KR20130096189A - 침출된 커터의 성능을 개선하는 방법 - Google Patents

침출된 커터의 성능을 개선하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 다정질 조직을 갖는 세정된 침출된 구성 요소, 세정된 침출된 구성 요소를 형성하기 위해 침출된 구성 요소를 세정하는 방법 및 장치 그리고 침출된 구성 요소를 세정하는 효과를 결정하는 방법이 제공된다. 세정된 침출된 구성 요소는 적어도 침출된 층을 포함한다. 침출된 층은 그 내로부터 제거되는 부산물 재료의 적어도 일부를 갖는다. 부산물 재료는 침출된 층을 형성하는 침출 공정 중에 침출된 층 내로 피착되었다. 세정을 위한 장치 및 방법은 탱크, 탱크 내에 위치되는 세정 유체 그리고 세정 유체 내로 침지되는 침출된 층의 적어도 일부를 포함한다. 일부의 예시 실시예에서, 변환기가 침출된 층 내로 초음파를 방출한다. 세정의 효과를 결정하는 방법은 세정된 침출된 구성 요소를 형성하기 위해 침출된 구성 요소를 세정하는 단계, 세정된 침출된 구성 요소의 1개 이상의 커패시턴스 수치를 측정하는 단계 그리고 안정된 하한 커패시턴스 수치가 성취될 때까지 세정 단계 및 측정 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

Description

침출된 커터의 성능을 개선하는 방법{METHOD OF IMPROVE THE PERFORMANCE OF A LEACHED CUTTER}
관련출원
본 출원은 발명의 명칭이 "다정질 다이아몬드를 분석하기 위한 커패시턴스의 사용(Use of Capacitance to Analyze Polycrystalline Diamond)"이고 2012년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/401,188호, 발명의 명칭이 "다정질 다이아몬드를 분석하기 위한 와상 전류의 사용(Use of Eddy Currents to Analyze Polycrystalline Diamond)"이고 2012년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/401,231호 그리고 발명의 명칭이 "다정질 다이아몬드를 분석하기 위한 커패시턴스 및 와상 전류의 사용(Use of Capacitance and Eddy Currents to Analyze Polycrystalline Diamond)"이고 2012년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/401,335호와 관련되고, 이들은 모두가 여기에 참조로 합체되어 있다.
본 발명은 일반적으로 다정질 조직을 갖는 침출된 구성 요소; 특히 다정질 조직 내의 침출된 층으로부터 제거되는 침출 부산물 재료의 적어도 일부를 갖는 침출된 구성 요소, 이들 침출된 구성 요소로부터 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 방법 그리고 제거 방법의 효과를 시험하는 방법에 관한 것이다.
다정질 다이아몬드 컴팩트("PDC: polycrystalline diamond compacts")는 암반 굴착 분야 및 금속 가공 분야를 포함하는 산업 분야에서 사용되었다. 이러한 컴팩트는 더 양호한 내마모성 및 내충격성 등의 일부의 다른 형태의 커팅 요소보다 우수한 장점을 나타내었다. PDC는 다이아몬드-다이아몬드 결합을 촉진시키는 촉매/용매의 존재 하에서 40 킬로바 위에 있고 1,200 내지 2,000℃에 있는 "다이아몬드 안정 영역(diamond stable region)"으로서 불리는 고압 및 고온("HPHT: high pressure and high temperature)" 조건 하에서 개별의 다이아몬드 입자를 함께 소결함으로써 형성될 수 있다. 소결된 다이아몬드 컴팩트를 위한 촉매/용매의 일부의 예는 코발트, 니켈, 철 그리고 다른 Ⅷ족 금속이다. PDC는 대개 70 체적%보다 큰 다이아몬드 함량을 갖고, 이 때에 약 80% 내지 약 98%가 전형적이다. 지지되지 않은 PDC가 하나의 예에 따르면 (도시되지 않은) 공구에 기계적으로 결합될 수 있다. 대체예에서, PDC는 기판에 결합되고, 그에 의해 전형적으로 드릴 비트(drill bit) 또는 리머(reamer) 등의 (도시되지 않은) 다운홀 공구(downhole tool) 내에 삽입 가능하거나 그에 장착되는 PDC 커터를 형성한다.
도1은 종래 기술에 따른 다정질 다이아몬드("PCD") 커팅 테이블(cutting table)(110) 또는 컴팩트를 갖는 PDC 커터(100)의 측면도를 도시하고 있다. PCD 커팅 테이블(110)이 예시 실시예에서 설명되지만, 다정질 붕소 질화물("PCBN: polycrystalline boron nitride") 컴팩트를 포함하는 다른 형태의 커팅 테이블이 대체 형태의 커터에서 사용된다. 도1을 참조하면, PDC 커터(100)는 전형적으로 PCD 커팅 테이블(110) 그리고 PCD 커팅 테이블(110)에 결합되는 기판(150)을 포함한다. PCD 커팅 테이블(110)은 약 100/1,000 인치(2.5 ㎜)의 두께를 갖지만; 두께는 PCD 커팅 테이블(110)이 사용될 분야에 따라 가변적이다.
기판(150)은 상부 표면(152), 저부 표면(154) 그리고 상부 표면(152)의 원주부로부터 저부 표면(154)의 원주부까지 연장되는 기판 외부 벽(156)을 포함한다. PCD 커팅 테이블(110)은 커팅 표면(112), 대향 표면(114) 그리고 커팅 표면(112)의 원주부로부터 대향 표면(114)의 원주부까지 연장되는 PCD 커팅 테이블 외부 벽(116)을 포함한다. PCD 커팅 테이블(110)의 대향 표면(114)은 기판(150)의 상부 표면(152)에 결합된다. 전형적으로, PCD 커팅 테이블(110)은 고압 및 고온("HPHT") 프레스를 사용하여 기판(150)에 결합된다. 그러나, 당업자에게 공지된 다른 방법이 기판(150)에 PCD 커팅 테이블(110)을 결합시키는 데 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 기판(150)에 PCD 커팅 테이블(110)을 결합시킬 때에, PCD 커팅 테이블(110)의 커팅 표면(112)은 기판의 저부 표면(154)에 실질적으로 평행하다. 추가로, PDC 커터(100)는 직원기둥 형상을 갖는 것으로서 도시되었지만; PDC 커터(100)는 다른 예시 실시예에서 다른 기하 또는 비-기하 형상으로 성형된다. 일부의 예시 실시예에서, 대향 표면(114) 및 상부 표면(152)은 실질적으로 평면형이지만; 대향 표면(114) 및 상부 표면(152)은 다른 예시 실시예에서 비-평면형이다. 추가로, 일부의 예시 실시예에 따르면, (도시되지 않은) 경사부(bevel)가 커팅 표면(112)의 원주부의 적어도 일부 주위에 형성된다.
하나의 예에 따르면, PDC 커터(100)는 PCD 커팅 테이블(110) 및 기판(150)을 독립적으로 형성하고 그 후에 기판(150)에 PCD 커팅 테이블(110)을 결합시킴으로써 형성된다. 대체예에서, 기판(150)은 초기에 형성되고, PCD 커팅 테이블(110)은 후속적으로 상부 표면(152) 상으로 다정질 다이아몬드 분말을 위치시키고 다정질 다이아몬드 분말 및 기판(150)에 고온 및 고압 공정을 적용함으로써 기판(150)의 상부 표면(152) 상에 형성된다. 대체예에서, 기판(150) 및 PCD 커팅 테이블(110)은 대략 동시에 함께 형성 및 결합된다. PDC 커터(100)를 형성하는 여러 가지 방법이 간략하게 언급되었지만, 당업자에게 공지된 다른 방법이 사용될 수 있다.
PDC 커터(100)를 형성하는 하나의 예에 따르면, PCD 커팅 테이블(110)은 다이몬드 분말의 층 그리고 텅스텐 탄화물 및 코발트 분말의 혼합물에 HPHT 조건을 적용함으로써 기판(150)에 형성 및 결합된다. 코발트는 전형적으로 텅스텐 탄화물과 혼합되고, 기판(150)이 형성될 위치에 위치된다. 다이아몬드 분말은 코발트 및 텅스텐 탄화물 혼합물 위에 위치되고, PCD 커팅 테이블(110)이 형성될 위치에 위치된다. 전체의 분말 혼합물에는 그 다음에 코발트가 용융되고 기판(150)을 형성하기 위해 텅스텐 탄화물의 접합(cement) 또는 결속(bind)을 용이하게 하도록 HPHT 조건이 적용된다. 용융된 코발트는 또한 다이아몬드 분말 내로 확산 또는 침투되고, 다이아몬드 결합을 합성하고 PCD 커팅 테이블(110)을 형성하는 촉매로서 작용한다. 이와 같이, 코발트는 텅스텐 탄화물을 접합하는 결합제(binder) 그리고 다이아몬드-다이아몬드 결합을 형성하기 위해 다이아몬드 분말을 소결하는 촉매/용매의 양쪽 모두로서 작용한다. 코발트는 또한 PCD 커팅 테이블(110)과 접합된 텅스텐 탄화물 기판(150) 사이의 강력한 결합을 형성하는 것을 용이하게 한다.
