Способы создания поликристаллического алмаза, режущих элементов и инструментов, содержащих поликристаллический алмаз - заявка 2016149187 на патент на изобретение в РФ

1. Способ образования поликристаллического алмаза, включающий:
инкапсуляцию осколков алмаза, окиси углерода и диоксида углерода в сосуде; и
воздействие на инкапсулированные осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода давлением, по меньшей мере, равным 4,5 ГПа и температурой, по меньшей мере, равной 1400°C с образованием межкристаллических связей между осколками алмаза.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инкапсулируемые осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода в сосуде, содержат осколки алмаза, окись углерода, диоксид углерода и инертный газ в сосуде.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инкапсулируемые осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода в сосуде дополнительно включают этап удаления, по меньшей мере, кислорода и воды из сосуда.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инкапсулируемые осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода в сосуде содержат инкапсулируемые осколки алмаза, окись углерода, диоксид углерода и подложку в сосуде.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие на инкапсулированные осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода давлением, по меньшей мере, равным 4,5 ГПа и температурой, по меньшей мере, равной 1400°C преимущественно включает окисление графита из осколков алмаза.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что преимущественное окисление графита из осколков алмаза включает преобразование графита в окись углерода.
7. Способ по п. 1, дополнительно содержит преобразование, по меньшей мере, части окиси углерода в алмаз, по меньшей мере, частично за счет образования межкристаллических связей.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инкапсулируемые осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода в сосуде включают:
размещение осколков алмаза в сосуде;
размещение сосуда с осколками алмаза в нем в среде, содержащей окись углерода и диоксид углерода; и
герметизацию сосуда в среде, содержащей окись углерода и диоксид углерода для удержания окиси углерода и диоксида углерода в герметизированном сосуде.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что герметизация сосуда в среде, содержащей окись углерода и двуокись углерода, представляет собой воздействие на участки сопряжения частей сосуда лазерным лучом для герметизации сосуда.
10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий соотношение парциального давления окиси углерода к парциальному давлению диоксида углерода равное примерно 5,0x10-3 или ниже.
11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий соотношение парциального давления окиси углерода к парциальному давлению диоксида углерода равное примерно 5,0x10-3 или ниже, включает выбор соотношения парциального давления окиси углерода к парциальному давлению диоксида углерода в интервале от 3,0x10-3 до 5,0x10-3.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие на инкапсулированные осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода давлением, по меньшей мере, равным 4,5 ГПа и температурой, по меньшей мере, равной 1400°C включает воздействие на инкапсулированные осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода в условиях при которых коэффициент реакции меньше константы равновесия для окисления графита и больше константы равновесия для окисления алмаза, отличающийся тем, что:
коэффициент реакции определяется как ;
константа равновесия для окисления графита определяется как для массы вещества, содержащего твердый графит, газообразную окись углерода, газообразный диоксид углерода, в котором не проявляется чистое изменение массы твердого графита, газообразной окиси углерода или газообразного диоксида углерода; и
константа равновесия для окисления алмаза определяется как для массы вещества, содержащего твердый алмаз, газообразную окись углерода и газообразный диоксид углерода, в котором не проявляется чистое изменение массы твердого алмаза, газообразной окиси углерода или газообразного диоксида углерода.
13. Режущий элемент для бурильного инструмента, режущий элемент, содержащий вещество поликристаллического алмаза, полученное способом, содержащим:
инкапсуляцию осколков алмаза, окиси углерода и диоксида углерода в сосуде; и
воздействие на инкапсулированные осколки алмаза, окись углерода и диоксид углерода давлением, по меньшей мере, равным 4,5 ГПа и температурой, по меньшей мере, равной 1400°C с образованием меж кристаллических связей между осколками алмаза.
14. Режущий элемент по п.13, отличающийся тем, что в веществе поликристаллического алмаза полностью отсутствуют металлические включения.
15. Режущий элемент по п.13, отличающийся тем, что вещество поликристаллического алмаза обладает модулем упругости, по меньшей мере, около 1000 ГПа.
16. Режущий элемент, содержащий вещество поликристаллического алмаза, включающее осколки алмаза с межкристаллическими связями, отличающийся тем, что вещество поликристаллического алмаза по существу не содержит графитизированный углерод и металлических соединений и отличающийся тем, что вещество поликристаллического алмаза материал обладает плотностью, по меньшей мере, около 3,49 г/см3 и модулем упругости, по меньшей мере, около 1000 ГПа.
17. Режущий элемент по п.16 дополнительно содержащий подложку, закрепленную на веществе поликристаллического алмаза.
18. Режущий элемент по п.17, отличающийся тем, что подложка включает вещество с химическим составом, отличающимся от химического состава вещества поликристаллического алмаза.
19. Бурильный инструмент, содержащий режущий элемент по п.16, закрепленный на корпусе.
20. Бурильный инструмент по п.19, отличающийся тем, что бурильный элемент представляет собой бурильное долото для роторного бурения.
Наверх