專利名稱：：具有催化材料減少表面的聚晶金剛石的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可用于耐磨、切割、拉絲、和其它需要工程超硬表面應(yīng)用的超硬聚晶材料元件。本發(fā)明特別涉及具有很大改善的耐磨性能的聚晶金剛石和類聚晶金剛石(統(tǒng)稱為PCD)元件以及它們的制備方法。
背景技術(shù)：
：為了便于說明，已知將聚晶金剛石和類聚晶金剛石元件稱為PCD元件。PCD元件是由相鄰原子間具有特別短的原子間距的碳基體料制成的。一種類聚晶金剛石材料，稱作為氮化碳(CN)，公開在US5776615中。另一種更為常用形式的PCD，將在下文中作更詳細(xì)的描述。一般地，PCD元件是由一種混合材料，在高溫和高壓下加工為一種內(nèi)部結(jié)合的超硬碳基晶體的聚晶基質(zhì)而制成的。PCD元件的一個(gè)共同特性是在它們的形成過程中使用催化材料，在使用時(shí)，它們的殘余物經(jīng)常會(huì)對所述元件的最大可用工作溫度產(chǎn)生一定的約束影響。一種公知的人造形式PCD元件，是一種兩層或多層PCD元件，其中，聚晶金剛石的一個(gè)飾面表面(facingtable)是整體結(jié)合到一種低硬度材料如碳化鎢的基體之上的。所述PCD元件，可為一種圓形或半圓形片，或者，可制成其它適合應(yīng)用的形狀，如中空模、散熱片、摩擦軸承、閥門表面、壓錐、機(jī)床心軸等。這種類型的PCD元件，可用于幾乎所有需要硬的耐磨和耐腐蝕的應(yīng)用之中。所述PCD元件的基體，可硬焊到一種支座上，它經(jīng)常是由粘結(jié)的碳化鎢組成的。對于用作切割元件的PCD’s來說，這是一種常用的結(jié)構(gòu)，例如，被容納在所述鉆頭插口中或固定到一個(gè)用于機(jī)械加工的機(jī)床的柱上的固定切削刃或牙輪的地鉆鉆頭。這些PCD元件通常被稱作PDC’s。另一種形式的PCD元件，是一種沒有整體基體的單一PCD元件，其中，一個(gè)聚晶金剛石平面是通過機(jī)械方法或一種粘結(jié)方法固定到一個(gè)刀具或耐磨表面之上。這些PCD元件不同于上述的元件，因?yàn)榻饎偸⒘Ｊ谴嬖谟谡麄€(gè)元件之中。這些PCD元件，可以進(jìn)行機(jī)械固定就位，它們可嵌入一個(gè)更大的具有基體的PCD元件之中，或者，作為一種替代方案，它們可采用一種金屬層制造而成，它們可采用一種釬焊法或焊接法結(jié)合在一起。大量的這些PCD元件，可由一種單一PCD制成，例如，如US4481016和US4525179中所示，可將它們所有已經(jīng)公開的內(nèi)容在此引作參考。PCD元件經(jīng)常地是通過在高壓、高溫壓鍛機(jī)中燒結(jié)金剛石粉末與一種合適的粘結(jié)劑-催化材料制成的。一種具體的用來形成這種聚晶金剛石的方法，公開在US3141746中，可將它所公開的全部內(nèi)容在此引作參考。在一種常用的制備PCD元件的方法，金剛石粉末是涂敷到一種預(yù)制的結(jié)合有鈷的碳化鎢基體的表面之上。這種部件接著在一個(gè)壓鍛機(jī)中經(jīng)受一個(gè)非常高的溫度和壓力的處理。在此過程中，鈷從所述基體遷移到所述金剛石層中，并充當(dāng)粘結(jié)劑-催化材料，使得所述金剛石微粒通過金剛石-金剛石鍵而彼此粘結(jié)，從而也使得所述金剛石層粘結(jié)到所述基體之上。完全的PCD元件，具有至少一種彼此粘結(jié)的金剛石晶體基質(zhì)，其具有許多含有如上所述的粘結(jié)劑-催化材料的間隙。所述金剛石晶體含有第一連續(xù)金剛石基質(zhì)，且所述間隙形成第二連續(xù)的含有所述粘結(jié)劑-催化材料的間隙基質(zhì)。而且，必需存在較少量的區(qū)域，其中，金剛石-金剛石生長已經(jīng)封裝了部分所述粘結(jié)劑-催化材料。在一種常用形式中，所述金剛石元件占85％-95％體積，而所述粘結(jié)劑-催化材料占另外5-15％。這類元件容易熱退化，這是由于在所述間隙的鈷粘結(jié)劑-催化材料與金剛石基質(zhì)之間，在約400℃溫度時(shí)就開始存在不同的熱膨脹。當(dāng)達(dá)到足夠的膨脹，所述金剛石-金剛石鍵就可能會(huì)斷裂，就會(huì)產(chǎn)生裂紋和碎片。在聚晶金剛石中，在所述粘結(jié)到所述金剛石基質(zhì)的金剛石晶體上的間隙區(qū)域中所述粘結(jié)劑-催化材料的存在，會(huì)引起另一種形式的熱退化。由于所述粘結(jié)劑-催化材料的存在，所述金剛石在溫度升高時(shí)會(huì)開始石墨化，典型地限制所述操作溫度在約750℃。盡管鈷是最為常用的粘結(jié)劑-催化材料，但是，可采用包括鈷、鎳、鐵和它們的合金的任意VIII族元素。為了降低熱退化，稱作“熱穩(wěn)定”的聚晶金剛石元件已經(jīng)生產(chǎn)出來，作為預(yù)制的PCD元件，用于切割和/或耐磨元件，如US4224380所述，可將其所公開的全部內(nèi)容并入到本文這中。在一種熱穩(wěn)定PCD元件中，在常規(guī)聚晶金剛石中的鈷或其它粘結(jié)劑-催化材料，在形成之后，從所述連續(xù)間隙基質(zhì)中被浸出。盡管這可以提高所述金剛石的耐高溫性能至約1200℃，但是，這種浸出方法也除去了所述粘結(jié)的碳化物基體。而且，由于沒有整體基體或其它可粘結(jié)的表面，使得在操作使用時(shí)安裝這類材料變得非常困難。用來生產(chǎn)這種“熱穩(wěn)定”PCD元件的方法，通常制備得到相對低的金剛石密度，其水平約為80％或更低。這種低金剛石密度能夠保證進(jìn)行徹底進(jìn)行浸出處理，但是，最終的成品部件通常在沖擊強(qiáng)度方面是相對弱的。在一種替代形式的熱穩(wěn)定聚晶金剛石中，是采用硅作為所述催化材料。采用一種硅催化材料制成聚晶金剛石的方法，與上述方法是非常相似的，不同之處在于合成溫度和壓力不同，所述硅的大部分反應(yīng)形成碳化硅，而它不是一種有效的催化材料。其耐熱性能得到一定改善，但是，仍然會(huì)發(fā)生熱退化，這是由于仍留有一些殘余的硅，它們通常是均勻地分布在所述間隙基質(zhì)的間隙之中。而且，對于這種PCD元件，也存在著安裝困難的問題，因?yàn)椴淮嬖诳烧辰Y(jié)的表面。最近，可以利用另一種PCD，其中，在燒結(jié)所述金剛石粉末時(shí)，是采用碳酸鹽如Mg，Ca，Sr和Ba的碳酸鹽粉末作為所述粘結(jié)劑-催化材料。這類PCD較之先前類型的PCD元件，通常具有很高的耐磨性能和硬度。