CN111182989B - 多晶金刚石复合坯块元件及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

一种多晶金刚石(PCD)复合坯块元件，其具有多晶金刚石材料的本体和沿界面结合于所述多晶材料的本体的烧结碳化物基底。所述烧结碳化物基底具有通过粘合剂材料结合在一起的碳化钨颗粒，所述粘合剂材料含有Co、Ni和Cr的合金。所述碳化钨颗粒以基底的至少70重量％且至多95重量％的含量形成，所述粘合剂材料含有约60‑90重量％的Ni，约10‑40重量％的Co和约0.25‑1.0重量％的Cr3C2。

Description

多晶金刚石复合坯块元件及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及多晶金刚石(PCD)复合坯块元件、包含该多晶金刚石复合坯块元件的工具、以及该多晶金刚石复合坯块元件的制备方法和用途。
背景技术
多晶金刚石(PCD)是一种含有大量互生的金刚石晶粒以及存在于这些金刚石晶粒间的空隙的超硬材料，其也作为超研磨材料而被熟知。PCD可通过使金刚石晶粒的聚集体经受超高的压力和温度来制备。全部或部分填充所述空隙的材料可被称为填料。PCD可在诸如钴的烧结助剂的存在下形成，该烧结助剂能够促进金刚石晶粒的互生。由于具有在一定程度上溶解金刚石以及促进其再沉降的功能，因此烧结助剂可被称为用于金刚石的溶剂/催化剂材料。用于金刚石的溶剂/催化剂材料被认为是一种能够促进金刚石的生长或者在使金刚石热力学稳定的压力和温度条件下发生在金刚石晶粒间的金刚石与金刚石的直接互生的材料。因此，烧结的PCD产物中的间隙可被残留的溶剂/催化剂材料全部或部分填充。PCD可在钴烧结碳化钨基底上形成，该钴烧结碳化钨基底可为PCD提供钴溶剂/催化剂源。
PCD可在很多工具中使用，用于切割、机器加工、钻凿或降解诸如岩石、金属、陶瓷、复合材料以及含木材材料的坚硬的或研磨的材料。例如，PCD元件可作为切割元件在钻头上使用，在石油和天然气的钻探行业中用于钻凿土地。在石油和天然气钻探应用中这种切割元件通常由一结合于烧结碳化钨-钴基底的PCD层形成，在许多这些应用中当PCD材料以高能量与岩石、工件或物体接合时其温度会上升。但遗憾的是，PCD的机械性能(例如硬度和强度)在高温下往往会下降，这主要是由于残留的溶剂/催化剂材料分散在其中所致。这种刀具遇到的另一个主要问题在于刀具的碳化物基底的耐腐蚀性相对较低。由于在钻探过程中使用的冷却剂会形成泥浆并且研磨颗粒会从钻探的岩石渗入碳化物基底，因此这会导致在钻探的过程中碳化物基底被迅速腐蚀。磨损且腐蚀的碳化物基底无法支撑与其连接的PCD层，从而导致整个刀具无法使用。
此外，目前的市场现状要求钻头能够推进得更远、更坚硬，并且具有刀具至少能再利用一次(优选两次)的能力。刀具基底的腐蚀会导致刀具与刀具铜焊于其中的钻头凹槽之间的不规则配合，该不规则配合会影响铜焊粘合，进而影响刀具的固位。因此，严重的腐蚀会阻碍刀具的再利用(旋转)，其对钻头制造商的租赁经济造成不利影响。
作为用于PCD刀片的基底，钴含量实质较低的各烧结碳化物品级的实际应用受到以下因素的限制：为促进PCD的形成，在烧结过程中要求部分钴从基底迁移到PCD层中，基底中钴含量的降低通常被认为是不利的，因为其会对PCD的烧结产生不良影响，从而削弱了金刚石晶粒的相互键合。基于这样的原因，在钴含量较低的基底材料上制备PCD通常是较为困难的，尽管这是人们期望实现的。