코발트는 PDC 제조 공정의 양호한 구성 요소이었다. 전통적인 PDC 제조 공정은 이들 공정에서 코발트를 사용하는 것과 관련된 대규모 지식 체계 때문에 기판(150)을 형성하는 결합제 재료로서 그리고 또한 다이아몬드 합성을 위한 촉매 재료로서 코발트를 사용한다. 대규모 지식 체계와 공정의 필요성 사이의 상승 효과는 결합제 재료 및 촉매 재료의 양쪽 모두로서 코발트를 사용하는 것으로 이어졌다. 그러나, 당업계에 공지된 것과 같이, 철, 니켈, 크롬, 망간 및 탄탈 등의 대체 금속 그리고 다른 적절한 재료가 다이아몬드 합성을 위한 촉매로서 사용될 수 있다. PCD 커팅 테이블(110)을 형성하기 위해 다이아몬드 합성을 위한 촉매로서 이들 대체 재료를 사용할 때에, 코발트, 또는 니켈, 크롬 또는 철 등의 일부의 다른 재료가 전형적으로 기판(150)을 형성하기 위해 텅스텐 탄화물을 접합하는 결합제 재료로서 사용된다. 텅스텐 탄화물 및 코발트 등의 일부의 재료가 예로서 제공되었지만, 당업자에게 공지된 다른 재료가 기판(150) 및 PCD 커팅 테이블(110)을 형성하는 데 그리고 기판(150)과 PCD 커팅 테이블(110) 사이의 결합을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도2는 종래 기술에 따른 도1의 PCD 커팅 테이블(110)의 개략 미세 조직도이다. 도1 및 도2를 참조하면, PCD 커팅 테이블(110)은 다른 다이아몬드 입자(210)에 결합되는 다이아몬드 입자(210), 다이아몬드 입자(210) 사이에 형성되는 1개 이상의 침입 공간(interstitial space)(212) 그리고 침입 공간(212) 내에 피착되는 코발트(214)를 갖는다. 소결 공정 중에, 칩입 공간(212) 또는 보이드(void)는 탄소-탄소 결합들 사이에 형성되고, 다이아몬드 입자(210) 사이에 위치된다. 다이아몬드 분말 내로의 코발트(214)의 확산은 코발트(214)가 소결 공정 중에 PCD 커팅 테이블(110) 내에 형성되는 이들 침입 공간(212) 내에 피착되게 한다.
일단 PCD 커팅 테이블(110)이 형성되어 동작되면, PCD 커팅 테이블(110)은 온도가 임계 온도에 도달될 때에 신속하게 마모된다는 것이 공지되어 있다. 이러한 임계 온도는 약 750℃이고, PCD 커팅 테이블(110)이 암반 형성물 또는 다른 공지된 재료를 커팅할 때에 도달된다. 높은 마모 속도는 다이아몬드 입자(210)와 코발트(214) 사이의 열 팽창 속도 면에서의 차이에 의해 그리고 또한 코발트(214)와 다이아몬드 입자(210) 사이에서 일어나는 화학 반응 또는 흑연화(graphitization)에 의해 유발되는 것으로 믿어진다. 다이아몬드 입자(210)에 대한 열 팽창 계수는 약 1.0 x 10-6 밀리미터-1 x 켈빈-1("㎜-1K-1")이고, 한편 코발트(214)에 대한 열 팽창 계수는 약 13.0 x 10-6 ㎜-1K-1이다. 이와 같이, 코발트(214)는 이러한 임계 온도 위의 온도에서 다이아몬드 입자(210)보다 훨씬 빠르게 팽창되고, 그에 의해 다이아몬드 입자(210) 사이의 결합을 불안정하게 한다. PCD 커팅 테이블(110)은 약 750℃ 위의 온도에서 열적으로 열화되고, 그 커팅 효율은 상당히 저하된다.
이들 높은 온도에서 PCD 커팅 테이블(110)의 마모를 지연시키려는 노력이 수행되었다. 이들 노력은 침입 공간(212)으로부터 코발트(214)의 일부를 제거하는 PCD 커팅 테이블(110)의 종래의 산 침출 공정을 수행하는 것을 포함한다. 종래의 침출 공정은 코발트(214)와 반응하는 (도시되지 않은) 산 용액 또는 PCD 커팅 테이블(110)의 침입 공간(212) 내에 피착되는 다른 결합제/촉매 재료의 존재를 수반한다. 이들 산 용액은 전형적으로 불화수소산(HF), 질산(HNO3) 및/또는 황산(H2SO4)의 높은 농도의 용액으로 구성되고, 이들에는 상이한 온도 및 압력 조건이 적용된다. 이들 높은 농도의 산 용액은 이들 용액을 취급하는 개인에게 위험하다. 종래의 침출 공정의 하나의 예에 따르면, PDC 커터(100)는 PCD 커팅 테이블(110)의 적어도 일부가 산 용액 내에 침지되도록 산 용액 내에 위치된다. 산 용액은 PCD 커팅 테이블(110)의 외부 표면을 따라 코발트(214) 또는 다른 결합제/촉매 재료와 반응한다. 산 용액은 PCD 커팅 테이블(110)의 내부에서 내향으로 서서히 이동되고, 코발트(214)와 계속하여 반응한다. 그러나, 산 용액이 추가로 내향으로 이동됨에 따라, 반응 부산물이 점점 더 제거하기 어려워지므로; 침출 속도가 이들 종래의 침출 공정 내에서 상당히 지연된다. 이러한 이유로, 종래의 침출 공정 시간과 요구된 침출 깊이 사이의 균형(tradeoff)이 일어나고, 비용은 종래의 침출 공정 시간이 증가됨에 따라 증가된다. 이와 같이, 침출 깊이는 전형적으로 약 0.2 ㎜이고, 이것은 이러한 깊이를 성취하는 데 약 수일을 소요한다. 그러나, 침출된 깊이는 PCD 커팅 테이블(110) 요건 및/또는 비용 구속 요건에 따라 약간 상이할 수 있다. 코발트(214)의 제거는 다이아몬드 입자(210)와 코발트(214) 사이의 열 팽창 속도 면에서의 차이로 인해 그리고 흑연화로 인해 생성되는 문제점을 완화시킨다. 종래의 침출 공정이 촉매(214)의 적어도 일부를 제거하는 데 사용되는 것으로 설명되었지만, 다른 침출 공정 또는 촉매 제거 공정이 침입 공간(212)으로부터 촉매(214)의 적어도 일부를 제거하는 데 사용될 수 있다.
도3은 종래 기술에 따른 적어도 부분적으로 침출된 PCD 커팅 테이블(310)을 갖는 침출된 PDC 커터(300)의 단면도를 도시하고 있다. 도3을 참조하면, PDC 커터(300)는 기판(350)에 결합되는 PCD 커팅 테이블(310)을 포함한다. 기판(350)은 기판(150)(도1)과 유사하고, 간략화를 위해 재차 설명되지 않을 것이다. PCD 커팅 테이블(310)은 PCD 커팅 테이블(110)(도1)과 유사하지만, 침출된 층(354) 및 침출되지 않은 층(356)을 포함한다. 침출된 층(354)은 커팅 표면(112)(도1)과 유사한 커팅 표면(312)으로부터 대향 표면(114)(도1)과 유사한 대향 표면(314)까지 연장된다. 침출된 층(354)에서, 코발트(214)의 적어도 일부가 위에서 언급된 적어도 1개의 침출 공정을 사용하여 침입 공간(212)(도2) 내로부터 제거되었다. 이와 같이, 침출된 층(354)은 요구된 깊이(353)까지 침출되었다. 그러나, 이전에 위에서 언급된 것과 같이, 1개 이상의 부산물 재료(398)가 침출 공정 중에 침출된 층(354) 내의 침입 공간(212)(도2)의 일부 내에 형성 및 피착된다. 이들 부산물 재료(398)는 용해 공정이 완료된 후에 침입 공간(212)(도2)의 개방 공극(open porosity) 내에 포획되는 용해 반응의 화학적 부산물 또는 촉매 염이다. 침출되지 않은 층(356)은 PCD 커팅 테이블(110)(도1)과 유사하고, 침출된 층(354)의 단부로부터 대향 표면(314)까지 연장된다. 침출되지 않은 층(356)에서, 코발트(214)(도2)는 침입 공간(212)(도2) 내에 남아 있다. 경계선(355)이 침출된 층(354)과 침출되지 않은 층(356) 사이에 형성되고 실질적으로 선형으로서 도시되어 있지만, 경계선(355)은 비-선형일 수 있다.
침출된 PDC 커터(300)는 상이한 요구된 깊이(353)까지 침출되고, 커터(300)가 침출된 깊이는 커터(300)의 성능에 영향을 미친다. 나아가, 침출된 층(354) 내의 부산물 재료(398)의 존재는 침출된 PDC 커터(300)의 성능에 악영향을 미친다.
본 발명의 위의 그리고 다른 특징 및 태양은 첨부 도면과 연계하여 읽혀질 때에 일부의 예시 실시예의 다음의 설명을 참조하면 가장 잘 이해될 것이다.
도1은 종래 기술에 따른 PCD 커팅 테이블을 갖는 PDC 커터의 측면도를 도시한다.
도2는 종래 기술에 따른 도1의 PCD 커팅 테이블의 개략 미세 조직도이다.
도3은 종래 기술에 따른 적어도 부분적으로 침출된 PCD 커팅 테이블을 갖는 침출된 PDC 커터의 단면도를 도시한다.
도4는 예시 실시예에 따른 적어도 부분적으로 침출되고 화학적으로 세정된 PCD 커팅 테이블을 갖는 화학적으로 세정된 침출된 PDC 커터의 단면도를 도시한다.
도5는 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치의 단면도이다.
도6은 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치의 단면도이다.
도7은 본 발명의 예시 실시예에 따른 부산물 재료 제거 검증 방법을 도시하는 흐름도이다.
도8은 본 발명의 하나의 예시 실시예에 따른 커패시턴스 측정 시스템의 개략도이다.
도9는 본 발명의 또 다른 예시 실시예에 따른 커패시턴스 측정 시스템의 개략도이다.
도10은 예시 실시예에 따른 상이한 세정 사이클로의 복수개의 침출된 및/또는 세정된 커터에 대한 측정된 커패시턴스 수치를 보여주는 데이터 분포 차트이다.
도11은 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치의 단면도이다.
도12는 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치의 단면도이다.
도면은 단지 본 발명의 예시 실시예를 도시하므로, 본 발명이 다른 동등하게 효과적인 실시예를 인정할 수 있는 것과 같은 그 범주의 제한으로 고려되지 않아야 한다.