但是，所述材料是難以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)的，這是因?yàn)榕c常規(guī)和熱穩(wěn)定聚晶金剛石情形相比，它需要非常高的壓力進(jìn)行燒結(jié)。其一個(gè)結(jié)果就是，采用這種方法制備得到的聚晶金剛石主體小于常規(guī)聚晶金剛石元件。而且，由于在所述間隙中仍留有殘余的粘結(jié)劑-催化材料，熱退化仍然可能會(huì)發(fā)生。而且，由于不存在整體基體或其它可粘結(jié)表面，要將這種材料安裝到工作表面之上是很困難的。把熱穩(wěn)定PCD’s與安裝系統(tǒng)結(jié)合起來以應(yīng)用它們改善的溫度穩(wěn)定性的努力，還沒有取得預(yù)期的成功，這是由于它們具有低的沖擊強(qiáng)度。例如，在US4726718、US5199832、US5025684、US5238074、US5009963中公開了多種安裝多層PCD元件的方法，可將它們所公開的全部內(nèi)容引入到本文之中。盡管這些設(shè)計(jì)中多數(shù)已經(jīng)取得了商業(yè)成功，但是，所述設(shè)計(jì)在結(jié)合高的耐磨損和/或耐磨蝕性同時(shí)保持在非熱穩(wěn)定PCD中可獲得的韌性水平方面不是特別有效的。其它類型的用于表面的金剛石或類金剛石涂層，公開在US4976324、US5213248、US5337844、US5379853、US5496638、US5523121、US5624068中，可將它們所公開的全部內(nèi)容引入到本文之中。相似的涂層還公開在GB2268768、PCT96/34131，和EPC500253、787820、860515之中，用于高負(fù)荷刀具表面。在這些公開物中，金剛石和/或類金剛石涂層，是涂敷到用于耐磨損和/或耐腐蝕的表面之上。在多數(shù)上述申請之中，是采用物理氣相沉積(PVD)和/或化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，來涂敷所述金剛石或類金剛石涂層的。PVD和CVD金剛石涂敷方法，是眾所周知的，例如，它們公開在US5439492、US4707384、US4645977、US4504519、US4486286之中，可將它們并入在本文中。采用金剛石或類金剛石涂層以涂敷表面的PVD和/或CVD方法，例如，也可用來在一個(gè)表面上提供一組緊密壓實(shí)的外延取向的金剛石晶體或其它超硬晶體。盡管這些材料具有非常高的金剛石密度，但是，由于它們是緊密壓實(shí)的，使得在相鄰晶體之間沒有大量的金剛石-金剛石鍵，從而使得它們整體上是很脆弱的，當(dāng)施加高的剪切負(fù)荷時(shí)，它們易于破碎。其結(jié)果是，盡管這些涂層具有非常高的金剛石密度，但是，它們傾向于機(jī)械性能差，從而使得它們在用于高負(fù)荷應(yīng)用如切割元件、軸承裝置、耐磨元件和模具時(shí)，具有非常差的沖擊強(qiáng)度和耐磨性能。人們還嘗試著提高這些金剛石或類金剛石涂層的韌性和耐磨性能，通過涂敷到一種碳化鎢基體上并接著在高壓、高溫環(huán)境下進(jìn)行處理，如US5264283、US5496638、US5624068所述，可將它們所公開的內(nèi)容全部并入本文。盡管這類加工處理可以改善所述金剛石層的耐磨性能，但是，在所述高密度金剛石層和所述基體之間的突變，使得所述金剛石層在非常低的應(yīng)變時(shí)就會(huì)在所述界面處容易地發(fā)生大規(guī)模的斷裂。這將轉(zhuǎn)化為在使用時(shí)具有非常差的韌性和沖擊性能。當(dāng)采用鈷或其它VIII族金屬粘結(jié)劑-催化材料制成的PCD元件相互緊靠著作為軸承材料時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在使用時(shí)其磨擦系數(shù)傾向于提高。如EP617207中所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)從所述PCD軸承元件的表面中除去所述富鈷磨擦膜(它在使用時(shí)易于形成)，將暫時(shí)減輕這個(gè)問題。很顯然，當(dāng)兩個(gè)PCD元件相互靠著作為軸承時(shí)，在操作過程中，所述鈷的一部分從所述PCD表面遷移到所述軸承的負(fù)載區(qū)域，引起提高磨擦。目前人們認(rèn)為，這種鈷的來源，可能是所述軸承元件加工處理的殘余副產(chǎn)物，這是由于酸擦拭修理不能有效地除去所述鈷至所述表面下的任何明顯深度。因?yàn)樗鲡拑H從所述PCD的表面被除去，所以，在這些軸承元件中發(fā)生熱退化時(shí)的溫度沒有有效變化。因此，所述粘結(jié)劑-催化材料的有害作用仍然保持，且所述金剛石層的熱退化由于存在所述催化材料，仍然還會(huì)發(fā)生。發(fā)明簡述本發(fā)明提供一種超聚晶金剛石或類金剛石元件，它具有極大改善的耐熱退化性能而沒有沖擊強(qiáng)度損失。為了便于說明，統(tǒng)稱為PCD元件，這些元件是采用一種粘結(jié)劑-催化材料在高溫、高壓處理中制成的。所述PCD元件，具有大量部分粘結(jié)的金剛石或類金剛石晶體，其形成至少一種連續(xù)的金剛石基質(zhì)，和在所述金剛石晶體間的間隙，其形成至少一種連續(xù)的含有一種催化材料的間隙基質(zhì)。所述元件具有一個(gè)工作表面和一個(gè)主體，其中，在鄰近所述工作表面的所述主體中的間隙基質(zhì)的部分，是基本不含所述催化材料的，而剩余的間隙基質(zhì)含有所述催化材料。在所述PCD元件主體上的所述工作表面的部分，可以進(jìn)行后處理，使得所述超硬晶體之中的間隙基本不含催化材料。所述基本不含所述催化材料的工作表面，不會(huì)受到在所述工作表面的其它區(qū)域遭遇的熱退化的影響，從而可改善抗熱退化的性能。在切割元件中，所述處理的工作表面可為所述主體飾面表面的一部分、所述主體的周邊表面的一部分、或所有這些表面的一部分。在另一種實(shí)施方式中，所述催化材料為鈷或其它鐵族金屬，所述減少所述催化材料的方法，是在一種酸刻蝕工藝中從一PCD元件的表面附近的間隙中將它浸出?？梢灶A(yù)期，從所述表面中除去所述催化材料的方法，也可通過放電作用、或其它電子或電鍍方法、或通過蒸發(fā)作用進(jìn)行。