RU2012106424A - Упрочненные алмазами режущие элементы, снабженный ими буровой инструмент и способ их изготовления - Google Patents

Упрочненные алмазами режущие элементы, снабженный ими буровой инструмент и способ их изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2012106424A
RU2012106424A RU2012106424/03A RU2012106424A RU2012106424A RU 2012106424 A RU2012106424 A RU 2012106424A RU 2012106424/03 A RU2012106424/03 A RU 2012106424/03A RU 2012106424 A RU2012106424 A RU 2012106424A RU 2012106424 A RU2012106424 A RU 2012106424A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
diamond
transition layer
layer
phase
Prior art date
Application number
RU2012106424/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2530105C2 (ru
Inventor
Дэнни Э. СКОТТ
Николас Дж. ЛАЙОНС
Original Assignee
Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бейкер Хьюз Инкорпорейтед filed Critical Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Publication of RU2012106424A publication Critical patent/RU2012106424A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2530105C2 publication Critical patent/RU2530105C2/ru

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/10Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C26/00Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2204/00End product comprising different layers, coatings or parts of cermet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

1. Режущий элемент для использования в бурении подземных пород, содержащий:подложку;по меньшей мере один переходной слой, прикрепленный к подложке и включающий непрерывную первую матричную фазу и дискретную первую алмазную фазу, диспергированную в первой матричной фазе, причем объемное содержание первой алмазной фазы в по меньшей мере одном переходном слое составляет примерно 50% или менее; ирабочий слой, прикрепленный к по меньшей мере одному переходному слою с его стороны, противоположной подложке, и включающий непрерывную вторую матричную фазу и дискретную вторую алмазную фазу, диспергированную во второй матричной фазе, причем объемное содержание второй алмазной фазы в рабочем слое составляет по меньшей мере примерно 50%, и объемное содержание второй алмазной фазы в рабочем слое превышает объемное содержание первой алмазной фазы в по меньшей мере одном переходном слое, и в рабочем слое по меньшей мере по существу отсутствует поликристаллический алмазный материал.2. Режущий элемент по п.1, в котором каждый из переходного слоя и рабочего слоя дополнительно включает другую дискретную твердую фазу.3. Режущий элемент по п.1, в котором по меньшей мере один переходной слой включает первый переходной слой и второй переходной слой, причем первый переходной слой прикреплен непосредственно к подложке, второй переходной слой расположен между первым переходным слоем и рабочим слоем и прикреплен непосредственно к ним, и имеет объемное содержание алмаза больше, чем первый переходной слой.4. Режущий элемент по п.3, в котором объемное содержание алмаза в первом переходном слое составляет примерно от 10 до 37%, а объемное сод�

Claims (20)