因此，需要一种用于连接PCD材料本体的烧结碳化物基底，其具有提高的耐磨损性和/或耐腐蚀性且不会对PCD的烧结品质产生不良影响。
发明概述
本发明的第一个方面提供一种多晶金刚石(PCD)复合坯块元件，其含有：
多晶金刚石材料的本体；和
沿界面结合于所述多晶金刚石材料的本体的烧结碳化物基底；
所述烧结碳化物基底含有通过粘合剂材料结合在一起的碳化钨颗粒，所述粘合剂材料含有Co、Ni和Cr的合金；
所述碳化钨颗粒以基底的至少70重量％且至多95重量％的含量形成；
其中，所述粘合剂材料含有约60-90重量％的Ni，约10-40重量％的Co和约0.25-1.0重量％的Cr3C2。
本发明的第二个方面提供一种制备上述多晶金刚石(PCD)复合坯块元件的方法，其包括：
提供碳化钨粉末；
对所述碳化钨粉末和粘合剂进行研磨从而形成混合粉末；
压实所述混合粉末从而形成生坯体；
对所述生坯体进行烧结从而制备烧结碳化物本体；
通过以下步骤将所述烧结碳化物本体结合于多晶金刚石材料本体：
形成包含多个金刚石晶粒、所述烧结碳化物本体和用于多晶金刚石的粘合剂材料的组合体；
使所述组合体经受使所述粘合剂材料成为液态的足够高的温度和金刚石处于热力学稳定的第一压力；
将所述压力降低至所述金刚石处于热力学稳定的第二压力，所述温度保持足够高以维持所述粘合剂材料处于液态；
降低所述温度以使所述粘合剂材料固化；以及
将所述压力和所述温度降低至环境条件从而形成结合于所述烧结碳化物本体的多晶金刚石材料本体。
附图的简要说明
以下将通过实施例并结合附图对本发明的各种变形例进行说明。
图1为基于一个实施例的碳化钨晶粒分散于烧结碳化物本体中的EBSD图像；
图2为显示本发明实施例的刀具和通常使用的刀具在质量损失耐磨-耐蚀测试中的结果的图表；
图3为本发明实施例的刀具与通常使用的刀具在静态腐蚀测试中电势与电流密度的关系图。
发明的详细说明
本发明所用的“用于金刚石的催化剂材料”(也称为“用于金刚石的溶剂/催化剂”)是一种在某个金刚石处于热力学稳定的压力和温度下能够促进晶核形成、生长或者金刚石晶粒相互键合的材料。用于金刚石的催化剂材料可以是金属，例如钴、铁、镍、锰以及它们的合金，也可以是非金属。
本发明所用的“多晶金刚石”(PCD)材料含有大量金刚石晶粒，其实质部分直接地相互键合且其中金刚石的含量为所述材料的至少约80体积％。在PCD材料的一个实施例中，金刚石晶粒间的空隙可至少部分地用含有用于金刚石的催化剂的粘合剂材料填充。本发明所用的“空隙”或“填隙区”是指PCD材料的金刚石晶粒间的区域。在PCD材料的一个实施例中，空隙或填隙区可实质地或部分地被一种除金刚石以外的材料填充，或可实质上是空的。本发明所用的“填料”是一种全部或部分地填充诸如多晶结构的结构内的孔、空隙或填隙区的材料。PCD材料的热稳定的实施例可包括至少一个催化剂材料从所述空隙中被除去在金刚石晶粒间留下填隙空位的区域。本发明所用的“热稳定的PCD”结构是一种在暴露在高于约400℃的温度后至少一部分没有表现出实质性结构劣化或者硬度或耐磨性劣化的PCD结构。
