晶臺102的第一區(qū)域106中的晶粒142之間的間隙至少基本上除去催化劑材料130。還已知的是使用沸騰的鹽酸(HCl)和沸騰的氫氟酸(HF)作為浸提劑。一種特別合適的浸提劑是溫度110°C以上的鹽酸(HCl)，根據(jù)多晶臺102的尺寸，可以提供該鹽酸與多晶臺102的第一區(qū)域106的暴露表面接觸約2小時(shí)-約60小時(shí)的時(shí)間段。如圖1-6任一所不,與待浸提的表面(例如基底104的表面)和/或多晶臺102的第二區(qū)域108暴露的側(cè)表面不同，切割元件100的表面可以覆蓋(例如涂覆)有保護(hù)材料(如聚合物材料)，其耐受來自浸提劑的浸蝕或者其他損壞。然后，可以通過例如將切割元件100的多晶臺102的第一區(qū)域106的至少一部分浸潰或者浸入到浸提流體中，使待浸提的表面暴露于浸提流體并與之接觸。
[0068]浸提劑將從其暴露表面滲入切割元件100的多晶復(fù)合片102的第一區(qū)域106中。浸提流體從暴露表面進(jìn)入多晶臺102的第一區(qū)域106所達(dá)到的深度或距離將是第一區(qū)域106暴露于浸提流體的時(shí)間(即浸提時(shí)間)和浸提劑滲過第一區(qū)域106的微觀結(jié)構(gòu)的速率的函數(shù)。在浸提處理過程中，浸提流體流過多晶臺102的第二區(qū)域108的速率可以相對低于穿過第一區(qū)域106的流速，這歸因于第二區(qū)域108降低的滲透率。換句話說，第一和第二區(qū)域106和108之間的界面112可以充當(dāng)阻擋物，來阻礙或阻止浸提流體進(jìn)一步流入多晶臺102中，具體來說流入多晶臺102的第二區(qū)域108中。結(jié)果是，一旦浸提流體到達(dá)第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112 (圖1-6)，則浸提深度作為時(shí)間函數(shù)而增加時(shí)的比率將以顯著的程度降低。因此，通過將第一區(qū)域106和第二區(qū)域108之間的界面112置于多晶臺102內(nèi)所需的、所選的深度或位置，可以選擇和限定具體的所需深度，在該深度時(shí)從多晶臺102浸提催化劑材料130是理想的。界面112可以用于阻礙或者阻止浸提流體的流動(dòng)和因此阻礙或者阻止從多晶臺102浸提出催化劑材料130超出界面112所在的所需的、所選的浸提深度。所述的另一方式，在多晶臺102的第二區(qū)域108中使用超級磨料材料的較小晶粒140作為浸提流體的阻擋物，可以阻止浸提流體從晶粒138和140之間流過多晶臺102的第二區(qū)域108。
[0069]一旦浸提流體到達(dá)界面112，則連續(xù)暴露于浸提流體會導(dǎo)致從多晶臺102的第二區(qū)域108進(jìn)一步浸提催化劑材料130，盡管浸提速率比催化劑材料130從多晶臺102的第一區(qū)域106浸提出來的浸提速率更慢。不希望將催化劑材料130從第二區(qū)域108浸提出來，并且可以選擇浸提處理的持續(xù)時(shí)間，以使得不以任何顯著量(即，會可測量地改變多晶臺102的強(qiáng)度或者斷裂韌度的任何量)從第二區(qū)域108浸提催化劑材料130。
[0070]因此，可以使用浸提流體從多晶臺102的第一區(qū)域106內(nèi)的間隙中將催化劑材料130浸提出來，而不會完全從多晶臺102的第二區(qū)域108內(nèi)的間隙中除去催化劑材料130。在一些實(shí)施方案中，催化劑材料130可以保留在多晶臺102的第二區(qū)域108內(nèi)的至少基本全部(例如約98體積％或更多的)間隙內(nèi)。相反，催化劑材料130可以基本上完全從多晶臺102的第一區(qū)域106除去。如圖12所示，第一區(qū)域106內(nèi)的相互鍵合的晶粒142之間的間隙在浸提處理后可能包含空隙144?？障?44可以用環(huán)境流體(例如空氣)填充，并且基本上完全沒有催化劑材料130。
[0071]參見圖14，鉆地鉆頭146的透視圖，該鉆頭具有附接到其上的切割元件100 (例如前面關(guān)于圖1-7F所述的任何切割元件)，至少一個(gè)切割元件具有本發(fā)明的多晶臺102。鉆地鉆頭146包括鉆頭體148，其具有從鉆頭體148延伸的刀片150。切割元件100可以固定在刀片150中形成的凹處152內(nèi)。但是，此處所述的切割元件100和多晶臺102可以結(jié)合到和用于其他類型的鉆地工具，包括例如牙輪鉆頭、沖擊鉆頭、取芯鉆頭、偏心鉆頭、雙中心鉆頭、擴(kuò)眼鉆頭、可膨脹擴(kuò)眼鉆頭、研磨機(jī)、混合式鉆頭和本領(lǐng)域已知的其他鉆探鉆頭和工具。
[0072]前述說明書涉及出于說明和解釋目的具體實(shí)施方案。但是很顯然對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對上述實(shí)施方案進(jìn)行許多增加、刪除、改變和變化，而不脫離下文要求的所公開的實(shí)施方案的范圍，包括其法律等價(jià)物。這意味著所附的權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)解釋為包括全部這樣的改變和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶元件，其包括: 基底；和 多晶臺，該多晶臺附接到基底端部，并且包括具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于基底和第一區(qū)域之間。
2.權(quán)利要求1的多晶元件，其中第一區(qū)域至少基本上完全浸提了催化劑材料。
3.權(quán)利要求1的多晶元件，其中多晶臺的第一和至少第二區(qū)域之間的界面包括非平坦界面。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的多晶元件，其中多晶臺進(jìn)一步包括在與第一區(qū)域相對的端部上與至少第二區(qū)域相鄰的第三區(qū)域。