在另一種實(shí)施方式中，所述催化材料接著通過使它與其它材料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，從一種PCD元件的工作表面中被除去，使得它不再充當(dāng)催化材料。在這種方法中，一種材料可能會(huì)遺留在所述金剛石晶體之中的間隙之中，但是，所述材料不再充當(dāng)催化材料-有效地除去或減少所述催化材料。在又一種實(shí)施方式中，所述催化劑材料可通過使之轉(zhuǎn)化為一種不再充當(dāng)催化材料的物質(zhì)而將被除去。這可以通過一種晶體結(jié)構(gòu)變化、化學(xué)“加工”、熱處理或其它處理方法得以實(shí)現(xiàn)。這種方法可應(yīng)用于非金屬或非反應(yīng)活性催化材料。而且，一種材料可能會(huì)留存在所述超硬材料晶體之中的間隙之中，但是，所述材料不再充當(dāng)催化材料-有效地除去或減少所述催化材料。公開了一種元件，它含有大量的部分粘結(jié)的金剛石晶體、一種催化材料、一種間隙基質(zhì)、和一種具有一個(gè)工作表面的主體。在鄰近所述工作表面主體中的間隙基質(zhì)，基本不含所述催化材料，而剩余間隙基質(zhì)中含有所述催化材料。相似地，公開了一種PCD元件，它具有催化材料、間隙基質(zhì)、和具有一工作表面的主體。鄰近所述工作表面的主體中的間隙基質(zhì)，基本是不含所述催化材料的，而剩余的間隙基質(zhì)含有所述催化材料。還有，公開了一種PCD元件，它具有大量的超硬晶體，一種催化材料和一種具有工作表面的主體。在這種元件中，在距離所述工作表面的至少0.1mm深度的主體中的大多數(shù)晶體，具有這樣一種表面，它是基本不含所述催化材料的，而剩余的晶體與所述催化材料是接觸的。而且，公開了一種PCD元件，它具有一帶一個(gè)工作表面的主體。在遠(yuǎn)離所述工作表面的主體的第一體積中含有一種催化材料，在鄰近所述工作表面的主體的第二體積，是基本不含所述催化材料的。還有，公開了一種元件，它具有大量的部分粘結(jié)的金剛石晶體、一種催化材料、和一種具有一個(gè)工作表面的主體。鄰近所述工作表面的主體體積具有明顯高于所述主體中其它地方的金剛石密度，且所述體積是基本不含所述催化材料的。還有，公開了一種PCD元件，它具有一帶一個(gè)工作表面的主體。鄰近所述工作表面的主體體積具有明顯高于所述主體中其它地方的金剛石密度，且所述體積基本是不含一種催化材料的。另外，公開了一種預(yù)制切割元件。所述元件具有一種具有大量部分結(jié)合的超硬晶體的超硬聚晶材料的飾面表面、大量存在于所述超硬晶體之間的間隙區(qū)域和一種催化材料。所述飾面表面具有一個(gè)切割表面和一主體。在至少一部分所述切割表面中的所述間隙區(qū)域，是基本不含所述催化材料的，而剩余的間隙區(qū)域含有所述催化材料。本發(fā)明所述PCD可用于耐磨、切割、拉絲、和其它需要工程超硬表面應(yīng)用的超硬聚晶材料元件。具體的應(yīng)用是用作固定切削刃型或牙輪型的旋轉(zhuǎn)式鉆頭中的切割元件，用作中空模、散熱片、摩擦軸承、閥門表面、壓錐、機(jī)床心軸等。本發(fā)明所述PCD元件，可用來加工磨損的木材產(chǎn)物、含鐵材料和非鐵材料以及非常硬或腐蝕的工程材料如石頭和瀝青等。附圖簡要說明圖1A為本發(fā)明一種典型的PCD元件。圖1B為本發(fā)明一種典型的PCD，用作切割元件的。圖2為一種采用本發(fā)明所述一種PCD元件的固定切削刃旋轉(zhuǎn)式鉆頭的側(cè)視圖。圖3為一種采用本發(fā)明所述一種PCD元件的牙輪旋轉(zhuǎn)式鉆頭的透視圖。圖4為一種用于采用本發(fā)明所述PCD元件的機(jī)床中的嵌件的透視圖。圖5為一種用于牙輪鉆頭和固定切削刃鉆頭中的圓頂狀PCD元件的透視圖。圖6為現(xiàn)有技術(shù)的一種PCD元件表面的顯微照片，用來說明所述間隙區(qū)域中的粘結(jié)劑-催化材料。圖7為本發(fā)明所述PCD元件的一個(gè)顯微照片，用來說明在所述間隙區(qū)域中具有一種催化材料的第一部分和所述間隙區(qū)域中沒有所述催化材料的第二部分。圖8為現(xiàn)有技術(shù)的一種PCD元件的顯微結(jié)構(gòu)示意圖，用來說明具有間隙區(qū)域的粘結(jié)的金剛石晶體和單個(gè)晶體的晶體取向。圖9為如圖7所示本發(fā)明所述PCD元件的一個(gè)顯微結(jié)構(gòu)示意圖，用來表明所述不含催化材料區(qū)域相對于所述PCD元件表面的深度。圖10為本發(fā)明所述PCD元件的多個(gè)實(shí)施方式的相對磨耗指數(shù)的曲線。圖11A為本發(fā)明所述PCD元件的一個(gè)封裝的PCD實(shí)施方式的前視圖。圖11B為本發(fā)明所述PCD元件的另一個(gè)封裝的PCD實(shí)施方式的截面圖。圖11C為本發(fā)明所述PCD元件的又一個(gè)封裝的PCD實(shí)施方式的截面圖。圖12A為本發(fā)明所述PCD元件另一種實(shí)施方式的CVD/PVD涂敷表面的透視圖。圖12B為如圖12A所示本發(fā)明所述PCD元件的實(shí)施方式的晶體結(jié)構(gòu)的放大透視圖。圖13為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的拉絲模的截面圖。圖14為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的散熱片的透視圖。圖15為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的軸承的透視圖。圖16A和16B為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的閥門的配合件的前視圖。圖17A為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的壓錐的側(cè)視圖。圖17B為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的沖床的部分截面圖。圖18為一種具有本發(fā)明所述PCD元件的測量裝置的透視圖。發(fā)明的詳細(xì)描述及優(yōu)選實(shí)施方式本發(fā)明所述聚晶金剛石或類金剛石材料(PCD)元件2，如圖1A所示。所述PCD元件2具有大量部分結(jié)合的超硬金剛石或類金剛石的晶體60，(如圖7和9所示)一種催化材料64、和一種由在所述晶體60中的間隙62所形成的間隙基質(zhì)68。