本发明中，根据ISO FDIS 13067标准，所述晶粒的尺寸用圆当量直径(ECD)表示。该ECD根据方程式ECD＝(4A/π)1/2通过测量每一个暴露在抛光表面的晶粒的面积A并且计算具有相同面积A的一个圆的直径而获得(参见ISO FDIS 13067的3.3.2部分，“Microbeamanalysis—Electron Backscatter Diffraction—Measurement of average grainsize.”,International Standards Organisation Geneva,Switzerland,2011)。
PCD复合坯块元件的实施例可包括沿一个界面结合于一个烧结碳化物基底的一个PCD结构，该烧结碳化物基底含有一种金属碳化物和一种金属粘合剂材料的颗粒。
PCD复合坯块元件的一个实施例可通过以下方法制备。该方法包括：提供一个烧结碳化物基底，将聚集的、实质上未结合的金刚石颗粒的块与所述基底的一个表面接触从而形成预烧结组合体，将所述预烧结组合体封装在用于超高压熔炉的胶囊内并使所述预烧结组合体经受至少约5.5GPa的压力和至少约1250℃的温度，对所述金刚石颗粒进行烧结从而形成包含完整地形成于所述烧结碳化物基底并与其连接的PCD结构的PCD复合坯块元件。在一些变形例中，可使所述预烧结组合体经受至少约6GPa、至少约6.5GPa、至少约7GPa或者甚至至少约7.5GPa的压力。
烧结碳化钨基底的硬度可通过使所述基底经受超高压和高温得以提高，特别是金刚石处于热力学稳定的压力和温度。硬度提高的多少可取决于压力和温度条件。尤其地，压力越高，硬度提高得越多。尽管不希望受到特定理论的束缚，但仍认为这与加压烧结过程中钴(Co)从基底迁移进入PCD中有关，因为硬度增加的程度直接取决于基底中钴(Co)含量的减少。
在一些实施例中，例如在超高压的烧结过程中所述PCD结构完整地形成于基底上，溶剂/催化剂材料可包含于金刚石晶粒的聚集体中或者可从除所述烧结碳化物基底以外的材料来源中被引入金刚石晶粒的聚集体。所述溶剂/催化剂材料可含有钴，该钴刚好在烧结步骤之前和期间在超高压下从基底渗入金刚石晶粒的聚集体中。
在一些实施例中，可通过各种方法将用于金刚石的溶剂/催化剂材料引入金刚石晶粒的聚集体中，包括将溶剂/催化剂材料以粉末的形式与金刚石晶粒混合、将溶剂/催化剂材料沉积在金刚石晶粒的表面、或者在烧结步骤之前或作为烧结步骤的一部分从除基底以外的材料来源中将溶剂/催化剂材料渗入聚集体。将用于金刚石的溶剂/催化剂(例如钴)沉积在金刚石晶粒表面的方法在本领域是公知的，包括化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、溅射镀膜法、电化学法、化学镀法以及原子层沉积法(ALD)。应当理解的是，每一种方法的优缺点取决于烧结助剂材料的性质和沉积的涂层结构，以及晶粒的特性。
在一种方法的一个实施例中，可通过首先沉积前体材料然后将该前体材料转变为包含元素金属钴的材料的方法将钴沉积在金刚石晶粒的表面。例如，在第一步中可通过以下反应式将碳酸钴沉积在金刚石晶粒表面：
Co(NO3)2+Na2CO3->CoCO3+2NaNO3
为了制备用于金刚石的钴或其他溶剂/催化剂，碳酸盐或其他前体的沉积可通过PCT专利公开号为WO/2006/032982的专利申请中描述的方法实现。然后，碳酸钴例如可通过以下反应式所示的热解反应被转化为钴和水：
CoCO3->CoO+CO2
CoO+H2->Co+H2O
在其他实施例中，钴粉末或钴的前体(例如碳酸钴)可与金刚石晶粒混合。如果使用溶剂/催化剂(例如钴)的前体，在对聚集体进行烧结之前为了使反应发生以制备以元素形式存在的溶剂/催化剂材料，则有必要对材料进行热处理。