본 발명은 일반적으로 다정질 조직을 갖는 침출된 구성 요소; 특히 다정질 조직 내의 침출된 층으로부터 제거되는 침출 부산물 재료의 적어도 일부를 갖는 침출된 구성 요소, 이들 침출된 구성 요소로부터 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 방법 그리고 제거 방법의 효과를 시험하는 방법에 관한 것이다. 예시 실시예의 설명은 다정질 다이아몬드 컴팩트("PDC") 커터와 연계하여 아래에서 제공되지만, 본 발명의 대체 실시예는 다정질 붕소 질화물("PCBN") 커터 또는 PCBN 컴팩트를 포함하지만 이것에 제한되지 않는 다른 형태의 커터 또는 구성 요소에 적용 가능할 수 있다. 이전에 언급된 것과 같이, 컴팩트는 커터를 형성하기 위해 기판에 장착 가능하거나, 커팅 고정을 수행하는 공구에 직접적으로 장착 가능하다. 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비-제한 예시 실시예의 다음의 설명을 읽음으로써 더 양호하게 이해될 것이고, 도면에서 도면의 각각의 동일한 부분은 동일한 참조 부호에 의해 식별되고, 본 발명은 다음과 같이 간략하게 설명될 것이다.
도4는 예시 실시예에 따른 적어도 부분적으로 침출되고 화학적으로 세정된 PCD 커팅 테이블(410)을 갖는 화학적으로 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 단면도를 도시하고 있다. 도4를 참조하면, 화학적으로 세정된 침출된 PDC 커터(400)는 기판(350)에 결합되는 PCD 커팅 테이블(410)을 포함한다. 기판(350)은 도3을 참조하여 이전에 위에서 설명되었으므로, 간략화를 위해 재차 설명되지 않을 것이다. PCD 커팅 테이블(410)은 PCD 커팅 테이블(310)(도3)과 유사하지만, 화학적으로 세정된 침출된 층(454)으로부터 제거되는 부산물 재료(398)의 적어도 일부를 갖는다. 화학적으로 세정된 침출된 층(454)은 부산물 재료(398)의 적어도 일부가 화학적으로 세정된 침출된 층(454)을 형성하기 위해 침출된 층(354)(도3)으로부터 제거된다는 점을 제외하면 침출된 층(354)(도3)과 유사하다. 이와 같이, PCD 커팅 테이블(410)은 화학적으로 세정된 침출된 층(454) 그리고 화학적으로 세정된 침출된 층(454)과 기판(350) 사이에 배치되는 침출되지 않은 층(356)을 포함한다. 화학적으로 세정된 침출된 층(454)은 도3을 참조하여 위에서 설명된 커팅 표면(312)으로부터 또한 도3을 참조하여 설명된 대향 표면(314)을 향해 연장된다. 화학적으로 세정된 침출된 층(454)에서, 코발트(214)의 적어도 일부가 PCD 커팅 테이블(110)(도1)과 비교될 때에 위에서 언급된 적어도 1개의 침출 공정을 사용하여 침입 공간(212)(도2) 내로부터 제거되었다. 이와 같이, 화학적으로 세정된 침출된 층(454)은 요구된 깊이(353)까지 침출되었다. 그러나, 이전에 위에서 설명된 것과 같이, 1개 이상의 부산물 재료(398)가 침출 공정 동안에 침출된 층(354)(도 3)에서 침입 공간(212)(도2)의 일부 내에 형성되고 피착된다. 그러나, 이들 부산물 재료(398)의 적어도 일부는 침출된 층(354)(도3)로부터 제거되고, 그에 의해 침출된 층(454)을 형성한다. 침출된 층(354)(도3)으로부터 부산물 재료(398)를 제거하는 공정은 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 이전에 언급된 것과 같이, 이들 부산물 재료(398)는 용해 공정이 완료된 후에 침입 공간(212)(도2)의 개방 공극 내에 포획되는 용해 반응의 화학적 부산물 또는 촉매 염이다. 침출되지 않은 층(356)은 도3을 참조하여 이전에 설명되었으므로, 간략화를 위해 반복되지 않을 것이다. 경계선(355)이 화학적으로 세정된 침출된 층(454)과 침출되지 않은 층(356) 사이에 형성되고 실질적으로 선형으로서 도시되어 있지만, 경계선(355)은 비-선형일 수 있다.
도5는 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치(500)의 단면도이다. 도5를 참조하면, 부산물 제거 장치(500)는 침출된 PDC 커터(300), 커버링(covering)(510), 침지 탱크(520), 세정 유체(530), 변환기(550) 그리고 적어도 1개의 전원(560)을 포함한다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 커버링(510)은 선택 사항이다. 세정 유체(530)가 점점 더 염기성화 또는 산성화됨에 따라, 커버링(510)의 사용은 적게 선택된다.
침출된 PDC 커터(300)는 도3을 참조하여 이전에 설명되었으므로, 상세하게 재차 설명되지 않을 것이다. 도3 및 도5를 참조하면, 침출된 PDC 커터(300)는 PCD 커팅 테이블(310) 그리고 PCD 커팅 테이블(310)에 결합되는 기판(150)을 포함한다. 이전에 언급된 것과 같이, PCD 커팅 테이블(310)은 침출된 층(354) 그리고 침출된 층(354)과 기판(350) 사이에 배치되는 침출되지 않은 층(356)을 포함한다. 침출된 층(354)은 공지된 침출 공정 또는 촉매 재료(214)를 제거하는 일부의 다른 공정을 사용하여 그 내로부터 제거되는 촉매 재료(214)의 적어도 일부를 갖는다. 침출된 층(354)은 또한 위에서 상세하게 논의되었고 간략화를 위해 재차 설명되지 않는 부산물 재료(398)를 포함한다. 침출되지 않은 층(356)은 촉매 재료(214)를 포함한다. PCD 커팅 테이블(310)이 예시 실시예에서 사용되지만, PCBN 컴팩트를 포함하는 다른 형태의 커팅 테이블이 대체의 예시 실시예에서 사용된다. PCD 커팅 테이블(310)은 약 100/1,000 인치(2.5 ㎜)의 두께를 갖지만; 두께는 PCD 커팅 테이블(310)이 사용될 분야에 따라 가변적이다.
도3 및 도5를 참조하면 그리고 이전에 언급된 것과 같이, 부산물 제거 장치(500)는 선택 사항인 커버링(510)을 포함한다. 일부의 예시 실시예에서, 커버링(510)은 환형으로 성형되고, 그 내에 채널(512)을 형성한다. 커버링(510)은 대략 기판(350)의 상부 표면(365)의 주변부로부터 기판(350)의 저부 표면(364)을 향해 연장되는 기판 외부 벽(366)의 적어도 일부를 포위한다. 기판(350)의 저부 표면(364), 상부 표면(365) 및 기판 외부 벽(366)은 각각 기판(150)(도1)의 저부 표면(154)(도1), 상부 표면(152)(도1) 및 기판 외부 벽(156)과 유사하고, 재차 여기에서 반복되지 않을 것이다. 일부의 예시 실시예에서, 커버링(510)의 일부가 또한 대향 표면(314)의 주변부로부터 커팅 표면(312)을 향해 연장되는 PCD 커팅 테이블 외부 벽(376)의 주변부의 일부를 포위한다. 침출된 PDC 커터(300)의 PCD 커팅 테이블 외부 벽(376)은 PDC 커터(100)(도1)의 PCD 커팅 테이블 외부 벽(116)(도1)과 유사하므로, 재차 반복되지 않을 것이다. 이와 같이, 커팅 표면(312) 그리고 PCD 커팅 테이블 외부 벽(376)의 적어도 일부는 일부의 예시 실시예에서 노출되고 커버링(510)에 의해 은폐되지 않는다. 커버링(510)은 에폭시 수지를 사용하여 제조되지만; 플라스틱, 자기(porcelain) 또는 테플론® 등의 다른 적절한 재료가 예시 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 일부의 예시 실시예에서, 커버링(510)은 커버링(510)의 채널(512)을 통해 침출된 PDC 커터(300)를 삽입함으로써 침출된 PDC 커터(300)의 적어도 일부 주위에 위치된다. 커버링(510)은 일부의 예시 실시예에서 침출된 PDC 커터(300)에 마찰식으로 끼워지고, 한편 다른 예시 실시예에서, 커버링(510)은 침출된 PDC 커터(300) 주위에 (도시되지 않은) o-링 또는 다른 적절한 공지된 장치를 위치시키고 o-링이 커버링(510)의 내부 표면에 형성되는 (도시되지 않은) 원주 방향 홈 내로 삽입되도록 커버링(510) 내로 침출된 PDC 커터(300) 및 결합된 o-링을 삽입함으로써 견고하게 위치된다. 대체의 예시 실시예에서, 커버링(510)은 침출된 PDC 커터(300)의 기판 외부 벽(366) 및/또는 PCD 커팅 테이블 외부 벽(376) 상으로 원주 방향으로 가해진다. 침출된 PDC 커터(300)에 커버링(510)을 고정하는 일부의 방법이 설명되었지만, 당업자에게 공지된 다른 방법이 예시 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 커버링(510)은 커버링(510)이 가해지는 기판 외부 벽(366) 및/또는 PCD 커팅 테이블 외부 벽(376)의 적어도 일부의 표면이 세정 유체(530)에 노출되는 것으로부터 보호하고, 이것은 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것이다.
침지 탱크(520)는 기부(522) 그리고 기부(522)의 주변부 주위에서 실질적으로 직각으로 연장되는 포위 벽(524)을 포함하고, 그에 의해 그 내에 공동(526)을 형성한다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 기부(522)는 실질적으로 평면형이지만; 기부(522)는 다른 예시 실시예에서 비-평면형이다. 또한, 대체의 예시 실시예에서, 포위 벽(524)은 기부(522)에 비-직각이다. 또한, 침지 탱크(520)는 직사각형 형상으로 형성된다. 대체예에서, 침지 탱크(520)는 임의의 다른 기하 형상 또는 비-기하 형상으로 형성된다. 일부의 예시 실시예에서, 침지 탱크(520)는 플라스틱 재료를 사용하여 제조되지만; 금속, 금속 합금, 유리 등의 다른 적절한 재료가 다른 예시 실시예에서 사용된다. 침지 탱크(520)를 제조하는 데 사용되는 재료는 전형적으로 세정 유체(530)와 반응하지 않는다. 일부의 예시 실시예에 따르면, (도시되지 않은) 제거 가능한 리드(lid)가 적어도 침출된 PDC 커터(300) 및 변환기(550)를 포위하는 데 사용되고, 그에 의해 공동(530)에 밀봉을 제공한다. 그러므로, 제거 가능한 리드 및 침지 탱크(520)는 (도시되지 않은) 가압 용기를 함께 형성한다. 이들 예시 실시예에서, 전원(560)은 리드에 결합될 수 있거나, 가압 용기가 변환기(550)에 전원(560)을 전기적으로 결합시키기 위해 (도시되지 않은) 포트(port)를 제공하기만 하면 가압 용기 외부측에 위치될 수 있거나, 변환기(550)와 합체될 수 있다.
