Fabricación de cortadores de brocas PDC

El cortador de brocas PDC se llama cortador compacto de diamante policristalino.Este material sintético es 90-95% de diamante puro y se fabrica en compactos que se colocan en el cuerpo de la broca. Las altas temperaturas de fricción generadas con este tipo de brocas dieron como resultado la ruptura del diamante policristalino y esto resultó en el desarrollo del diamante policristalino térmicamente estable - Diamante TSP.

El PCD (diamante policristalino) se forma en un proceso de alta temperatura y alta presión en dos etapas. La primera etapa del proceso consiste en fabricar los cristales de diamante artificial exponiendo el grafito, en presencia de un catalizador/solución de cobalto, níquel y hierro o manganeso, a una presión superior a 600 000 psi. En estas condiciones se forman rápidamente cristales de diamante. Sin embargo, durante el proceso de conversión del grafito en diamante, se produce una contracción del volumen, lo que hace que el catalizador/disolvente fluya entre los cristales en formación, evitando la unión intercristalina y, por lo tanto, solo se produce polvo de cristal de diamante en esta parte del proceso.

En la segunda etapa del proceso, el PCD en blanco o "cortador" se forma mediante una operación de sinterización en fase líquida. El polvo de diamante formado en la primera etapa del proceso se mezcla completamente con catalizador/aglutinante y se expone a temperaturas superiores a 1400 ℃ y presiones de 750 000 psi. El mecanismo principal para la sinterización es disolver los cristales de diamante en sus bordes, esquinas y puntos de alta presión causados ​​por contactos de punta o borde. A esto le sigue un crecimiento epitaxial de diamantes en las caras y en los sitios del ángulo de contacto bajo entre los cristales. Este proceso de regeneración forma verdaderos enlaces de diamante a diamante excluyendo el aglutinante líquido de la zona de unión. El aglutinante forma una red más o menos continua de poros, que coexiste con una red continua del diamante. Las concentraciones típicas de diamantes en el PCD son 90-97% en volumen.

Si se requiere un compacto compuesto en el que el PCD se une químicamente a un sustrato de carburo de tungsteno, parte o la totalidad del aglutinante para el PCD puede obtenerse del sustrato de carburo de tungsteno adyacente fundiendo y extruyendo el aglutinante de cobalto del carburo de tungsteno.

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