已经出乎意料地发现，如果烧结碳化物的粘合剂相以预定比例含有镍和铬，则烧结碳化物的耐蚀性会得到显著地提高而不会对在烧结过程中碳化物在其上形成基底的PCD的品质造成不良影响。含有预定比例的镍和铬的烧结碳化物的维氏硬度、抗弯强度、压痕断裂韧性和耐磨性也得到显著提高。
在一些实施例中，烧结碳化物基底可由通过粘合剂材料结合在一起的碳化钨颗粒形成，该粘合剂材料含有Co、Ni和Cr的合金。碳化钨颗粒可以基底的至少70重量％且至多95重量％的含量形成。粘合剂材料可含有约60-90重量％的Ni、约10-40重量％的Co、以及约0.25-1.0重量％的Cr3C2。在一个实施例中，粘合剂材料可含有约59.5重量％的Ni、约40重量％的Co和约0.5重量％的Cr3C2。在一些实施例中，粘合剂还额外地含有约2-20重量％的钨和约0.1-2重量％的碳。在一些实施例中，粘合剂材料可含有约60-70重量％的Ni、约30-40重量％的Co，以及在一些实施例中还额外地含有约0.25-0.5重量％的Cr3C2。
作为基底，在一些实施例中，钴的含量可包括约3-10重量％，例如约5重量％，镍的含量可包括约5-10重量％，例如约7.5重量％，Cr3C2的含量可包括约0.2-1重量％，例如0.5重量％，剩余部分包括钨和碳。
烧结碳化物材料的磁性可与重要的结构和组成特征有关。测定烧结碳化物中碳含量的最普通的方法是间接地通过测定与粘合剂中溶解的钨的浓度成间接的比例关系：粘合剂中溶解的碳的含量越高，则粘合剂中溶解的钨的浓度越低。粘合剂中钨的含量可通过测定磁矩σ或磁饱和Ms＝4πσ来确定，这些数值与钨的含量具有逆关系(Roebuck(1996),“Magnetic moment(saturation)measurements on cemented carbide materials”,Int.J.Refractory Met.,Vol.14,pp.419-424.)。可使用下述公式表示磁饱和Ms与粘合剂中钨(W)和碳(C)的浓度的关系：
Ms∝[C]/[W]×wt.％Co×201.9，单位为μT.m3/kg
烧结碳化物材料中的粘合剂钴的含量可通过本领域公知的多种方法测定，包括间接法，例如烧结碳化物材料的磁性，或者能量散射X射线光谱法(EDX)的直接法，或者基于Co的化学浸出的方法。
碳化物晶粒的平均晶粒尺寸(例如WC晶粒)可例如应用平均线性截距技术，通过考察利用扫描电子显微镜(SEM)得到的显微图像或者通过冶金制备的烧结碳化物材料本体的横截面的光学显微图像来确定。另外，WC晶粒的平均尺寸可通过测定烧结碳化物材料的磁矫顽力来间接地估算，该磁矫顽力显示介于晶粒间的Co的平均自由程，并且根据该磁矫顽力使用本领域公知的简单公式可计算出WC晶粒的尺寸。该公式量化了Co烧结的WC烧结碳化物材料的磁矫顽力与Co平均自由程之间的反向关系，从而量化了平均WC晶粒的尺寸。磁矫顽力具有与平均自由程(MFP)的反向关系。
在一些实施例中，烧结碳化物基底可具有至少约100Oe且至多约145Oe的平均磁矫顽力。
本发明中所用的复合材料(例如烧结碳化物)的“平均自由程”(MFP)为烧结于粘合剂材料中的总碳化物晶粒间的平均距离的量度。烧结碳化物材料的平均自由程特性可利用材料抛光部分的显微图像来测定。例如，显微图像可具有约1500x的放大倍率。MFP可通过测定一条线的每个交点与一个均匀网格上的一个晶粒界间的距离来确定。将基质线段Lm加和并且将晶粒线段Lg加和。使用两个轴的平均基质段长度为“平均自由程”。碳化钨颗粒尺寸多分布的混合物可导致相同基质含量的MFP值分布较宽。