세정 유체(530)는 침지 탱크(520)의 공동(526) 내에 위치되고, 적어도 PCD 커팅 테이블(310)의 두께의 깊이까지 충전된다. 세정 유체(530)는 예시 실시예에서 탈염수이다. PCD 개방 공극을 폐쇄하는 부산물 재료(398)는 세정 유체(530) 내에서 용해 가능하다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 1개 이상의 추가의 화학 약품이 세정 유체(530)를 형성하기 위해 탈염수에 첨가되고, 부산물 재료(398)가 세정 유체(530) 내로 용해되는 속도를 상승시킨다. 이들 추가의 화학 약품은 부산물 재료(398)의 조성을 기초로 한다. 이들 추가의 화학 약품의 일부의 예는 용액을 약간 산성으로 만드는 아세트산 및/또는 포름산 또는 용액을 약간 염기성으로 만드는 암모니아이다. 그러나, 다른 예시 실시예에서, 부산물 재료(398)를 용해시키고 및/또는 그와 반응할 수 있는 임의의 유체 또는 용액이 탈염수 대신에 또는 그에 추가하여 세정 유체(530)에 사용될 수 있다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 세정 유체(530)는 부산물 재료(398)가 세정 유체(530) 내로 용해되는 속도를 상승시키고 그에 따라 세정 공정을 가속시키도록 가열된다. 세정 유체(530)의 온도는 침지 탱크(520) 또는 일부의 유사한 형태의 탱크 내에서 100℃까지 가열될 수 있다. 그러나, 세정 유체(530)의 온도는 위에서 언급된 가압 용기 내에서 100℃보다 높게 가열될 수 있고, 그에 의해 세정 유체(530)의 비등을 피하거나 감소시킨다.
변환기(550)는 일부의 예시 실시예에 따른 침출된 PDC 커터(300)에 결합된다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 변환기(550)의 일부가 침출된 PDC 커터(300)의 저부 표면(364)에 결합되지만; 변환기(550)는 다른 예시 실시예에서 기판 외부 벽(366)의 일부에 결합될 수 있다. 대체예에서, 변환기(550)는 침지 탱크(520)의 일부에 결합되거나 세정 유체(530) 내에 위치되고, 그에 의해 세정 유체(530)를 통해 침출된 PDC 커터(300) 내로 전파되는 진동을 생성한다. 변환기(550)는 또한 전기 와이어(561)를 사용하여 전원(560)에 결합된다. 변환기(550)는 전원(560)으로부터 공급되는 전류를 침출된 PDC 커터(300)를 통해 전파되는 진동으로 변환한다. 변환기(550)는 원통형 형상으로 성형되고, 저부 표면(364)의 원주부와 대략 유사한 크기의 원주부를 갖는다. 그러나, 변환기(550)의 형상 및 크기는 다른 예시 실시예에서 변동된다. 변환기(550)는 압전 변환기이지만; 변환기(550)는 다른 예시 실시예에서 자기-저항 변환기이다. 변환기(550)는 일부의 예시 실시예에서 약 40 킬로헤르츠(㎑)의 주파수에서 동작된다. 다른 예시 실시예에서, 변환기(550)는 약 20 내지 약 50 ㎑의 범위 내의 주파수에서 동작되지만; 또 다른 예시 실시예에서, 동작 주파수는 제공된 범위와 약간 상이하다. 변환기(550)는 침출된 PDC 커터(300)를 통해 전파되고 PCD 커팅 테이블(310) 내에 형성되는 침입 공간(212)(도2)으로부터의 부산물 재료(398) 제거를 용이하게 하는 초음파 진동(555)을 공급하고, 이것은 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
일단 부산물 제거 장치(500)가 설치되고 PCD 커팅 테이블(310)의 적어도 일부가 세정 유체(530) 내에 침지되면, 세정 유체(530)는 침출된 층(354) 내로 침투되고, PCD 개방 공극을 폐쇄하는 부산물 재료(398)를 용해시킨다. 부산물 재료(398)는 세정 유체(530) 내에서 상당히 용해 가능하다. 일부의 예시 실시예에서, 변환기(550) 및 전원(560)은 부산물 제거 장치(500) 내에 포함된다. 전원(560)은 PCD 커팅 테이블(310)로부터 세정 유체(530) 내로의 부산물 재료(398)의 제거를 용이하게 하도록 "온"된다. 변환기(550)는 PCD 커팅 테이블(310)로부터 세정 유체(530) 내로의 부산물 재료(398)의 제거를 촉진시키는 침출된 PDC 커터(300) 내로의 초음파 진동(555)을 생성한다. 변환기(550)의 동작 주파수 그리고 변환기로부터 방출되는 탄성파의 세기는 PCD 커팅 테이블(310)로 전달되는 진동(555)의 크기를 최대화하도록 조정될 수 있다. 나아가, 초음파 진동(555)은 침입 공간(212)(도2)에 대한 세정 유체(530)의 순환 속도를 기계적으로 개선하고, 그에 의해 침입 공간(212)(도2) 내로 새로운 세정 유체(530)를 제공한다. 일단 부산물 재료(398)가 PCD 커팅 테이블(310)로부터 제거되면, 세정 유체(530)는 PCD 커팅 테이블(310) 내로 더 깊게 진행될 수 있고, 추가의 침입 보이드(212)(도2) 내에 위치되는 부산물 재료(398)를 더 많이 용해시킨다. 부산물 재료(398)의 적어도 일부가 침출된 층(354)으로부터 제거될 때에, 침출된 PDC 커터(300)는 화학적으로 세정된 침출된 PDC 커터(400)(도4)가 된다. 단일의 침출된 PDC 커터(300)가 세정 유체(530) 내에 침지되는 것으로 도시되어 있지만, 여러 개의 침출된 PDC 커터(300)가 다른 예시 실시예에서 PCD 커팅 테이블(310)로부터 부산물 재료(398)를 동시에 제거하기 위해 세정 유체(530) 내로 침지될 수 있다.
도6은 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치(600)의 단면도이다. 부산물 제거 장치(600)는 부산물 제거 장치(600)의 변환기(550)가 세정 유체(530) 내에 침지된다는 점을 제외하면 부산물 제거 장치(500)(도5)와 유사하다. 변환기(550)는 세정 유체(530) 내로 초음파 진동(555)을 전달하고, 세정 유체(530)는 그 다음에 PCD 커팅 테이블(310) 내로 진동(555)을 전달한다. 이전에 언급된 것과 같이, 초음파 진동(555)은 침입 보이드(212)(도2) 내의 부산물 재료(398) 또는 염의 제거를 용이하게 하고, PCD 커팅 테이블(310) 내로의 새로운 세정 유체(530)의 재순환 속도를 상승시킨다. 이와 같이, 부산물 재료(398) 제거 속도는 상당히 상승된다. 대체예에서, 변환기(550)는 침지 탱크(520)의 일부에 결합된다. 위에서 도5를 참조하여 설명된 것과 같은 다른 예시 실시예 및/또는 변형예가 이러한 예시 실시예에 적용 가능하다.
도7은 본 발명의 예시 실시예에 따른 부산물 재료 제거 검증 방법(700)을 도시하는 흐름도이다. 도7은 어떤 순서로 도시된 일련의 단계를 도시하고 있지만, 1개 이상의 단계의 순서는 다른 예시 실시예에서 재배열될 수 있고, 도시된 것보다 적은 단계로 조합될 수 있고 및/또는 도시된 것보다 많은 단계로 분리될 수 있다. 도7을 참조하면, 부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 710에서 시작된다. 단계 710에서 시작될 때에, 부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 720으로 진행된다. 단계 720에서, 1개 이상의 침출된 PDC 커터가 얻어진다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 각각의 침출된 PDC 커터는 침출된 층 및 침출되지 않은 층을 갖는 다정질 조직을 포함한다. 침출된 층은 1개 이상의 부산물 재료를 포함한다. 이들 침출된 PDC 커터는 도3을 참조하여 상세하게 위에서 설명되었으므로, 간략화를 위해 재차 설명되지 않을 것이다.
부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 730으로 진행된다. 단계 730에서, 침출된 PDC 커터로부터의 부산물 재료의 적어도 일부가 제거되고, 그에 의해 세정된 침출된 PDC 커터를 형성한다. 부산물 재료는 부산물 제거 장치(500(도5), 부산물 제거 장치(600)(도6) 또는 본 발명의 이익을 갖는 당업자에게 공지된 일부 다른 부산물 제거 장치를 사용하여 침출된 PDC 커터로부터 제거된다. 이전에 설명된 것과 같이, 일부의 예시 실시예에 따른 세정 유체 및 변환기가 침출된 PDC 커터로부터 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 데 사용된다.
부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 740으로 진행된다. 단계 740에서, 세정된 침출된 PDC 커터의 각각에 대한 적어도 1개의 커패시턴스 수치가 측정된다. 세정된 침출된 PDC 커터는 도4를 참조하여 상세하게 위에서 설명되었으므로, 간략화를 위해 재차 설명되지 않을 것이다. 커패시턴스 수치는 아래에서 설명되는 것과 같이 커패시턴스 측정 시스템을 사용하여 결정된다.