所述元件2還具有一個(gè)或多個(gè)工作表面4，且所述金剛石晶體60和所述間隙62形成所述PCD元件2的所述主體8的體積。所述工作表面4為所述PCD主體8的任意部分，它在操作中可以與將要加工的物體進(jìn)行接觸。在本說明書中，在討論所述工作表面4時(shí)，應(yīng)該能夠理解，它適用于所述主體8的任意部分，它們可能是暴露的和/或用作一個(gè)工作表面。而且，所有工作表面4的任意部分，在其中和其自身，都是一個(gè)工作表面。在制造過程中，在高溫和高壓條件下，在所述晶體60中的間隙62填充有所述催化材料64，恰好在所述晶體60中形成鍵合。在所述制造過程的下一個(gè)步驟中，部分所述催化材料64有選擇地從部分所述間隙62中被減少。其結(jié)果是，遠(yuǎn)離所述工作表面4的所述PCD元件2的主體8的第一體積，含有所述催化材料64，且鄰近所述工作表面4的主體8的第二體積，基本是不含所述催化材料64。所述基本不含所述催化材料64的間隙62，是由標(biāo)記66表示的。因此，鄰近至少一部分所述工作表面4的主體8的間隙基質(zhì)68是基本不含所述催化材料64的，而剩余的間隙基質(zhì)68含有所述催化材料64。所述PCD元件2可結(jié)合到一個(gè)低硬度材料的基體6上，通常是粘結(jié)的碳化鎢，但是，基體6的使用不是必須的。由于所述鄰近所述工作表面4的主體是基本不含所述催化材料64的，基本上降低了所述粘結(jié)劑-催化材料64的有害作用，所以由于所述催化材料64的存在而引起的所述工作表面4的熱退化作用，就可得到有效地消除。其結(jié)果是得到一種新型PCD元件2，它具有近似于所謂熱穩(wěn)定PCD元件的增強(qiáng)的熱性能，同時(shí)可保持所述傳統(tǒng)PDC元件的韌性、制造方便性、和結(jié)合能力。這可轉(zhuǎn)化為切割應(yīng)用中的較高耐磨損性能、在散熱片應(yīng)用中的較高熱傳遞能力、在軸承應(yīng)用中的較高負(fù)荷能力、在閥門應(yīng)用中的較低表面形變性能，以及有利地應(yīng)用在包括中空模、壓錐、機(jī)床心軸和磨損元件等大量其它應(yīng)用中。所述新型PCD元件2的具體應(yīng)用的細(xì)節(jié)，隨后在本說明書中將作更為詳細(xì)的討論。現(xiàn)在參考圖6現(xiàn)有技術(shù)PCD元件的顯微照片，以及圖8現(xiàn)有技術(shù)PCD元件的顯微結(jié)構(gòu)示意圖，眾所周知，所述金剛石或類金剛石晶體60存在著無序的晶相取向，如由每個(gè)晶體60解理面的平行線所示。可以看出，鄰近晶體60與其中的胞間隙62結(jié)合在一起。由于所述解理面是以與鄰近晶體60不同的方向進(jìn)行取向的，所以，基本上不存在用于金剛石破碎的直接路徑。這種結(jié)構(gòu)可允許PCD材料能夠在其中通常有高沖擊負(fù)荷的超負(fù)荷環(huán)境中很好地工作。在用高溫高壓壓力機(jī)結(jié)合所述晶體60的處理中，所述晶體60中胞間隙62，被一種粘結(jié)劑-催化材料64所填充。正是這種催化材料64，使得能夠在所述壓力機(jī)中于相對低的壓力和溫度下在鄰近金剛石晶體60之間形成結(jié)合?，F(xiàn)有技術(shù)PCD元件具有至少一種相互結(jié)合的晶體60的連續(xù)基質(zhì)，它具有許多含有一種粘結(jié)劑-催化材料64的間隙62，通常為鈷或其它VIII族元素。所述晶體60含有一種第一金剛石連續(xù)基質(zhì)，所述間隙62形成一種稱為間隙基質(zhì)68的第二間隙62連續(xù)基質(zhì)，其含有所述粘結(jié)劑-催化材料。另外，需要存在較少量的區(qū)域，其中所述金剛石-金剛石生長已經(jīng)封裝了部分所述粘結(jié)劑-催化材料。這些島狀物不是所述粘結(jié)劑-催化材料64的所述連續(xù)間隙基質(zhì)68的一部分。參見圖7和9，它是本發(fā)明所述PCD元件2的橫截面示意圖。所述PCD元件2可按照與如上所述現(xiàn)有技術(shù)PCD元件相同方式制成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在預(yù)清潔操作之后或在所述制造方法之后的任意時(shí)間，所述PCD元件2的工作表面4、70、72，按一種可從所述鄰近主體中除去部分所述粘結(jié)劑-催化材料的方法進(jìn)行加工。其結(jié)果是在鄰近所述工作表面的所述金剛石晶體60間的間隙62，是基本不含所述催化材料64，由標(biāo)記66表示。所述不含所述催化材料64的工作表面4、70、72部分，不易受在所述PCD其它區(qū)域遭遇的熱退化的影響，從而獲得改善的熱性能。存在有許多種用來從所述間隙62中除去或減少所述催化材料64的方法。在一種方法中，所述催化材料64是鈷或其它鐵族材料，所述除去所述催化材料64的方法是在一個(gè)酸蝕刻處理中從接近PCD元件2的工作表面4、70、72的間隙62中將其浸出，至大于約0.2mm的深度。從接近所述表面中除去所述催化材料64的方法，可以通過放電、或其它電子或電鍍方法或蒸發(fā)方法實(shí)現(xiàn)。在另一種用于從所述間隙62中減少所述催化材料64的方法中，所述催化材料64可通過使它與另一種材料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合如合金化而被減少，從而使得它不再充當(dāng)催化材料。在這種方法中，一種材料可仍然保留在所述金剛石晶體60的間隙之中，但是，該材料不再充當(dāng)一種催化材料64-有效地將它除去。在又一種用于從所述間隙62中減少所述催化材料64的方法中，所述催化材料64是通過使其轉(zhuǎn)化為一種不再充當(dāng)催化材料的材料而將它除去的。這種方法可通過晶體結(jié)構(gòu)變化、晶相變化、機(jī)械“加工”、熱處理或其它方法而得以實(shí)現(xiàn)。這種方法可應(yīng)用于非金屬或非反應(yīng)活性催化材料。而且，一種材料仍然可以保留在所述金剛石晶體的間隙62之中，但該材料不再充當(dāng)一種催化材料64-有效地除去所述催化材料。一旦鄰近所述工作表面4、70、72的催化材料64已經(jīng)變得是無效時(shí)，本發(fā)明所述PCD元件2就不再易受到在現(xiàn)有技術(shù)PCD元件中經(jīng)常發(fā)生的熱退化的影響。如前所述，存在有已知由所述催化材料64引起的熱退化兩種模式。第一熱退化模式是在低至約400℃溫度時(shí)開始的，它是歸因于在所述間隙62中的催化材料64與所述晶體60之間存在不同的熱膨脹。