1. Режущий элемент для использования в бурении подземных пород, содержащий:
подложку;
по меньшей мере один переходной слой, прикрепленный к подложке и включающий непрерывную первую матричную фазу и дискретную первую алмазную фазу, диспергированную в первой матричной фазе, причем объемное содержание первой алмазной фазы в по меньшей мере одном переходном слое составляет примерно 50% или менее; и
рабочий слой, прикрепленный к по меньшей мере одному переходному слою с его стороны, противоположной подложке, и включающий непрерывную вторую матричную фазу и дискретную вторую алмазную фазу, диспергированную во второй матричной фазе, причем объемное содержание второй алмазной фазы в рабочем слое составляет по меньшей мере примерно 50%, и объемное содержание второй алмазной фазы в рабочем слое превышает объемное содержание первой алмазной фазы в по меньшей мере одном переходном слое, и в рабочем слое по меньшей мере по существу отсутствует поликристаллический алмазный материал.
2. Режущий элемент по п.1, в котором каждый из переходного слоя и рабочего слоя дополнительно включает другую дискретную твердую фазу.
3. Режущий элемент по п.1, в котором по меньшей мере один переходной слой включает первый переходной слой и второй переходной слой, причем первый переходной слой прикреплен непосредственно к подложке, второй переходной слой расположен между первым переходным слоем и рабочим слоем и прикреплен непосредственно к ним, и имеет объемное содержание алмаза больше, чем первый переходной слой.
4. Режущий элемент по п.3, в котором объемное содержание алмаза в первом переходном слое составляет примерно от 10 до 37%, а объемное содержание алмаза во втором переходном слое составляет примерно от 37 до 63%.
5. Режущий элемент по п.1, в котором каждая из первой матричной фазы по меньшей мере одного переходного слоя и второй матричной фазы рабочего слоя содержит сплав металла на основе по меньшей мере одного из железа, кобальта и никеля, причем этот сплав металла включает по меньшей мере один компонент для понижения температуры плавления и имеет одну из температуры плавления и температуры затвердевания примерно 1200º или менее.
6. Режущий элемент по п.1, в котором подложка имеет в целом цилиндрический корпус с куполообразным концом, причем по меньшей мере один переходной слой и рабочий слой расположены на поверхности куполообразного конца в целом цилиндрического корпуса.
7. Режущий элемент по п.1, в котором по меньшей мере одна из дискретной первой алмазной фазы и дискретной второй алмазной фазы содержит множество частиц алмаза, формируя градиент концентрации частиц алмаза в по меньшей мере одном из по меньшей мере одного переходного слоя и рабочего слоя.
8. Режущий элемент по п.1, в котором по меньшей мере одна из дискретной первой алмазной фазы и дискретной второй алмазной фазы содержит множество частиц алмаза, формируя градиент среднего размера частиц алмаза в по меньшей мере одном из по меньшей мере одного переходного слоя и рабочего слоя.
9. Режущий элемент по п.1, в котором по меньшей мере одна из дискретной первой алмазной фазы и дискретной второй алмазной фазы содержит множество гранулированных алмазов.
10. Режущий элемент по любому из пп.1-9, в котором объемное содержание второй алмазной фазы в рабочем слое составляет примерно 75% или менее.
11. Буровой инструмент, включающий корпус и по меньшей мере один режущий элемент в соответствии с любым из пп.1-9, установленный на корпусе.
12. Буровой инструмент по п.11, в котором корпус включает шарошку долота роторного бурения.
13. Способ изготовления режущего элемента для использования в бурении подземных пород, при осуществлении которого:
смешивают первое множество дискретных алмазных кристаллов с первым множеством частиц матрицы, каждая из которых содержит первый материал металлической матрицы, для формирования первой смеси твердого вещества, и составляют первую смесь так, что первое множество дискретных алмазных кристаллов составляет по объему примерно 50% или менее твердого вещества первой смеси;
смешивают второе множество дискретных алмазных кристаллов со вторым множеством частиц матрицы, каждая из которых содержит второй материал металлической матрицы, для формирования второй смеси твердого вещества, и составляют вторую смесь так, что второе множество дискретных алмазных кристаллов составляет по объему по меньшей мере примерно 50% твердого вещества второй смеси;
спекают первую смесь для формирования переходного слоя, включающего первое множество дискретных алмазных кристаллов, диспергированных в непрерывной первой матричной фазе, сформированной из первого множества частиц матрицы;
спекают вторую смесь для формирования рабочего слоя, в котором по меньшей мере по существу отсутствует поликристаллический алмазный материал и который включает второе множество дискретных алмазных кристаллов, диспергированных в непрерывной второй матричной фазе, сформированной из второго множества частиц матрицы;
прикрепляют переходной слой к подложке; и
прикрепляют рабочий слой к переходному слою с его стороны, противоположной подложке.
14. Способ по п.13, в котором при прикреплении рабочего слоя к переходному слою приводят в соприкосновение первую смесь с прилегающей второй смесью, и одновременно спекают первую смесь для формирования переходного слоя и спекают вторую смесь для формирования рабочего слоя, когда первая смесь соприкасается со второй смесью.
15. Способ по п.14, в котором при прикреплении переходного слоя к подложке приводят в соприкосновение первую смесь с подложкой, и спекают первую смесь для формирования переходного слоя, когда первая смесь соприкасается с подложкой.
16. Способ по п.15, в котором при прикреплении переходного слоя к подложке приводят в соприкосновение первую смесь со смесью исходных веществ подложки, и одновременно спекают первую смесь для формирования переходного слоя и спекают смесь исходных веществ подложки для формирования подложки, когда первая смесь соприкасается со смесью исходных веществ подложки.
17. Способ по любому из пп.13-16, в котором при спекании второй смеси для формирования рабочего слоя, спекают вторую смесь при давлении по меньшей мере примерно 5,0 ГПа и температуре по меньшей мере примерно 1500ºС в течение менее примерно 1 минуты.
18. Способ по любому из пп.13-16, в котором при спекании второй смеси для формирования рабочего слоя, спекают вторую смесь при давлении ниже примерно 1,0 ГПа и температуре ниже примерно 1100ºС.
19. Способ по любому из пп.13-16, в котором при спекании второй смеси для формирования рабочего слоя, спекают вторую смесь при давлении ниже примерно 10,0 МПа и температуре ниже примерно 1000ºС.
20. Способ по любому из пп.13-16, в котором дополнительно прикрепляют режущий элемент к корпусу бурового инструмента.
RU2012106424/03A 2009-07-23 2010-07-16 Упрочненные алмазами режущие элементы, снабженный ими буровой инструмент и способ их изготовления RU2530105C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/508,440 2009-07-23
US12/508,440 US8292006B2 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Diamond-enhanced cutting elements, earth-boring tools employing diamond-enhanced cutting elements, and methods of making diamond-enhanced cutting elements
PCT/US2010/042341 WO2011011290A2 (en) 2009-07-23 2010-07-16 Diamond-enhanced cutting elements, earth-boring tools employing diamond-enhanced cutting elements, and methods of making diamond-enhanced cutting elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012106424A true RU2012106424A (ru) 2013-08-27
RU2530105C2 RU2530105C2 (ru) 2014-10-10