도8은 본 발명의 하나의 예시 실시예에 따른 커패시턴스 측정 시스템(800)의 개략도이다. 도8을 참조하면, 커패시턴스 측정 시스템(800)은 커패시턴스 측정 장치(810), 세정된 침출된 PDC 커터(400), 제1 와이어(830) 및 제2 와이어(840)를 포함한다. 다른 예시 실시예에서, 침출된 PDC 커터(300)(도3)가 세정된 침출된 PDC 커터(400) 대신에 사용된다. 일부 구성 요소가 커패시턴스 측정 시스템(800) 내에 포함되는 것으로서 나열되어 있지만, 추가의 구성 요소가 다른 예시 실시예에서 포함된다. 추가로, 아래에 제공되는 설명은 세정된 침출된 PDC 커터(400)를 참조하여 제공되었지만, PCD 커팅 테이블(410) 단독 등의 상이한 구성 요소 또는 또 다른 형태의 세정된 침출된 다정질 조직 또는 침출된 다정질 조직을 포함하는 다른 구성 요소가 세정된 침출된 PDC 커터(400) 대신에 사용된다. 세정된 침출된 PDC 커터(400)는 도4를 참조하여 이전에 설명되었고, 간략화를 위해 여기에서 재차 반복되지 않을 것이다.
커패시턴스 측정 장치(810)는 이러한 실시예에서 세정된 침출된 PDC 커터(400) 또는 침출된 PDC 커터(300)(도3)인 에너지 저장 장치의 커패시턴스를 측정하는 장치이다. 커패시턴스는 주어진 전위에 대해 저장되거나 분리되는 전위의 크기의 측정치이다. 에너지 저장 장치의 공통 형태는 평행-판 커패시터이다. 이러한 예시 실시예에서, 세정된 침출된 PDC 커터(400)가 평행-판 커패시터의 예이다. 에너지 저장 장치의 커패시턴스는 전형적으로 패럿 또는 나노패럿 단위로 측정된다.
커패시턴스 측정 장치(810)의 하나의 예가 멀티-미터(multi-meter)이지만; 당업자에게 공지된 다른 커패시턴스 측정 장치가 1개 이상의 대체의 예시 실시예에서 사용된다. 멀티-미터(810)는 위치 설정 가능한 다이얼(positionable dial)(812), 복수개의 측정 설정치(814), 디스플레이(816), 양 단자(818) 및 음 단자(819)를 포함한다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 위치 설정 가능한 다이얼(812)은 시계 방향 및/또는 시계 반대 방향으로 회전 가능하고, 여러 개의 이용 가능한 측정 설정(814) 중 하나로 설정된다. 이러한 예시 실시예에서, 위치 설정 가능한 다이얼(812)은 멀티-미터(810)가 커패시턴스 수치를 측정하도록 나노패럿 설정(815)으로 설정된다. 디스플레이(816)는 폴리카보네이트, 유리, 플라스틱 또는 다른 공지된 적절한 재료를 사용하여 제조되고, 멀티-미터(810)의 (도시되지 않은) 사용자에게 커패시턴스 수치 등의 측정 수치를 전달한다. 양 단자(818)는 제1 와이어(830)의 일단부에 전기적으로 결합되고, 한편 음 단자(819)는 제2 와이어(840)의 일단부에 전기적으로 결합된다.
제1 와이어(830)는 구리 와이어 또는 당업자에게 공지된 일부의 다른 적절한 전도성 재료 또는 합금을 사용하여 제조된다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 제1 와이어(830)는 또한 구리 와이어를 포위하고 대략 구리 와이어의 일단부로부터 구리 와이어의 대향 단부까지 연장되는 (도시되지 않은) 비-전도성 외피를 포함한다. 구리 와이어의 2개의 단부는 노출되고, 비-전도성 외피에 의해 포위되지 않는다. 일부의 예시 실시예에서, (도시되지 않은) 절연성 재료가 또한 구리 와이어를 포위하고, 구리 와이어와 비-전도성 외피 사이에 배치된다. 절연성 재료는 대략 비-전도성 외피의 일단부로부터 대략 비-전도성 외피의 대향 단부까지 연장된다. 이전에 언급된 것과 같이, 제1 와이어(830)의 일단부가 양 단자(818)에 전기적으로 결합되고, 한편 제1 와이어(830)의 대향 단부는 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412)에 전기적으로 결합된다. 제1 와이어(830)의 대향 단부는 여러 가지 방법들 중 하나로 커팅 표면(412)에 전기적으로 결합된다. 하나의 예에서, 제1 와이어(830)는 클램프 등의 (도시되지 않은) 1개 이상의 체결 장치를 사용하여 또는 커팅 표면(412)과 전기 접촉 상태로 제1 와이어(830)를 보유하기 위해 힘을 공급하는 (도시되지 않은) 장비를 사용하여 커팅 표면(412)에 전기적으로 결합된다. 또 다른 예에서, (도시되지 않은) 클램프가 제1 와이어(830)의 대향 단부에 결합되고, 알루미늄 포일 등의 (도시되지 않은) 전도성 구성 요소가 커팅 표면(412)에 결합되거나 그와 접촉 상태로 위치된다. 클램프는 전도성 구성 요소에 전기적으로 결합되고, 그에 의해 커팅 표면(412)에 제1 와이어(830)를 전기적으로 결합시킨다. 커팅 표면(412)에 제1 와이어(830)를 결합시키는 추가의 방법이 다른 예시 실시예에서 사용될 수 있다.
제2 와이어(840)는 구리 와이어 또는 당업자에게 공지된 일부 다른 적절한 전도성 재료 또는 합금을 사용하여 제조된다. 일부의 예시 실시예에 따르면, 제2 와이어(840)는 또한 구리 와이어를 포위하고 대략 구리 와이어의 일단부로부터 구리 와이어의 대향 단부까지 연장되는 (도시되지 않은) 비-전도성 외피를 포함한다. 구리 와이어의 2개의 단부는 노출되고, 비-전도성 외피에 의해 포위되지 않는다. 일부의 예시 실시예에서, (도시되지 않은) 절연성 재료가 또한 구리 와이어를 포위하고, 구리 와이어와 비-전도성 외피 사이에 배치된다. 절연성 재료는 대략 비-전도성 외피의 일단부로부터 대략 비-전도성 외피의 대향 단부까지 연장된다. 이전에 언급된 것과 같이, 제2 와이어(840)의 일단부가 음 단자(819)에 전기적으로 결합되고, 한편 제2 와이어(840)의 대향 단부는 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 저부 표면(154)(도1)과 유사한 저부 표면(364)에 전기적으로 결합된다. 제2 와이어(840)는 제1 와이어(830)가 커팅 표면(412)에 전기적으로 결합되는 것과 유사한 방식으로 저부 표면(364)에 전기적으로 결합된다.
그러므로, 회로(805)가 멀티-미터(810), 제1 와이어(830), 세정된 침출된 PDC 커터(400) 및 제2 와이어(840)를 사용하여 완성된다. 전류는 제1 와이어(830)를 통해 멀티-미터(810)의 양 단자(818)로부터 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412)으로 흐를 수 있다. 전류는 그 다음에 세정된 침출된 PDC 커터(400)를 통해 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 저부 표면(364)으로 흐른다. 멀티-미터(810)가 온될 때에, 전압 차이가 커팅 표면(412)과 저부 표면(364) 사이에 존재한다. 전류는 그 다음에 제2 와이어(840)를 통해 저부 표면(364)으로부터 멀티-미터(810)의 음 단자(819)로 흐른다. 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커패시턴스 측정치는 디스플레이(816) 상에 표시되는 수치가 피크 수치에 도달되거나 소정 시간 동안 일정하게 유지될 때에 결정된다. 커패시턴스 측정 시스템(800)과 관련된 사용, 결과의 분석 그리고 다른 정보는 발명의 명칭이 "다정질 다이아몬드를 분석하기 위한 커패시턴스의 사용(Use of Capacitance to Analyze Polycrystalline Diamond)"이고 2012년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/401,188호에 기재되어 있고, 이것은 여기에 참조로 합체되어 있다.
도9는 본 발명의 또 다른 예시 실시예에 따른 커패시턴스 측정 시스템(900)의 개략도이다. 도9를 참조하면, 커패시턴스 측정 시스템(900)은 커패시턴스 측정 장치(910), 세정된 침출된 PDC 커터(400), 제1 와이어(830), 제2 와이어(840), 제1 전도성 재료(910), 제2 전도성 재료(920), 제1 절연성 재료(930), 제2 절연성 재료(940) 및 아버 프레스(Arbor Press)(950)를 포함한다. 일부 대체의 예시 실시예에서, 침출된 PDC 커터(300)(도3)가 세정된 침출된 PDC 커터(400) 대신에 사용된다. 일부 구성 요소가 커패시턴스 측정 시스템(900) 내에 포함되는 것으로서 나열되어 있지만, 추가의 구성 요소가 다른 예시 실시예에서 포함된다. 나아가, 일부 구성 요소가 커패시턴스 측정 시스템(900) 내에 포함되는 것으로서 나열되어 있지만, 나열된 구성 요소와 유사한 기능을 갖는 대체의 구성 요소가 대체의 예시 실시예에서 사용된다. 추가로, 아래에 제공되는 설명은 세정된 침출된 PDC 커터(400)를 참조하여 제공되었지만, PCD 커팅 테이블(410)(도4) 단독 등의 상이한 구성 요소 또는 또 다른 형태의 침출된 또는 세정된 침출된 다정질 조직을 포함하는 다른 구성 요소가 세정된 침출된 PDC 커터(400) 대신에 사용된다. 커패시턴스 측정 장치(810), 세정된 침출된 PDC 커터(400), 제1 와이어(830) 및 제2 와이어(840)는 이전에 설명되었고, 간략화를 위해 여기에서 재차 반복되지 않을 것이다.