在充分膨脹時(shí)，所述金剛石-金剛石結(jié)合就會(huì)斷裂，并形成裂紋和碎片。第二熱退化模式是在約750℃時(shí)開始的。這種模式是由所述粘結(jié)劑-催化材料64在接近750℃時(shí)接觸所述晶體60并使所述晶體60石墨化的催化能力所引起的。當(dāng)所述晶體60進(jìn)行石墨化時(shí)，它們經(jīng)歷很大的體積增大，從而與所述主體4斷裂和不再結(jié)合。即使在所述金剛石晶體60表面上的催化材料64的數(shù)個(gè)微米的涂層，也能引起這種熱退化模式。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，為了獲得最大的利益，所述催化材料64必須要從所述金剛石晶體60中的間隙62以及所述金剛石晶體60表面中除去。如果所述催化材料64從所述金剛石晶體60表面和所述間隙62中都被除去，則在該區(qū)域所述金剛石晶體60的熱退化開始溫度就會(huì)達(dá)到1200℃。但是，這種雙退化模式，提供了一些未曾預(yù)期的利益。例如，在許多應(yīng)用中，設(shè)計(jì)所述工作表面的磨損速率是受人歡迎的。在本發(fā)明中，這可通過如在需要最大耐磨性能區(qū)域中改變所述處理方法而得以實(shí)現(xiàn)，所述催化材料可從所述間隙62和所述金剛石晶體60的表面中被減少。在其中需要較低耐磨損性能的區(qū)域，例如在一個(gè)自動(dòng)磨銳刀具中，這些區(qū)域應(yīng)該進(jìn)行處理以便從所述間隙62中減少所述催化材料64，但是，如果不是全部的話，可以允許部分金剛石晶體60仍然保持與所述催化材料接觸。應(yīng)該可以清楚地看到，從所述金剛石晶體60表面除去，是比從所述間隙62中除去所述催化材料64更為困難的。為此，根據(jù)為有效降低熱退化而采用的減少所述催化材料的方法，從所述工作表面4中減少所述催化材料64的深度，可根據(jù)所述用來減少所述催化材料64的方法而變化。在某些應(yīng)用中，改善所述熱臨界值在高于400℃但低于750℃是足夠的，因此，一種較低強(qiáng)度催化材料64減少方法是容許的。其結(jié)果是，可以理解，存在大量催化材料64減少方法的組合，它們可應(yīng)用來獲得特定應(yīng)用所需要的催化材料64減少的水平。在本發(fā)明中，當(dāng)所述術(shù)語“基本不含”是指所述間隙62、所述間隙基質(zhì)68、或所述主體8的體積中的催化材料64，應(yīng)該能夠理解，大多數(shù)(如果不是全部的話)鄰近金剛石晶體60的表面，仍然具有一個(gè)所述催化材料64的涂層。相似地，當(dāng)所述術(shù)語“基本不含”是指在所述金剛石晶體60表面上的催化材料64時(shí)，在所述鄰近間隙62中仍然存在催化材料64。由于所述催化材料64被除去或減少，所以，熱退化的兩種主要機(jī)理就不會(huì)存在。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所述催化材料64必須被除去的深度，應(yīng)當(dāng)足以允許所述結(jié)合晶體60能夠帶走由熱事件產(chǎn)生的熱量至低于所述晶體60(在該處存在有所述催化材料64)的退化溫度。在一系列的實(shí)驗(yàn)室測試中，將熱量輸入到構(gòu)造為切割元件10的一個(gè)PCD元件2中。由于這種測試是設(shè)計(jì)作為這些切割元件的標(biāo)準(zhǔn)磨損測試，所以，它提供了所述催化材料64除去各種不同深度的適當(dāng)對比的切割元件10。在這些測試中，需要慎重小心，以確保所述減少方法從所述間隙62和從所述金剛石晶體60表面除去所述催化材料64。所述測試是這樣設(shè)計(jì)的，可使得可重復(fù)輸入的熱量施加到所述PCD切割元件10的切割邊緣持續(xù)一段已知的時(shí)間。一旦所述測試結(jié)束，就對磨耗指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。所述磨耗指數(shù)越高，則其耐磨性能就越好。由于所述測試的性質(zhì)，可以設(shè)想，提高的磨耗指數(shù)值表示所述切割元件10的工作表面70、72具有提高的耐熱退化性能。由圖10曲線圖中的曲線A可以看出，當(dāng)所述催化材料64減少深度達(dá)到0.1mm時(shí)，所述切割元件10的磨耗指數(shù)結(jié)果有顯著的提高。因此，對于通用于切割元件10中的熱輸入類型來說，當(dāng)所述催化材料64在被從間隙62和從所述金剛石晶體60表面除去時(shí)，0.1mm深度是距離所述工作表面4、70、72的臨界減少深度。在其它測試中，當(dāng)切割元件10是由一種用來除去所述催化材料64的更為經(jīng)濟(jì)方法制成時(shí)，認(rèn)為所述磨損相對減少深度的關(guān)系如圖10中曲線“B”所示。用于這些切割元件中所述催化材料64減少方法，不如曲線“A”的方法用于從所述金剛石晶體60表面除去所述催化材料64有效。因此，它不是有效的，直到從所述間隙62除去大部分所述催化材料64達(dá)到約0.2mm深度，在該處所述磨損率提高到曲線“A”的水平。可以認(rèn)為，在某些有利的地方，如圖10曲線“C”所示的磨損率相關(guān)的熱退化，可以設(shè)計(jì)到PCD元件2中。例如，使遠(yuǎn)離接觸中心的彎曲切割元件10的邊緣較所述中心點(diǎn)更快地磨損，是理想的。這將會(huì)傾向于保持所述切割元件的彎曲形狀，而不是使它變?yōu)橐粋€(gè)平坦的表面。改善的耐熱退化性能，可改善磨損率，這是因?yàn)榻饎偸且环N極其良好的熱導(dǎo)體。如果在工作表面4、70、72的磨擦事件引起一個(gè)突然的極大熱量輸入，則所述粘結(jié)的金剛石晶體就會(huì)在遠(yuǎn)離所述事件的所有方向上傳導(dǎo)所述熱量。這將會(huì)允許在所述材料中存在一個(gè)非常高的溫度梯度，可能為1000℃/mm或更高。這樣陡的梯度將會(huì)使得所述工作表面4、70、72能夠達(dá)到950℃，但不會(huì)引起明顯的熱退化(如果直到距離所述熱源剛好0.2mm深度，鄰近所述工作表面的間隙62和所述金剛石晶體60表面基本不含所述催化材料64時(shí))。應(yīng)該清楚，所述溫度梯度將會(huì)根據(jù)所述晶體60的尺寸和晶體間結(jié)合量而變化。