钴粘合剂中W的浓度取决于C的含量。例如，在低C含量下W的浓度明显更高。钴烧结的WC(WC-Co)材料的Co粘合剂中的W浓度和C含量可通过磁饱和的值来确定。坚硬金属(例如烧结碳化钨)的磁饱和4πσ或磁矩σ被定义为每单位重量的磁矩或磁饱和。纯Co的磁矩σ为16.1微特斯拉乘立方米每千克(μT.m3/kg)，纯Co的饱和的电磁感应(也被称为磁饱和)，4πσ，为201.9μT.m3/kg。
期望的MFP特性可通过本领域公知的若干方法实现。例如，较低的MFP值可通过使用较低的金属粘合剂含量实现。约3重量％的Co的实际下限适用烧结碳化物以及常规液相烧结。在一个实施例中，如果烧结碳化物基底经受例如高于约5GPa的超高压和例如高于约1400℃的高温，则可实现金属粘合剂(例如钴)的较低含量。例如，如果钴含量为约3重量％，WC晶粒的平均尺寸为约0.5μm，则MFP为约0.1μm。如果WC晶粒的平均尺寸为约2μm，则MFP为约0.35μm。如果WC晶粒的平均尺寸为约3μm，则MFP为约0.7μm。这些平均晶粒尺寸对应于通过自然粉碎过程得到的单一粉末级别，该自然粉碎过程产生对数正态分布的颗粒。较高的基质(粘合剂)含量将导致较高的MFP值。
通过混合不同级别的粉末以及改变分布来改变晶粒尺寸可实现整个范围的MFP值，其取决于粉末加工和混合的细节。准确的值须由经验来确定。
在一些实施例中，多晶金刚石材料的本体含有Co、Ni和Cr。
粘合剂材料可在固溶体中包含至少约0.1重量％且至多约5重量％的V、Ta、Ti、Mo、Zr、Nb和Hf的一种或多种。
在一些实施例中，在以下测试条件下，多晶金刚石(PCD)复合坯块元件在循环装置的腐蚀试验中可产生特定的重量损失，该试验会产生低于2×10-3g/cm3的液体-固体浆液冲击射流。测试条件为，温度：50℃、冲击角度：45°、浆液速度：20m/s、pH值：8.02、时长：3小时、浆液组合物5L，其在1立方米水中的组成为膨润土40kg、Na2CO32kg、羧甲基纤维素3kg。
一些实施例的烧结碳化物本体可通过提供在约0.2μm至约0.6μm的范围具有平均圆当量直径(ECD)的碳化钨粉末来形成，ECD尺寸分布具有小于0.3μm的平均尺寸，其进一步具有低于45％的碳化物颗粒的特征；30-40％的碳化物颗粒具有至少0.3μm且至多0.5μm的平均尺寸；18-25％的碳化物颗粒具有大于0.5μm且至多1μm的平均尺寸；少于3％的碳化物颗粒具有大于1μm的平均尺寸。将含有Co、Ni和Cr或碳化铬的粘合剂材料与碳化钨粉末一起研磨，包含于该混合粉末中的当量总碳，例如相对于碳化钨为约6％。然后压实该混合粉末从而形成生坯体并且对该生坯体进行烧结从而制备烧结碳化物本体。在一些实施例中，基底进一步含有自由碳。
对生坯体进行烧结可在某一温度下实施，例如，在至少1400℃且至多1440℃的温度下实施至少65分钟且至多85分钟。
在一些实施例中，碳化钨粉末的尺寸分布可具有平均ECD为0.4μm和标准偏差为0.1μm的特性。
以下，通过下述实施例更加详细地对本发明进行说明，但本发明并不受到这些实施例的限制。
实施例