제1 전도성 재료(910) 및 제2 전도성 재료(920)는 일부의 예시 실시예에서 서로 유사하지만, 다른 예시 실시예에서 상이하다. 하나의 예시 실시예에 따르면, 전도성 재료(910, 920)는 알루미늄 포일을 사용하여 제조되지만; 다른 적절한 전도성 재료가 사용될 수 있다. 제1 전도성 재료(910)는 커팅 표면(412) 위에서 인접하게 그리고 그와 접촉 상태로 위치된다. 제2 전도성 재료(920)는 저부 표면(364) 아래에서 인접하게 그리고 그와 접촉 상태로 위치된다. 제1 전도성 재료(910) 및 제2 전도성 재료(920)는 제1 와이어(830) 및 제2 와이어(840)가 각각 전기 접촉을 이루는 영역을 제공한다. 추가로, 제1 전도성 재료(910) 및 제2 전도성 재료(920)는 각각 커팅 표면(412) 및 저부 표면(364)과의 접촉 저항을 최소화하는 것을 돕고, 이것은 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것이다. 일부의 예시 실시예에서, 제1 전도성 재료(910) 및 제2 전도성 재료(920)는 동일한 형상 및 크기를 갖지만; 다른 예시 실시예에서, 전도성 재료(910, 920) 중 하나가 다른 전도성 재료(910, 920)와 상이한 형상 및/또는 크기를 갖는다.
제1 절연성 재료(930) 및 제2 절연성 재료(940)는 일부의 예시 실시예에서 서로 유사하지만, 다른 예시 실시예에서 상이하다. 하나의 예시 실시예에 따르면, 절연성 재료(930, 940)는 종이를 사용하여 제조되지만; 고무 등의 다른 적절한 절연성 재료가 사용될 수 있다. 제1 절연성 재료(930)는 제1 전도성 재료(910) 위에서 인접하게 그리고 그와 접촉 상태로 위치된다. 제2 절연성 재료(940)는 제2 전도성 재료(920) 아래에서 인접하게 그리고 그와 접촉 상태로 위치된다. 제1 절연성 재료(930) 및 제2 절연성 재료(940)는 단지 회로(905)를 통한 직류 흐름에 대한 배리어(barrier)를 제공하고, 이것은 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것이다. 일부의 예시 실시예에서, 제1 절연성 재료(930) 및 제2 절연성 재료(940)는 동일한 형상 및 크기를 갖지만; 다른 예시 실시예에서, 절연성 재료(930, 940) 중 하나가 다른 절연성 재료(930, 940)와 상이한 형상 및/또는 크기를 갖는다. 추가로, 일부의 예시 실시예에서, 절연성 재료(930, 940)는 그 대응 전도성 재료(910, 920)보다 크기 면에서 크다. 그러나, 절연성 재료(930, 940) 중 1개 이상이 대체의 예시 실시예에서 그 대응 전도성 재료(910, 920)와 약간 상이하다.
아버 프레스(950)는 상부 판(952) 및 기부 판(954)을 포함한다. 상부 판(952)은 기부 판(954) 위에 위치되고, 기부 판(954)을 향해 이동 가능하다. 다른 예시 실시예에서, 기부 판(954)은 상부 판(952)을 향해 이동 가능하다. 제1 절연성 재료(930), 제1 전도성 재료(910), 세정된 침출된 PDC 커터(400), 제2 전도성 재료(920) 및 제2 절연성 재료(940)는 제2 절연성 재료(940)가 기부 판(954) 위에서 인접하게 그리고 그와 접촉 상태로 위치되도록 상부 판(952)과 기부 판(954) 사이에 위치된다. 상부 판(952)은 상부 판(952)의 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412) 상으로 하향 하중(953)을 가할 때까지 기부 판(954)을 향해 이동된다. 하향 하중(953)이 가해질 때에, 제1 전도성 재료(910)는 거칠고 매우 강성인 커팅 표면(412)에 따라 변형되고, 그에 의해 제1 전도성 재료(910)와 커팅 표면(412) 사이의 접촉 저항을 최소화하고, 커패시턴스 측정 일관성을 크게 개선한다. 이 때에, 기부 판(954)은 또한 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 저부 표면(364) 상으로 상향 하중(955)을 가한다. 상향 하중(955)이 가해질 때에, 제2 전도성 재료(920)는 거칠고 매우 강성인 저부 표면(364)에 따라 변형되고, 그에 의해 제2 전도성 재료(920)와 저부 표면(364) 사이의 접촉 저항을 최소화하고, 커패시턴스 측정 일관성을 크게 개선한다. 일부의 예시 실시예에서, 하향 하중(953)은 상향 하중(955)과 동일하다. 하향 하중(953) 및 상향 하중(955)은 약 45 ㎏(100 파운드)이지만; 이들 하중(953, 955)은 약 0.9 ㎏(2 파운드) 내지 약 임계 하중의 범위 내에 있다. 임계 하중은 그에 가해질 때에 세정된 침출된 PDC 커터(400)가 손상되는 하중이다.
하나의 예시 실시예에서, 제2 절연성 재료(940)는 기부 판(954) 상에 위치되고, 제2 전도성 재료(920)는 제2 절연성 재료(940) 상에 위치되고, 세정된 침출된 PDC 커터(400)는 제2 전도성 재료(920) 상에 위치되고, 제1 전도성 재료(910)는 세정된 침출된 PDC 커터(400) 상에 위치되고, 제1 절연성 재료(930)는 제1 전도성 재료(910) 상에 위치된다. 상부 판(952)은 하향 하중(953)이 세정된 침출된 PDC 커터(400) 상으로 가해질 때까지 제1 절연성 재료(930)를 향해 이동된다. 대체의 예시 실시예에서, 상부 판(952)이 기부 판(954)을 향해 이동되기 전에, 제1 절연성 재료(930) 및 제1 전도성 재료(910) 등의 1개 이상의 구성 요소가 상부 판(952)에 결합된다. 아버 프레스(950)가 커패시턴스 측정 시스템(900)에서 사용되지만, 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412) 및 저부 표면(364)의 각각에 동일한 대향 하중을 전달할 수 있는 다른 장비가 다른 예시 실시예에서 사용될 수 있다.
제1 와이어(830)의 일단부가 멀티-미터(810)의 양 단자(818)에 전기적으로 결합되고, 한편 제1 와이어(830)의 대향 단부는 제1 전도성 재료(910)에 전기적으로 결합되고, 이것은 그에 의해 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412)에 전기적으로 결합된다. 하나의 예시 실시예에서, 클램프(990)가 제1 전도성 재료(910)에 제1 와이어(830)를 결합시키는 제1 와이어(830)의 대향 단부에 결합된다. 제2 와이어(840)의 일단부가 멀티-미터(810)의 음 단자(819)에 전기적으로 결합되고, 한편 제2 와이어(840)의 대향 단부는 제2 전도성 재료(920)에 전기적으로 결합되고, 이것은 그에 의해 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 저부 표면(364)에 전기적으로 결합된다. 하나의 예시 실시예에서, 클램프(990)와 유사한 (도시되지 않은) 클램프가 제2 전도성 재료(920)에 제2 와이어(840)를 결합시키는 제2 와이어(840)의 대향 단부에 결합된다. 그러므로, 회로(905)는 멀티-미터(810), 제1 와이어(830), 제1 전도성 재료(910), 세정된 침출된 PDC 커터(400), 제2 전도성 재료(920) 및 제2 와이어(840)를 사용하여 완성된다. 전류는 제1 와이어(830) 및 제1 전도성 재료(910)를 통해 멀티-미터(810)의 양 단자(818)로부터 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커팅 표면(412)으로 흐를 수 있다. 전류는 그 다음에 세정된 침출된 PDC 커터(400)를 통해 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 저부 표면(364)으로 흐른다. 멀티-미터(810)가 온될 때에, 전압 차이가 커팅 표면(412)과 저부 표면(364) 사이에 존재한다. 전류는 그 다음에 제2 전도성 재료(920) 및 제2 와이어(840)를 통해 저부 표면(364)으로부터 멀티-미터(810)의 음 단자(819)로 흐른다. 제1 절연성 재료(930) 및 제2 절연성 재료(940)는 전류가 아버 프레스(950) 내로 흐르는 것을 방지한다. 세정된 침출된 PDC 커터(400)의 커패시턴스 측정치는 디스플레이(816) 상에 표시되는 수치가 피크 수치에 도달되거나 소정 시간 동안 일정하게 유지될 때에 결정된다. 커패시턴스 측정 시스템(900)과 관련된 사용, 결과의 분석 그리고 다른 정보는 발명의 명칭이 "다정질 다이아몬드를 분석하기 위한 커패시턴스의 사용"이고 2012년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/401,188호에 기재되어 있고, 이것은 여기에 참조로 합체되어 있다.
도8을 재차 참조하면, 부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 750으로 진행된다. 단계 750에서, 커패시턴스 수치가 안정된 하한 커패시턴스 수치에 있을 때까지, 세정된 침출된 PDC 커터로부터 부산물 재료의 적어도 일부의 제거 그리고 세정된 침출된 PDC 커터 중 적어도 1개에 대한 적어도 1개의 커패시턴스 수치의 측정이 계속된다. 부산물 재료의 적어도 일부의 제거는 단계 730을 참조하여 설명되었고, 커패시턴스 수치의 측정은 단계 740을 참조하여 설명되었다. 안정된 하한 커패시턴스 수치는 측정된 커패시턴스 수치가 세정된 침출된 PDC 커터로부터의 부산물 재료의 추가의 제거 즉 세정된 침출된 PDC 커터의 추가의 세정 시에 추가로 감소되지 않는 세정된 침출된 PDC 커터의 커패시턴스 수치이다. 안정된 하한 커패시턴스 수치가 도10에 도시되어 있다.