但是，在用于地鉆鉆頭的切割元件10的現(xiàn)場測試中，從所述間隙62中基本除去所有催化材料64至距離一個(gè)工作表面4、70、72約0.2-0.3mm的距離D，在耐磨方面可以獲得顯著的改善，鉆入速率提高40％，且耐磨性能提高了40％。耐磨性能的改善表明由于催化材料64引起熱退化，金剛石晶體60的磨損大大降低。所述鉆入速率提高，被認(rèn)為是歸因于所述切割元件由于耐磨性能提高而能夠保持“磨具”更長時(shí)間的能力。還存在其它可能的PCD元件構(gòu)造，它們可從如上所述的減少或除去所述催化材料64中獲益。如圖11A、11B和11C所示，本發(fā)明的另一種實(shí)施方式為一種復(fù)合PCD元件102。所述PCD元件102具有一個(gè)主體108，它帶有一種VIII族粘結(jié)劑-催化材料作為第二預(yù)制PCD元件110嵌入在其中。所述嵌入的PCD元件110可與所述封裝PCD元件120的工作表面104齊平，如圖11A所示，或者，它可全部嵌入在所述封裝PCD元件120之中，如圖11B所示。這種嵌入的PCD元件110，是在一種采用Mg，Ca，Sr和Ba的粉末碳酸鹽作為所述粘結(jié)劑-催化材料的方法中制成的，它被制成為一種復(fù)合PCD元件，如共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請?zhí)?9/390074中所述，可在此引作參考。在此實(shí)施方式中，由于所述嵌入預(yù)制PCD元件110是在較高壓力下形成的，所以所述金剛石密度可以制成是高于所述封裝PCD元件120的密度。在此構(gòu)造中，由于所述嵌入PCD元件110具有一種具有較高活性溫度的催化材料，舉例來說，它們可以有利地用來減少僅僅所述封裝PCD元件120工作表面中的所述催化材料。而且，所述嵌入PCD元件110可放置在所述封裝PCD元件120之中，以充分利用所述嵌入PCD元件110的較高耐沖擊性能并具有所述封裝元件120的改善的耐磨損性能。如圖9、11A、11B和11C所示，所述元件102具有大量部分粘結(jié)的金剛石晶體60、催化材料64和具有一個(gè)工作表面104的主體108。鄰近所述工作表面104的主體的體積112，具有明顯高于所述主體108中其它地方114的金剛石密度，且所述體積112是基本不含所述催化材料64的。多個(gè)嵌入的PCD元件110可以布置在所述復(fù)合元件100中，如圖11C所示，它們是以這樣一種方式進(jìn)行布置的，使得能夠獲得最好的沖擊性能和改善的磨損性能。減少所述嵌入PCD元件110中的催化材料以及所述封裝PDC元件120中的催化材料，是理想的。這種結(jié)合將會(huì)提供一種元件，它具有在商用金剛石元件中能夠獲得的最高可能的沖擊強(qiáng)度以及最高可能的耐磨損性能。在圖12A和12B中，給出了本發(fā)明另一種實(shí)施方式的PCD元件202。在此實(shí)施方式中，所述PCD元件202首先是按現(xiàn)有技術(shù)方法制成的。在已經(jīng)制成一個(gè)表面之后，采用一種CVD或PVD方法，以便提供一系列緊密堆集外延取向的金剛石晶體260，其沉積在所述PCD元件202的一部分210上的一個(gè)未來工作表面204上。所述組件接著進(jìn)行高壓高溫處理，從而使所述沉積金剛石晶體260和所述原始PCD中的所述金剛石晶體相互形成金剛石-金剛石鍵合。這種金剛石-金剛石鍵合可能歸因于存在從所述原始PCD元件202的表面浸入的所述催化材料64。在經(jīng)過清潔之后，所述工作表面204的一部分，進(jìn)行處理以便從所述CVD或PVD沉積層中減少所述催化材料64。最終制品是這樣一種PCD元件，它具有一部分的工作表面204，其體積214的金剛石密度大于所述PCD元件202的其它表面280的密度。該高金剛石密度的區(qū)域214隨后減少所述催化材料64。所述PCD元件202的其它表面的部分，也可減少粘結(jié)劑催化材料。一般地，如圖11A、11B、11C、12A和12B所示的元件102、202，它們可標(biāo)記為PCD元件102、202，它們具有一個(gè)帶有工作表面104、204的主體108、208。鄰近所述工作表面104、204的金剛石密度明顯高于所述主體108、208中其它地方密度，且是基本不含所述催化材料64的。本發(fā)明所述PCD元件2的一個(gè)特別有用的應(yīng)用，是如圖1B、4和5所示的切割元件10、50、52。所述PCD切割元件10、50、52的工作表面，可為一種頂點(diǎn)工作表面70和/或周邊工作表面72。圖1B所述PCD切割元件10是這樣一種元件，它可典型地用于固定切削刃型旋轉(zhuǎn)鉆頭12中，或用于其它類型鉆井工具的保徑鉆頭。圖5所示PCD切割元件50，可以成型為圓頂形39。這種類型的PCD切割元件，具有一個(gè)延伸基部51，用于插入到一牙輪鉆頭38或兩種旋轉(zhuǎn)鉆頭12、38的主體中的插口(socket)之中，下面將對它們作詳細(xì)的描述。圖4所示PCD切割元件52，適合用于一種機(jī)械加工方法中。盡管圖4所述切割元件52的構(gòu)造是長方形的，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，這種元件可以是三角形的、四邊形的或許多其它適合加工難以采用常規(guī)工具進(jìn)行加工的高度磨損制品的形狀。所述PCD切割元件10，可為一種固定切削刃旋轉(zhuǎn)鉆頭12的預(yù)制切割元件10(如圖2所示)。所述鉆頭的鉆頭體14，是由大量刮刀16形成的，它們通常是從所述鉆頭的旋轉(zhuǎn)中心縱向軸18向外延伸的。沿著每個(gè)刮刀的正面20并排地間隔的是本發(fā)明所述的大量PCD切割元件10。典型地，所述PCD切割元件10具有一個(gè)呈圓形小片的主體，它具有一個(gè)薄的所述金剛石或類金剛石(PCD)材料的前飾面表面30，在一高壓高溫壓力機(jī)中結(jié)合到一種低硬度材料如粘結(jié)碳化鎢的基體32上。所述切割元件10經(jīng)預(yù)制后接著通常結(jié)合到一個(gè)基本上圓柱形的支座34上，所述支座也可是由粘結(jié)碳化鎢形成的，或者，作為一種替代方案，它可直接連接到所述刮刀上。所述PCD切割元件10具有工作表面70和72。所述圓柱形支座34被接受在所述刮刀16的一個(gè)相應(yīng)形狀的插口或凹槽中。所述支座34通常是經(jīng)過焊接或熱壓安裝在所述插口中。在操作中，所述固定切削刃鉆頭12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并施加重量。