用常规的粉末冶金方法制备一批用于PCD的碳化物基底。首先制备5kg的粉末混合物。在具有30kg碳化物球和100g石蜡的球磨机中将WC粉末与9.75重量％的具有接近1.5μm平均晶粒尺寸的Co粉、2.95重量％的具有平均晶粒尺寸约2.5μm的Ni粉和0.3重量％的具有平均晶粒尺寸1.6μm的Cr3C2一起研磨。粉末经干燥后，对其造粒并压实从而以生坯体的形式形成用于PCD的基底。
通过在SinterhipTM熔炉中以1420℃的温度实施约75分钟的方法对生坯体进行烧结，生坯体烧结在真空下实施45分钟，生坯体烧结在HIP装置中在Ar气氛、约40bar的压力下实施30分钟。然后，通过使用利用高压和高温制备PCD刀具的常规步骤在碳化物基底上得到多晶金刚石的层。
这之后，制备刀具的冶金横截面并且通过能量散射X射线显微分析(EDX)考察邻接于PCD层的碳化物基底层的组成。同时也将PCD层切断从而考察碳化物基底的磁性。
初始WC粉末中WC晶粒的尺寸分布如下测定。将WC粉末与50重量％的Cu粉混合，将得到的混合粉末压实并在1100℃、真空的条件下烧结30分钟。已知的是，WC实质上不溶于Cu或不与Cu反应，因此WC的原始尺寸分布在Cu基质中受到保护。将烧结的Cu基本体剖成断面从而为显微镜冶金分析做准备，并测定埋嵌于Cu基质中的WC晶粒的尺寸分布。
通过高分辨扫描电子显微镜(HRSEM)得到电子背散射衍射(EBSD)图像。得到晶粒尺寸，并根据ISO FDIS 13067标准，用圆当量直径(ECD)对其进行表示。该ECD根据方程式ECD＝(4A/π)1/2通过测量每一个暴露在抛光表面的晶粒的面积A并且计算具有相同面积A的一个圆的直径而获得(参见ISO FDIS 13067的3.3.2部分，“Microbeam analysis—Electron Backscatter Diffraction—Measurement of average grain size.”,International Standards Organisation Geneva,Switzerland,2011)。原始WC粉末的WC晶粒的平均晶粒尺寸等于0.4μm，在烧结后的烧结碳化物中等于0.6μm。原始WC粉末中的晶粒的晶粒尺寸分布以及烧结后的烧结碳化物如下表1所示。
表1
烧结后的烧结碳化物和原始粉末中的WC的晶粒尺寸分布
发现碳化物基底的磁矫顽力等于约139Oe，其磁矩等于10.9Gcm3/g。基底的维氏硬度等于HV10＝1210。
在循环磨损-腐蚀装置的腐蚀试验中对烧结碳化物基底进行考察，该试验会产生液体-固体浆液冲击射流，并且采用原位电化学监测装置，其能够使高速液体撞击在测试样品上。采用以下测试条件：温度：50℃、冲击角度：90°、浆液流速：15m/s、pH值：介于3之间、时长：3小时、1立方米水中浆液的组成为沙40kg和3.5％NaCl的溶液。该试验的结果如表2所示。
同时，在相同的耐腐蚀性试验中也对具有13重量％的Co且不包含铬和镍的常规烧结碳化物基底进行考察。表2示出了常规级别的WC晶粒尺寸分布，其表明存在较多具有1.0-1.5μm的晶粒尺寸的晶粒并且异常地具有大于1.5μm的晶粒尺寸的大WC晶粒。预期常规的烧结碳化物中宽范围的具有大量大和异常大的WC晶粒的WC晶粒尺寸分布导致硬度、断裂韧性、耐磨性和耐蚀性的降低。
表2
常规的烧结碳化物中WC的晶粒尺寸分布
发现碳化物基底的磁矫顽力等于约109Oe，其磁矩等于20.5Gcm3/g，其等于名义上为纯Co的理论值的98％。基底的维氏硬度等于HV10＝1210。