도10은 예시 실시예에 따른 상이한 세정 사이클로 복수개의 침출된 및/또는 세정된 커터(300, 400)에 대한 측정된 커패시턴스 수치(1011)를 보여주는 데이터 분포 차트(1000)이다. 도10을 참조하면, 데이터 분포 차트(1000)는 커터 번호 축(1020) 및 커패시턴스 축(1010)을 포함한다. 커터 번호 축(1020)은 세정 사이클 번호(1023)에 따라 시험되는 커터(1022)의 번호를 포함한다. 도시된 것과 같이, 제1 세트의 커터 번호(1024)로부터 부산물 재료(398)(도4)가 세정되지 않았고, 제2 세트의 커터 번호(1025)로부터 제1 세정 사이클(1027)을 통해 부산물 재료(398)(도4)가 세정되었고, 제3 세트의 커터 번호(1026)로부터 제2 세정 사이클(1028)을 통해 부산물 재료(398)(도4)가 세정되었다. 커패시턴스 축(1010)은 측정된 커패시턴스(1011)에 대한 수치를 포함한다. 커패시턴스 데이터 지점(1030)이 커패시턴스 측정 시스템(400)(도4), 커패시턴스 측정 시스템(500)(도5) 또는 유사한 형태의 시스템을 사용하여 침출된 및/또는 세정된 커터(300, 400) 또는 침출된 및/또는 세정된 구성 요소의 커패시턴스를 측정함으로써 얻어진다. 각각의 커터 번호(1022)에 대한 각각의 커패시턴스 데이터 지점(1030)이 그 각각의 세정 사이클 번호(1023)와 함께 데이터 분포 차트(1000) 상에 플롯된다. 각각의 커터 번호(1022)는 복수회 측정되는 그 커패시턴스를 갖는다. 일부의 예시 실시예에서, 5개의 커패시턴스 데이터 지점(1030)이 각각의 커터 번호(1022)에 대해 얻어지지만, 측정 횟수는 다른 예시 실시예에서 약간 상이하다. 일부의 예시 실시예에서, 제25 백분위수 마킹(1050), 제50 백분위수 마킹(1052)(또는 평균) 그리고 제75 백분위수 마킹(1054)이 각각의 커터 번호(1022)에 대해 분포 차트(1000)에 도시되어 있다. 제25 백분위수 마킹(1050)과 제75 백분위수 마킹(1054) 사이의 영역은 음영 처리되어 있다. 데이터 분포의 크기는 이러한 데이터 분포 차트(1000)를 사용하여 확인되고, 각각의 커터 번호(1022)에 대한 최고 및 최저 커패시턴스 측정치(1011) 사이의 차이, 제25 백분위수 마킹(1050)과 제75 백분위수 마킹(1054) 사이의 범위 또는 데이터 분포 차트(1000)로부터 수행되는 일부의 유사한 관찰 중 1개 이상일 수 있다.
도10에 따르면, 아직 세정되지 않은 제1 세트의 커터 번호(1024)는 부산물 제거 장치(500)(도5) 또는 부산물 제거 장치(600)(도6)를 사용하여 1시간 동안 1회 세정된 제2 세트의 커터 번호(1025)보다 큰 커패시턴스 수치(1011)의 데이터 분포를 나타낸다. 나아가, 부산물 제거 장치(500)(도5) 또는 부산물 제거 장치(600)(도6)를 사용하여 1시간 동안 1회 세정된 제2 세트의 커터 번호(1025)는 부산물 제거 장치(500)(도5) 또는 부산물 제거 장치(600)(도6)를 사용하여 또 다른 1시간 동안 재차 세정된 제3 세트의 커터 번호(1026)보다 큰 커패시턴스 수치(1011)의 데이터 분포를 나타낸다. 제3 세트의 커터 번호(1026)는 최소이거나 무시 가능한 크기의 커패시턴스 수치(1011)의 데이터 분포를 나타낸다. 이와 같이, 제3 세트의 커터 번호(1026)의 커패시턴스 수치(1011)는 이러한 예시 실시예에서 안정된 하한 커패시턴스 수치(1029)이다. 그러나, 제3 세트의 커터 번호(1026)가 추가의 세정 사이클을 경험하면, (도시되지 않은) 제4 세트의 커터 번호의 커패시턴스 수치(1011)는 안정된 하한 커패시턴스 수치일 수 있을 것이다. 안정된 하한 커패시턴스 수치(1029)가 도달될 때에 즉 커패시턴스 수치(1011)의 데이터 분포가 최소 상태 내지 없는 상태일 때에, 세정된 침출된 PDC 커터(400)는 효과적으로 세정되고, 이처럼 검증된다.
도7을 재차 참조하면, 부산물 재료 제거 검증 방법(700)은 단계 760으로 진행된다. 단계 760에서, 부산물 재료 제거 검증 방법(700)이 종료된다.
도11은 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치(1100)의 단면도이다. 부산물 제거 장치(1100)는 침지 탱크(520)의 공동(526)이 부산물 제거 장치(1100) 내의 리드(1190)에 의해 덮인다는 점을 제외하면 부산물 제거 장치(500)(도5)와 유사하다. 일부의 예시 실시예에서, 리드(1190)는 공동(526)에 밀봉을 제공하고, 그에 의해 공동(526)이 가압되게 하고 세정 유체(530)가 100℃ 위의 온도 등의 더 높은 온도에서 가열되게 한다. 이들 더 높은 온도는 부산물 재료(398)(도3)의 세정 속도를 상승시킨다. 리드(1190)와 침지 탱크(520) 사이에 위치되는 (도시되지 않은) 개스킷(gasket)이 밀봉을 제공하는 것을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 밀봉된 리드(1190) 및 침지 탱크(520)는 가압 가능한 용기(1110)를 집합적으로 형성한다. 리드(1190)를 사용하는 예시 실시예에서, 전원(560)은 클램프(1130)를 거쳐 리드(1190)에 결합될 수 있거나, 가압 용기(1110)가 변환기(550)에 전원(560)을 전기적으로 결합시키기 위해 (도시되지 않은) 포트를 제공하기만 하면 가압 가능한 용기(1110) 외부측에 위치될 수 있거나, 변환기(550)와 합체될 수 있다. 위에서 도5를 참조하여 설명된 것과 같은 다른 예시 실시예 및/또는 변형예가 이러한 예시 실시예에 적용 가능하다.
도12는 또 다른 예시 실시예에 따른 부산물 제거 장치(1200)의 단면도이다. 부산물 제거 장치(1200)는 침지 탱크(520)의 공동(526)이 부산물 제거 장치(1200) 내의 리드(1190)에 의해 덮인다는 점을 제외하면 부산물 제거 장치(600)(도6)와 유사하다. 일부의 예시 실시예에서, 리드(1190)는 공동(526)에 밀봉을 제공하고, 그에 의해 공동(526)이 가압되게 하고 세정 유체(530)가 100℃ 위의 온도 등의 더 높은 온도에서 가열되게 한다. 이들 더 높은 온도는 부산물 재료(398)(도3)의 세정 속도를 상승시킨다. 리드(1190)와 침지 탱크(520) 사이에 위치되는 (도시되지 않은) 개스킷이 밀봉을 제공하는 것을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 밀봉된 리드(1190) 및 침지 탱크(520)는 가압 가능한 용기(1110)를 집합적으로 형성한다. 리드(1190)를 사용하는 예시 실시예에서, 전원(560)은 클램프(1130)를 거쳐 리드(1190)에 결합될 수 있거나, 가압 용기(1110)가 변환기(550)에 전원(560)을 전기적으로 결합시키기 위해 (도시되지 않은) 포트를 제공하기만 하면 가압 가능한 용기(1110) 외부측에 위치될 수 있거나, 변환기(550)와 합체될 수 있다. 위에서 도5를 참조하여 설명된 것과 같은 다른 예시 실시예 및/또는 변형예가 이러한 예시 실시예에 적용 가능하다.
부산물 재료 또는 촉매 금속 염이 실질적으로 없는 세정된 침출된 PDC 커터는 상승된 열적 안정성과 함께 우수한 내마모성을 갖는다. 이와 같이, 여기에서의 장치 및 방법은 침출 반응 부산물 재료의 악영향을 최소화한다.
아래의 실시양태가 또한 구현될 수 있다
양태 1. 세정된 침출된 커터이며,
기판과,
기판의 표면에 결합되는 커팅 테이블을 포함하고,
커팅 테이블은 커팅 표면, 커팅 표면의 주연부로부터 기판 표면의 주연부를 향해 연장하는 측면 표면 및 관통 형성된 다정질 조직을 포함하고, 다정질 조직은, 기판에 인접하게 위치되고, 피착되는 복수개의 촉매 재료를 포함하는 침출되지 않은 층과; 침출되지 않은 층에 인접하게 위치되고, 피착되는 1개 이상의 부산물 재료를 포함하는 침출된 층을 포함하고,
부산물 재료의 적어도 일부가 침출된 층으로부터 제거되고,
부산물 재료는 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부를 제거하는 데 사용되는 침출 공정 중에 형성되는 세정된 침출된 커터.
양태 2. 제1 양태에 있어서, 침출된 층과 침출되지 않은 층 사이의 계면은 실질적으로 평면형인 세정된 침출된 커터.
양태 3. 제1 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부분은 커팅 테이블의 측면 표면의 일부를 따라 침출된 층으로부터 제거되는 세정된 침출된 커터.
양태 4. 제3 양태에 있어서, 측면 표면의 일부는 커팅 표면의 주연부로부터 연장되는 세정된 침출된 커터.
양태 5. 제1 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부분은 침출된 층으로부터 커팅 테이블의 측면 표면의 적어도 일부를 따라 제거되는 세정된 침출된 커터.
양태 6. 제5 양태에 있어서, 측면 표면의 일부분은 커팅 표면의 주연부로부터 연장되는 세정된 침출된 커터.
양태 7. 제1 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부분은 침출된 층으로부터 커팅 테이블의 커팅 표면의 적어도 일부분을 따라 제거되는 세정된 침출된 커터.
양태 8. 제1 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부분은 침출된 층으로부터 커팅 테이블의 커팅 표면의 적어도 일부분을 따라 제거되는 세정된 침출된 커터.
양태 9. 침출된 구성요소로부터 1개 이상의 부산물 재료를 제거하는 방법이며,
커팅 표면과, 커팅 표면의 주연부로부터 떨어져 연장하는 측면 표면과, 커팅 표면과 측면 표면중 하나의 적어도 일부분에 노출된 침출된 층을 포함하는 다정질 조직을 포함하는 침출된 구성요소를 얻는 단계로서,-침출된 층은 피착된 복수의 부산물 재료를 포함하고, 부산물 재료는 침출된 구성 요소상에 수행된 침출 공정중에 형성되고, 침출 공정은 최종 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부분을 제거하는- 침출된 구성요소를 얻는 단계와,
세정 유체를 침출된 층의 적어도 일부분 둘레에 인접하게 위치시키는 단계와,
침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하고,
부산물 재료는 세정 유체 내로 용해가능한 방법.