Family

ID=43496307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106424/03A RU2530105C2 (ru) 2009-07-23 2010-07-16 Упрочненные алмазами режущие элементы, снабженный ими буровой инструмент и способ их изготовления

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8292006B2 (ru)
EP (1) EP2456945B1 (ru)
BR (1) BR112012001543A2 (ru)
RU (1) RU2530105C2 (ru)
WO (1) WO2011011290A2 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7866418B2 (en) 2008-10-03 2011-01-11 Us Synthetic Corporation Rotary drill bit including polycrystalline diamond cutting elements
US9315881B2 (en) 2008-10-03 2016-04-19 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond, polycrystalline diamond compacts, methods of making same, and applications
US8297382B2 (en) 2008-10-03 2012-10-30 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compacts, method of fabricating same, and various applications
US8292006B2 (en) * 2009-07-23 2012-10-23 Baker Hughes Incorporated Diamond-enhanced cutting elements, earth-boring tools employing diamond-enhanced cutting elements, and methods of making diamond-enhanced cutting elements
US20110061944A1 (en) 2009-09-11 2011-03-17 Danny Eugene Scott Polycrystalline diamond composite compact
RU2576406C2 (ru) * 2009-12-28 2016-03-10 Тойо Тансо Ко., Лтд. Покрытый карбидом тантала углеродный материал и способ его изготовления
US8875591B1 (en) * 2011-01-27 2014-11-04 Us Synthetic Corporation Methods for measuring at least one rheological property of diamond particles
US8727046B2 (en) 2011-04-15 2014-05-20 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compacts including at least one transition layer and methods for stress management in polycrsystalline diamond compacts
US20140060937A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Diamond Innovations, Inc. Polycrystalline diamond compact coated with high abrasion resistance diamond layers
US10315175B2 (en) 2012-11-15 2019-06-11 Smith International, Inc. Method of making carbonate PCD and sintering carbonate PCD on carbide substrate
US9328565B1 (en) 2013-03-13 2016-05-03 Us Synthetic Corporation Diamond-enhanced carbide cutting elements, drill bits using the same, and methods of manufacturing the same
IL276423B2 (en) 2013-09-04 2024-05-01 Berg Llc Pharmaceutical preparations containing coenzyme Q10 for use in cancer treatment
US10174561B2 (en) * 2013-11-08 2019-01-08 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond cutting elements with transition zones and downhole cutting tools incorporating the same
JP6641925B2 (ja) 2014-11-27 2020-02-05 三菱マテリアル株式会社 掘削チップおよび掘削ビット
RU2625832C1 (ru) * 2016-06-28 2017-07-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Буровое долото, армированное алмазными режущими элементами
US10577870B2 (en) * 2018-07-27 2020-03-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting elements configured to reduce impact damage related tools and methods—alternate configurations
US20210322339A1 (en) 2019-11-20 2021-10-21 Berg Llc Combination therapy of coenzyme q10 and radiation for treatment of glioma
JP2021098250A (ja) * 2019-12-20 2021-07-01 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 研磨シート及び研磨方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4525178A (en) 1984-04-16 1985-06-25 Megadiamond Industries, Inc. Composite polycrystalline diamond
US4694918A (en) 1985-04-29 1987-09-22 Smith International, Inc. Rock bit with diamond tip inserts
DE3685083D1 (de) 1985-10-18 1992-06-04 Smith International Gesteinsbohrer mit verschleissbestaendigen einsaetzen.
US5304342A (en) * 1992-06-11 1994-04-19 Hall Jr H Tracy Carbide/metal composite material and a process therefor
US5370195A (en) 1993-09-20 1994-12-06 Smith International, Inc. Drill bit inserts enhanced with polycrystalline diamond
RU2167262C2 (ru) * 1995-08-03 2001-05-20 Дрессер Индастриз, Инк. Наплавка твердым сплавом с покрытыми алмазными частицами (варианты), присадочный пруток для наплавки твердым сплавом, способ наплавки твердым сплавом (варианты), коническое шарошечное долото для вращательного бурения (варианты), коническая шарошка
US5641921A (en) 1995-08-22 1997-06-24 Dennis Tool Company Low temperature, low pressure, ductile, bonded cermet for enhanced abrasion and erosion performance