如图2所示，上述耐腐蚀性试验中常规的烧结碳化物(用参考数字1表示)的特定重量损失显著多于本发明实施例(用参考数字2表示)中制备的碳化物的重量损失，因此本发明实施例中烧结碳化物的耐腐蚀性比常规的烧结碳化物的耐腐蚀性高约2倍。
此外，可以确定的是，根据实施例制备的坯块的PCD具有良好的金刚石-金刚石的相互键合而得到很好地烧结。
实施例和上述常规基底的烧结碳化物基底也在静态腐蚀试验中被考察，该试验是由Stern和Geary(1957)开发的一种线性极化电阻法，该方法在稳态条件下测量腐蚀速率。线性极化技术假设在激活控制系统中，阳极和阴极的指数极化曲线近似于接近自由腐蚀电势的直线。将一个小的±10-20mV的外部直流电势信号施加到该系统上，测量外部电路中流经的电流。对于相似的电流密度，较高的腐蚀电势显示出提高的耐腐蚀性。结果如图3所示，图中，参考数字10表示根据实施例形成的碳化物，参考数字20表示常规的烧结碳化物。
尽管不希望受到特定理论的束缚，但仍认为一些实施例通过将烧结碳化物与结合有高百分比的铬和镍的钴基粘合剂组合使用可明显提高碳化物的耐腐蚀性。发现含有结合于碳化物基底的PCD材料本体的PCD刀具的性能得到提高而不会对PCD本体的烧结产生不良影响。

Claims (14)

1.一种多晶金刚石复合坯块元件，其含有：
多晶金刚石材料的本体；和
沿界面结合于所述多晶材料的本体的烧结碳化物基底；
所述烧结碳化物基底含有通过粘合剂材料结合在一起的碳化钨颗粒，所述粘合剂材料含有Co、Ni和Cr的合金；
所述碳化钨颗粒以基底的至少70重量%且至多95重量%的含量形成；
其中，所述粘合剂材料含有60-90重量%的Ni，10-40重量%的Co和0.25-1.0重量%的Cr3C2，并且其中所述粘合剂材料还含有2-20重量%的钨和0.1-2重量%的碳，其中所述重量%之和为100重量%。
2.根据权利要求1所述的多晶金刚石复合坯块元件，其中Ni为60-70重量%、Cr3C2为0.25-1重量%和Co为30-40重量%。
3.根据权利要求1所述的多晶金刚石复合坯块元件，其中基底进一步含有自由碳。
4.根据权利要求1所述的多晶金刚石复合坯块元件，其中所述多晶金刚石材料的本体含有Co、Ni和Cr。
5.根据权利要求1所述的多晶金刚石复合坯块元件，其中所述粘合剂材料在固溶体中含有至少0.1重量%且至多5重量%的V、Ta、Ti、Mo、Zr、Nb和Hf的一种或多种。
6.一种工具，其包含权利要求1所述多晶金刚石复合坯块元件，其用于切割、铣削、磨削、钻孔、钻土、凿岩或其他研磨应用。
7.根据权利要求6所述的工具，其中所述工具包含用于钻土或凿岩的钻头。
8.根据权利要求6所述的工具，其中所述工具包含用于石油和天然气钻探的旋转的固定切刀钻头。
9.根据权利要求6所述的工具，其中所述工具为开孔工具、扩张工具、或其他钻土工具。
10.根据权利要求9所述的工具，其中所述开孔工具为滚动锥体钻头。
11.根据权利要求9所述的工具，其中所述扩张工具为扩孔钻。
12.一种用于刀具的部件，其包含根据权利要求1所述多晶金刚石复合坯块元件。
13.一种刀具，其包含根据权利要求1所述多晶金刚石复合坯块元件。
14.根据权利要求13所述的刀具，其中所述的刀具为钻头。
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