5.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的多晶元件，其中第一區(qū)域包含第一體積百分比的超級磨料材料，和至少第二區(qū)域包含第二更大體積百分比的超級磨料材料。
6.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的多晶元件，其中第一區(qū)域包含第一平均粒度的超級磨料材料的晶粒，和至少第二區(qū)域包含第二更小平均粒度的超級磨料材料的晶粒。
7.權(quán)利要求6的多晶元件，其中至少第二區(qū)域包含至少一些納米尺寸的晶粒。
8.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的多晶元件，其中第一區(qū)域包含第一體積百分比的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的 間隙，和至少第二區(qū)域包含第二更小體積百分比的超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙。
9.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的多晶元件，其中第一區(qū)域包含具有第一互連性的間隙，和至少第二區(qū)域包含具有第二更低互連性的間隙。
10.一種形成多晶元件的方法，其包括: 將包含超級磨料材料的第一多個(gè)粒子、包含超級磨料材料的第二多個(gè)粒子、催化劑材料和包含大量硬質(zhì)材料的第三多個(gè)粒子置于模具中； 在所述催化劑材料和第三多個(gè)粒子存在下，燒結(jié)第一和第二多個(gè)粒子以形成附接到基底的多晶臺，該多晶臺具有包括第一滲透率的第一區(qū)域和包括第二更低滲透率的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于第一區(qū)域和基底之間；和 從多晶臺的至少第一區(qū)域除去催化劑材料。
11.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括: 在將第二多個(gè)粒子置于模具中之前，壓制第二多個(gè)粒子以形成生坯部件。
12.權(quán)利要求11的方法，其中在將第二多個(gè)粒子置于模具中之前，壓制第二多個(gè)粒子以形成生坯部件包括:賦予生坯部件非平坦界面設(shè)計(jì)。
13.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括: 將第四多個(gè)粒子置于模具中，第四多個(gè)粒子包含能通過浸提劑除去的非催化劑材料并且分散在第一多個(gè)粒子之間。
14.權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的方法，其中將包含超級磨料材料的第一多個(gè)粒子、包含超級磨料材料的第二多個(gè)粒子、催化劑材料和包含大量硬質(zhì)材料的第三多個(gè)粒子置于模具中包括:將具有第一填裝密度的第一多個(gè)粒子和具有第二更大填裝密度的第二多個(gè)粒子置于模具中。
15.權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的方法，其中將包含超級磨料材料的第一多個(gè)粒子、包含超級磨料材料的第二多個(gè)粒子、催化劑材料和包含大量硬質(zhì)材料的第三多個(gè)粒子置于模具中包括:將具有第一平均粒度的第一多個(gè)粒子和具有第二更小平均粒度的第二多個(gè)粒子置于模具中。
16.權(quán)利要求15的方法，其中將具有第一平均粒度的第一多個(gè)粒子和具有第二更小平均粒度的第二多個(gè)粒子置于模具中包括:將包含至少一些納米粒子的第二多個(gè)粒子置于模具中。
17.權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括: 在將第一多個(gè)粒子置于模具中之前，使用化學(xué)溶液沉積、用所述催化劑材料涂覆至少一些第一多個(gè)粒子。
18.權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的方法，其中在所述催化劑材料和第三多個(gè)粒子存在下，燒結(jié)第一和第二多個(gè)粒子以形成附接到基底的多晶臺，該多晶臺具有包括第一滲透率的第一區(qū)域和包括第二更低滲透率的至少第二區(qū)域，包括:在催化劑材料和第三多個(gè)粒子存在下，燒結(jié)第一和至少第二多個(gè)粒子以形成多晶臺，該多晶臺具有第一區(qū)域和至少第二區(qū)域，第一區(qū)域包含位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙中第一體積百分比的催化劑材料，和至少第二區(qū)域包含位于超級磨料材料的相互鍵合的晶粒之間的間隙中第二更小體積百分比的催化劑材料。
19.一種形成多晶元件的方法，其包括: 將多晶臺附接到基底端部，該多晶臺包括具有第一滲透率的超級磨料材料的第一區(qū)域和具有第二更低滲透率的超級磨料材料的至少第二區(qū)域，該至少第二區(qū)域介于第一區(qū)域和基底之間；和 從多晶臺的至少第一區(qū)域除去催化劑材料。
20.一種形成多晶元件的方法，其包括: 形成具有第一滲透率的第一多晶臺； 將第一多晶臺結(jié)合到附接到基底上的、具有另一更低滲透率的多晶臺；和 從至少第一多晶臺浸提催化劑材料。
【文檔編號】C22C26/00GK103477018SQ201280018105
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月4日
【發(fā)明者】N·J·萊昂斯, D·E·斯科特, A·A·迪喬瓦尼, D·L·內(nèi)爾姆斯 申請人:貝克休斯公司