US5766394A (en) 1995-09-08 1998-06-16 Smith International, Inc. Method for forming a polycrystalline layer of ultra hard material
RU2147508C1 (ru) * 1997-09-05 2000-04-20 Акционерное общество закрытого типа "Карбид" Способ получения абразивного изделия и абразивное изделие, полученное этим методом
US6460636B1 (en) 1998-02-13 2002-10-08 Smith International, Inc. Drill bit inserts with variations in thickness of diamond coating
US6315065B1 (en) 1999-04-16 2001-11-13 Smith International, Inc. Drill bit inserts with interruption in gradient of properties
US6199645B1 (en) 1998-02-13 2001-03-13 Smith International, Inc. Engineered enhanced inserts for rock drilling bits
US6214079B1 (en) 1998-03-25 2001-04-10 Rutgers, The State University Triphasic composite and method for making same
US6454027B1 (en) 2000-03-09 2002-09-24 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond carbide composites
US6592985B2 (en) * 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
US20050211475A1 (en) 2004-04-28 2005-09-29 Mirchandani Prakash K Earth-boring bits
US8028771B2 (en) * 2007-02-06 2011-10-04 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability
US7942219B2 (en) * 2007-03-21 2011-05-17 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability
US8079428B2 (en) * 2009-07-02 2011-12-20 Baker Hughes Incorporated Hardfacing materials including PCD particles, welding rods and earth-boring tools including such materials, and methods of forming and using same
US8292006B2 (en) * 2009-07-23 2012-10-23 Baker Hughes Incorporated Diamond-enhanced cutting elements, earth-boring tools employing diamond-enhanced cutting elements, and methods of making diamond-enhanced cutting elements
WO2012048017A2 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 Baker Hughes Incorporated Diamond impregnated cutting structures, earth-boring drill bits and other tools including diamond impregnated cutting structures, and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
US20110017517A1 (en) 2011-01-27
US8534393B2 (en) 2013-09-17
WO2011011290A2 (en) 2011-01-27
RU2530105C2 (ru) 2014-10-10
WO2011011290A3 (en) 2011-04-28
EP2456945A4 (en) 2015-06-10
EP2456945B1 (en) 2020-05-20
US8292006B2 (en) 2012-10-23
EP2456945A2 (en) 2012-05-30
US20120325562A1 (en) 2012-12-27
BR112012001543A2 (pt) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012106424A (ru) Упрочненные алмазами режущие элементы, снабженный ими буровой инструмент и способ их изготовления
US8277722B2 (en) Production of reduced catalyst PDC via gradient driven reactivity
US10160099B2 (en) Selectively leached, polycrystalline structures for cutting elements of drill bits
US20100104874A1 (en) High pressure sintering with carbon additives
US20210269313A1 (en) Polycrystalline diamond structure
US20190017153A1 (en) Superhard constructions & methods of making
US20230135812A1 (en) Superhard constructions and methods of making same
US20170304995A1 (en) Method of making polycrystalline diamond material
SG192889A1 (en) Methods of forming polycrystalline compacts, cutting elements and earth-boring tools
US9476258B2 (en) PDC cutter with chemical addition for enhanced abrasion resistance
US10046441B2 (en) PCD wafer without substrate for high pressure / high temperature sintering
US10711528B2 (en) Diamond cutting elements for drill bits seeded with HCP crystalline material
EP0383861A1 (en) COMPACT DIAMOND AGGLOMERATOR WITH LOW ELECTRIC RESISTIVITY.
CN103924930A (zh) 一种适用于强研磨性硬地层的孕镶齿及其制备方法
GB2503958A (en) A polycrystalline diamond construction
CN104010751A (zh) 用于制成切割器元件的方法
US9498867B2 (en) Polycrystalline compacts, earth-boring tools including such compacts, and methods of fabricating polycrystalline compacts
US20150033637A1 (en) Polycrystalline superhard material and method of forming
RU2484888C1 (ru) Способ получения поликристаллического материала на основе кубического нитрида бора, содержащего алмазы
Sung Optimised cell design for high-pressure synthesis of diamond
US10137557B2 (en) High-density polycrystalline diamond
WO2016099943A1 (en) Polycrystalline diamond constructions with enhanced surface features
CN101658778A (zh) 宝石级生长的六面顶压机及其相关方法
BR102016019197A2 (pt) Corpo de diamante sinterizado com ligante de nióbio puro
Tomlinson et al. Boron Nitride Composites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150717