這將強(qiáng)迫所述切割元件10進(jìn)入到被鉆孔的土地之中，從而實(shí)現(xiàn)切割和/或鉆孔作用。所述PCD切割元件10，也可應(yīng)用到所述鉆頭12的計(jì)量區(qū)域(gaugeregion)36上，提供一種計(jì)量鉸孔作用并保護(hù)所述鉆頭12免于在所述計(jì)量區(qū)域36過度磨損。為了盡可能近地間隔這些切割元件10，將這些元件切割成如所示的長方形形狀之類的形狀是理想的，它們將更易于安裝在所述計(jì)量區(qū)域36中。在第二種實(shí)施方式中，本發(fā)明所述切割元件50(如圖5所示)，位于如圖3所示的牙輪型鉆頭38上。牙輪鉆頭38典型地具有一個(gè)或多個(gè)截頂?shù)臐L動(dòng)圓錐刀具40、41、42，其布置在所述鉆頭主體46的支柱44上的一個(gè)支承軸上。所述切割元件50可安裝為大量成排地布置在滾動(dòng)刀具40、41、42之上的鑲?cè)胧浇嘏鞯?cuttinginsert)的一個(gè)或多個(gè)，或者，可替代方案的是，所述PCD切割元件50可沿著所述鉆頭38的支柱44進(jìn)行布置。所述PCD切割元件50具有一個(gè)主體，它是呈結(jié)合到一低硬度基體37之上的金剛石或類金剛石材料的一個(gè)飾面表面35的形式。在本發(fā)明此實(shí)施方式中所述飾面表面35是呈一種圓頂表面39的形式，并具有工作表面70和72。因此，在所述飾面表面35與所述基體37之間經(jīng)常存在有多個(gè)過渡層，以有助于更均勻地分散在制造過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力，這些是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。在操作中，所述牙輪鉆頭38進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并施加重量。這將強(qiáng)迫在所述成排滾動(dòng)圓錐刀具40、41、42中的所述鑲?cè)胧浇嘏鞯?0進(jìn)入到土地之中，并且當(dāng)所述鉆頭36進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述滾動(dòng)刀具40、41、42進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔作用。在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明所述PCD切割元件52是呈三角形、長方形或適合用于加工操作中鑲?cè)胧浇嘏鞯兜钠渌螤畹牟牧?。在此?shí)施方式中，所述切割元件52具有一個(gè)主體，它是呈結(jié)合到一種低硬度基體56之上的，金剛石或類金剛石材料的一個(gè)飾面表面54的形式其具有工作表面70和72。典型地，所述切割元件52接著將被切割為大量的更小的小片，它們隨后連接到一個(gè)嵌件(insert)58上(它是安裝在一個(gè)機(jī)床的工具架中的)。所述切割元件52，可通過硬焊、粘結(jié)、焊接或夾緊而被連接到所述嵌件之上。在一個(gè)高溫高壓制造方法中，最終將所述切割元件52制成為所述嵌件形狀也是可行的。如圖13-18所示，本發(fā)明所述PCD元件2、102、202，也可用于其它應(yīng)用，如中空模，例如用作拉絲模，圖13中，采用本發(fā)明所述一種PCD元件302的300。利用PCD元件2、102、202的優(yōu)良熱傳遞性能和其電絕緣性能作為帶有本發(fā)明PCD元件312的散熱片310，也是可行的。其它的應(yīng)用包括帶有一個(gè)PCD軸承元件322的磨擦軸承320，如圖15所示，和具有本發(fā)明PCD元件342的表面342的閥340、344的配合件，如圖16A和16B所示。另外，用于劃線、硬度計(jì)、表面粗加工等的壓錐360，也可具有如圖17A所示的本發(fā)明的PCD元件362。沖床370也可具有一個(gè)或兩個(gè)由本發(fā)明所述PCD材料制成的模372、374，如圖17B所示。而且，機(jī)床心軸382和其它類型的用于測量裝置380的磨損元件，如圖18所示，也可由本發(fā)明所述PCD元件制成。應(yīng)該能夠理解，聚晶金剛石的幾乎每種應(yīng)用都將會(huì)從本發(fā)明所述催化材料減少的PCD元件中獲益。盡管本發(fā)明已經(jīng)對于附圖進(jìn)行了說明，但是，應(yīng)該能夠明白，在本發(fā)明所述范圍和精神之內(nèi)，除了本文已經(jīng)給出或建議的這些之外，也可作出其它和另外改進(jìn)。權(quán)利要求1.一種含有一具有工作表面的主體的PCD元件，其中，遠(yuǎn)離所述工作表面的主體的第一體積含有一種催化材料，鄰近所述工作表面的主體的第二體積基本不含所述催化材料。2.如權(quán)利要求1所述的PCD元件，其中，所述主體含有大量部分粘結(jié)的金剛石晶體和一種間隙基質(zhì)，且其中位于所述第一體積中的所述間隙基質(zhì)部分含有所述催化材料，位于所述第二體積中的所述間隙基質(zhì)部分是基本不含所述催化材料的。3.如權(quán)利要求1或2所述的PCD元件，其中所述第二體積延伸到距離所述工作表面至少約0.1mm的深度。4.如權(quán)利要求3所述的PCD元件，其中所述第二體積延伸到距離所述工作表面約0.2-0.3mm之間。5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中所述主體的第二體積具有高于所述主體中其它任何地方的金剛石密度。6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中，位于所述主體的第二體積中的大部分金剛石晶體具有一個(gè)基本不含催化材料的表面。7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中，留存在所述主體的第二體積中的大部分所述催化材料粘結(jié)到所述金剛石晶體的表面之上。8.如權(quán)利要求7所述的PCD元件，其中，在遠(yuǎn)離所述第一體積的第二體積中的金剛石晶體，與鄰近第一體積的第二體積中的金剛石晶體相比，它們具有較少的催化材料粘結(jié)到它們的表面之上。