양태 10. 제9 양태에 있어서, 침출된 요소에 변환기를 음향 결합시키는 단계를 추가로 포함하고, 변환기는 구성 요소 내로 진동을 방출하는 방법.
양태 11. 제9 양태에 있어서, 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계는 다정질 조직의 측면 표면의 일부분을 따라 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
양태 12. 제9 양태에 있어서, 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계는 다정질 조직의 측면 표면의 적어도 일부분을 따라 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
양태 13. 제9 양태에 있어서, 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계는 다정질 조직의 커팅 표면의 적어도 일부분을 따라 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
양태 14. 제9 양태에 있어서, 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계는 다정질 조직의 커팅 표면의 적어도 일부분을 따라 침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
양태 15. 제9 양태에 있어서, 다정질 조직의 측면 표면의 적어도 일부 주위에 커버링을 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
양태 16. 제9 양태에 있어서, 세정 유체는 탈염수를 포함하는 방법.
양태 17. 제9 양태에 있어서, 세정 유체를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
양태 18. 드릴 비트이며,
세정된 침출된 커터를 포함하고, 상기 세정된 침출된 커터는
기판 및 기판의 표면에 결합된 커팅 테이블을 포함하고, 커팅 테이블은 커팅 표면, 커팅 표면의 주연부로부터 기판 표면의 주연부를 향해 연장하는 측면 표면 및 관통 형성된 다정질 조직을 포함하고, 다정질 조직은, 기판에 인접하게 위치되고, 피착되는 복수개의 촉매 재료를 포함하는 침출되지 않은 층과; 침출되지 않은 층에 인접하게 위치되고, 피착되는 1개 이상의 부산물 재료를 포함하는 침출된 층을 포함하고,
부산물 재료의 적어도 일부가 침출된 층으로부터 제거되고,
부산물 재료는 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부를 제거하는 데 사용되는 침출 공정 중에 형성되는 드릴 비트.
양태 19. 제18 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부는 커팅 테이블의 측면 표면의 일부를 따라 침출된 층으로부터 제거되는 드릴 비트.
양태 20. 제18 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부는 커팅 테이블의 커팅 표면의 적어도 일부를 따라 침출된 층으로부터 제거되는 드릴 비트.
양태 21. 제18 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부는 커팅 테이블의 측면 표면의 적어도 일부를 따라 침출된 층으로부터 제거되는 드릴 비트.
양태 22. 제18 양태에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부는 커팅 테이블의 커팅 표면의 적어도 일부를 따라 침출된 층으로부터 제거되는 드릴 비트.
각각의 예시 실시예가 상세하게 설명되었지만, 하나의 실시예에 적용 가능한 임의의 특징 및 변형이 다른 실시예에 또한 적용 가능한 것으로 해석되어야 한다. 나아가, 본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이들 설명은 제한의 의미로 해석되지 않아야 한다. 개신된 실시예의 다양한 변형 그리고 또한 본 발명의 대체 실시예는 예시 실시예의 설명을 참조하면 당업에게 명확해질 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예는 본 발명의 동일한 목적을 수행하는 다른 구조 또는 방법을 변형 또는 설계하는 기초 사항으로서 쉽게 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 이러한 등가 구성은 첨부된 특허청구범위 내에 기재된 것과 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는다는 것이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 그러므로, 특허청구범위는 본 발명의 범주 내에 속하는 임의의 이러한 변형예 또는 실시예를 포함하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (23)

  1. 부산물 제거 장치이며,
    기부 그리고 실질적으로 기부의 주변부 주위에서 그리고 그로부터 멀리 연장되는 벽을 포함하고, 내부에 공동을 형성하는, 탱크와;
    공동 내에 위치되는 세정 유체와;
    다정질 조직을 포함하는 구성 요소로서, 다정질 조직은 침출된 층 그리고 침출된 층에 인접하게 위치되는 침출되지 않은 층을 포함하고, 침출된 층은 침출되지 않은 층보다 낮은 농도의 촉매 재료를 갖고, 침출된 층은 피착되는 복수개의 부산물 재료를 포함하는, 구성 요소
    를 포함하고,
    침출된 층의 적어도 일부가 세정 유체 내에 침지되고,
    부산물 재료의 적어도 일부가 세정 유체 내로 용해 가능한,
    부산물 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 구성 요소에 음향 결합되는 변환기를 추가로 포함하고, 변환기는 구성 요소 내로 진동을 방출하는, 부산물 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서, 변환기는 구성 요소의 표면에 결합되는 부산물 제거 장치.
  4. 제2항에 있어서, 변환기는 탱크에 결합되는 부산물 제거 장치.
  5. 제2항에 있어서, 변환기는 세정 유체 내로 침지되는 부산물 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서, 구성 요소는 커터를 포함하고, 커터는 상부 표면 및 저부 표면을 갖는 기판 그리고 기판의 상부 표면에 결합되는 커팅 테이블을 포함하고, 커팅 테이블은 다정질 조직을 포함하는, 부산물 제거 장치.
  7. 제6항에 있어서, 커터의 원주 표면의 적어도 일부를 포위하는 커버링을 추가로 포함하고, 원주 표면의 일부는 적어도 상부 표면으로부터 저부 표면을 향해 연장되는, 부산물 제거 장치.
  8. 제1항에 있어서, 세정 유체는 탈염수 및 탈염수 용액 중 적어도 1개를 포함하는 부산물 제거 장치.
  9. 제1항에 있어서, 탱크에 결합되고 공동을 포위하는 리드를 추가로 포함하는 부산물 제거 장치.
  10. 세정된 침출된 커터이며,
    기판과;
    기판의 표면에 결합되는 커팅 테이블로서, 커팅 테이블은 다정질 조직을 포함하고, 다정질 조직은,
    기판에 인접하게 위치되고, 피착되는 복수개의 촉매 재료를 포함하는 침출되지 않은 층과;
    침출되지 않은 층에 인접하게 위치되고, 피착되는 1개 이상의 부산물 재료를 포함하는 침출된 층을 포함하는,
    커팅 테이블을 포함하고,
    부산물 재료의 적어도 일부가 침출된 층으로부터 제거되고,
    부산물 재료는 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부를 제거하는 데 사용되는 침출 공정으로부터 형성되는,
    세정된 침출된 커터.
  11. 제10항에 있어서, 기판의 표면은 비-평면형인 세정된 침출된 커터.
  12. 제10항에 있어서, 부산물 재료는 촉매 재료의 염이고, 탈염수 내에서 용해 가능한, 세정된 침출된 커터.
  13. 적어도 침출된 층을 갖는 침출된 구성 요소로부터 1개 이상의 부산물 재료를 제거하는 방법이며,
    침출된 층은 피착되는 복수개의 부산물 재료를 포함하고, 상기 방법은,
    내부에 공동을 형성하는 탱크를 얻는 단계와;
    공동의 적어도 일부 내에 세정 유체를 위치시키는 단계와;
    세정 유체 내에 침출된 구성 요소의 침출된 층의 적어도 일부를 위치시키는 단계로서, 침출된 구성 요소는 다정질 조직을 포함하고, 다정질 조직은 적어도 침출된 층을 포함하고, 침출된 층은 피착되는 복수개의 부산물 재료를 포함하고, 부산물 재료는 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부를 제거하는 침출 공정 중에 형성되는, 단계와;
    침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계
    를 포함하고,
    부산물 재료는 세정 유체 내에서 용해 가능한,
    방법.
  14. 제13항에 있어서, 구성 요소에 변환기를 음향 결합시키는 단계를 추가로 포함하고, 변환기는 구성 요소 내로 진동을 방출하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 변환기는 세정 유체 내로 침지되는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 구성 요소는 커터를 포함하고, 커터는 상부 표면 및 저부 표면을 갖는 기판 그리고 기판의 상부 표면에 결합되는 커팅 테이블을 포함하고, 커팅 테이블은 다정질 조직을 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 커터의 원주 표면의 적어도 일부 주위에 커버링을 위치시키는 단계를 추가로 포함하고, 원주 표면의 일부는 적어도 상부 표면으로부터 저부 표면을 향해 연장되고, 커버링의 일부가 세정 유체 내로 침지되는, 방법.
  18. 제13항에 있어서, 세정 유체는 탈염수를 포함하는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 세정 유체를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 다정질 조직의 침출된 층 내로부터 1개 이상의 부산물 재료를 제거하는 효과를 결정하는 방법이며,
    1개 이상의 침출된 구성 요소를 얻는 단계로서, 각각의 침출된 구성 요소는 다정질 조직을 포함하고, 다정질 조직은 적어도 침출된 층을 포함하고, 침출된 층은 피착되는 1개 이상의 부산물 재료를 포함하고, 부산물 재료는 침출된 층으로부터 촉매 재료의 적어도 일부를 제거하는 침출 공정 중에 형성되는, 단계와;
    침출된 층으로부터 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하고, 그에 의해 세정된 침출된 구성 요소를 형성하는, 단계와;
    세정된 침출된 구성 요소의 각각에 대해 적어도 1개의 커패시턴스 수치를 측정하는 단계와;
    세정된 침출된 구성 요소의 각각에 대한 커패시턴스 수치가 안정된 하한 커패시턴스 수치에 있을 때까지 침출된 층으로부터의 부산물 재료의 적어도 일부의 제거 그리고 세정된 침출된 구성 요소의 각각에 대한 적어도 1개의 커패시턴스 수치의 측정을 계속하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 침출된 구성 요소의 각각에 대해 적어도 1개의 커패시턴스 수치를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계는,
    세정 유체 내로 침출된 층의 적어도 일부를 삽입하는 단계와;
    세정 유체 내로 부산물 재료의 적어도 일부를 용해시키는 단계
    를 포함하고,
    세정 유체는 탈염수를 포함하는,
    방법.
  23. 제22항에 있어서, 부산물 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계는 세정 유체를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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