Fabrication de coupe-embouts PDC

Le coupe-embouts PDC est appelé coupeur compact en diamant polycristallin.Ce matériau synthétique est composé à 90-95% de diamant pur et est fabriqué dans des compacts qui sont fixés dans le corps du foret. Les températures de frottement élevées générées avec ces types de forets ont entraîné la rupture du diamant polycristallin, ce qui a abouti au développement du diamant polycristallin thermiquement stable - diamant TSP.

Le PCD (diamant polycristallin) est formé dans un processus à haute température et haute pression en deux étapes. La première étape du processus consiste à fabriquer les cristaux de diamant artificiels en exposant le graphite, en présence d'un catalyseur/solution de cobalt, de nickel et de fer ou de manganèse, à une pression supérieure à 600 000 psi. Dans ces conditions, des cristaux de diamant se forment rapidement. Cependant, pendant le processus de conversion du graphite en diamant, il y a un retrait volumique, ce qui provoque l'écoulement du catalyseur/solvant entre les cristaux en formation, empêchant la liaison intercristalline et, par conséquent, seule une poudre de cristal de diamant est produite à partir de cette partie du processus.

Dans la deuxième étape du processus, l'ébauche PCD ou "cutter" est formée par une opération de frittage en phase liquide. La poudre de diamant formée dans la première étape du processus est soigneusement mélangée avec un catalyseur/liant et exposée à des températures supérieures à 1400 ℃ et à des pressions de 750 000 psi. Le principal mécanisme de frittage consiste à dissoudre les cristaux de diamant au niveau de leurs bords, coins et points de haute pression provoqués par des contacts ponctuels ou sur les bords. Ceci est suivi d'une croissance épitaxiale des diamants sur les faces et aux sites du faible angle de contact entre les cristaux. Ce processus de repousse forme de véritables liaisons diamant à diamant excluant le liant liquide de la zone de liaison. Le liant forme un réseau plus ou moins continu de pores, coexistant avec un réseau continu du diamant. Les concentrations typiques de diamant dans le PCD sont de 90 à 97 % en volume.

Si l'on a besoin d'un compact composite dans lequel le PCD est lié chimiquement à un substrat en carbure de tungstène, une partie ou la totalité du liant pour le PCD peut être obtenue à partir du substrat en carbure de tungstène adjacent en fondant et en extrudant le liant au cobalt du carbure de tungstène.

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