9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中，在所述主體的第二體積中的催化材料的量隨著與所述第一體積的距離而連續(xù)減少。10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中，在所述主體第二體積中的催化材料的量隨著與所述第一體積的距離的增大而增大。11.如權(quán)利要求10所述的PCD元件，其中，在第二體積中的催化材料的量是逐漸增大的。12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，包括一種預(yù)制切割元件，它具有一飾面表面和一切割表面，其中所述工作表面包括所述切割表面的一部分。13.如權(quán)利要求12所述的PCD元件，其中所述切割元件是安裝在一種固定切削刃型旋轉(zhuǎn)鉆頭的切割面上。14.如權(quán)利要求12所述的PCD元件，其中所述切割元件是安裝在一種牙輪型鉆頭的主體上。15.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的PCD元件，包括一種具有一個(gè)切割表面的切割元件，適合用作一種機(jī)械加工中的鑲?cè)胧浇嘏鞯叮渲兴龉ぷ鞅砻姘ㄋ銮懈畋砻娴囊徊糠帧?6.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的PCD元件，包括一種拉絲模，其中所述工作表面包括所述拉絲模接觸表面的一部分。17.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的PCD元件，包括一種散熱片。18.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的PCD元件，包括一種選自由閥表面、壓錐、機(jī)床心軸、和用于測量裝置的耐磨元件所組成的組中的裝置。19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的PCD元件，其中所述主體被粘結(jié)到一種低硬度材料的基體上。20.如權(quán)利要求19所述的PCD元件，其中所述低硬度材料是粘結(jié)的碳化鎢。21.一種制造PCD元件的方法，包括處理一種含有催化材料的主體，使其第二體積基本不含所述催化材料，同時(shí)允許所述催化材料保留在所述主體的第一體積之中。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過從所述第二體積中浸出所述催化材料而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過將所述第二體積中的催化材料轉(zhuǎn)化為一種不再具有催化效果的結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過使所述催化材料進(jìn)行反應(yīng)以形成一種不再具有催化效果的物質(zhì)而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過放電而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過采用一種電鍍處理而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二體積是通過采用一種蒸發(fā)處理而表現(xiàn)為基本不含催化材料的。28.一種預(yù)制切割元件，它含有一種超硬聚晶材料的飾面表面，具有大量部分結(jié)合的超硬晶體、位于所述超硬晶體之間的大量間隙區(qū)域和一種催化材料，所述飾面表面具有一切割表面和一主體，其中鄰近所述切割表面的至少一部分的所述間隙區(qū)域，是基本不含有所述催化材料的，而剩余的所述間隙區(qū)域含有所述催化材料。29.一種元件，它含有大量部分粘結(jié)的金剛石晶體、一種催化材料、和一種間隙基質(zhì)、和一種具有一工作表面的主體，其中在鄰近所述工作表面的主體中的所述間隙基質(zhì)，是基本不含所述催化材料的，而剩余的所述基質(zhì)含有所述催化材料。30.一種PCD元件，它含有一種催化材料、一種間隙基質(zhì)、和一種具有一工作表面的主體，其中在鄰近所述工作表面的主體中的所述間隙基質(zhì)，是基本不含所述催化材料的，而剩余的所述基質(zhì)含有所述催化材料。31.一種PCD元件，它含有大量超硬度晶體、一種催化材料、和一種具有一工作表面的主體，其中，在距離所述工作表面至少0.1mm深度內(nèi)的主體中所述晶體的大部分，都具有一基本不含所述催化材料的表面，剩余的晶體與所述催化材料接觸。32.一種元件，它含有大量部分粘結(jié)的金剛石晶體、一種催化材料、和一種具有一工作表面的主體，其中鄰近所述工作表面的主體的體積較所述主體其它地方具有更高的金剛石密度，且所述體積是基本不含所述催化材料的。33.一種PCD元件，它含有一種具有一工作表面的主體，其中鄰近所述工作表面的主體的體積較所述主體其它地方具有更高的金剛石密度，且所述體積是基本不含催化材料的。34.一種PCD元件，它含有一種具有一工作表面的主體，其中鄰近所述工作表面的金剛石密度，較所述主體其它地方是更高的，且它是基本不含催化材料的。全文摘要本發(fā)明提供了一種超硬聚晶金剛石或類金剛石元件，它具有極大改善的耐熱退化性能，而沒有沖擊強(qiáng)度損失。這些元件是采用一種粘結(jié)劑－催化材料在一高溫高壓處理中形成的，統(tǒng)稱作PCD元件。所述PCD元件具有大量部分粘結(jié)的金剛石或類金剛石晶體，其形成至少一種連續(xù)的金剛石基質(zhì)，而且在所述金剛石晶體中間隙形成至少一種連續(xù)的含有一種催化材料的間隙基質(zhì)。所述元件具有一工作表面和一主體，其中，在鄰近所述工作表面的主體中的所述間隙基質(zhì)的部分，是基本不含所述催化材料的，而剩余的間隙基質(zhì)含有所述催化材料。在切割應(yīng)用中這轉(zhuǎn)化為具有較高的耐磨性能，在散熱片應(yīng)用中轉(zhuǎn)化為較高的傳熱性能，并且在包括中空模、壓錐、機(jī)床心軸和磨損元件的許多其它應(yīng)用中具有優(yōu)點(diǎn)。文檔編號E21B10/573GK1474792SQ0181917公開日2004年2月11日申請日期2001年6月25日優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日發(fā)明者N·D·格里芬,ND格里芬,P·R·胡赫斯,胡赫斯申請人:坎姆科國際(英國)有限公司