[发明专利]多晶金刚石动力传动表面

说明书

提供了动力传动系统，包括多晶金刚石动力传动表面，该多晶金刚石动力传动表面与金刚石溶剂‑催化剂动力传动表面接合。动力传动系统可以是齿轮、万向接头或其他动力传动系统或部件或者包括有齿轮、万向接头或其他动力传动系统或部件。

相关申请的交叉引用

本申请是2018年7月30日提交的题为“多晶金刚石推力轴承及其元件(Polycrystalline Diamond Thrust Bearing and Element Thereof)”的美国专利申请号16/049,617(未决)的部分继续专利申请。本申请也是2019年5月29日提交的题为“用于金刚石-金刚石反应材料轴承接合的材料处理(Material Treatments for Diamond-on-Diamond Reactive Material Bearing Engagements)”的美国专利申请号16/425,758(未决)的部分继续专利申请，其本身就是部分继续申请：美国专利申请号16/049,588，于2018年7月30日提交(现作为美国专利号10465775发布)；美国专利申请号16/049,608，于2018年7月30日提交(未决)；以及美国专利申请号16/049,617，于2018年7月30日提交(未决)。美国专利申请号16/425,758(于2019年5月29日提交)；美国专利申请号16/049,588(于2018年7月30日提交)；美国专利申请号16/049,608(于2018年7月30日提交)；以及美国专利申请号16/049,617(于2018年7月30日提交)中的每一个的全文以参见的方式纳入本文。

技术领域

本公开涉及用作动力传动表面、比如齿轮表面的多晶金刚石；涉及包括该多晶金刚石的设备和系统；以及涉及制造和使用该多晶金刚石的方法。

背景技术

机械动力传动系统将机械能从一个部件或系统传动到另一个部件或系统比如来进行工作。机械动力传动系统可以包括与第二部件(例如，第二齿轮)联接的第一部件(例如，第一齿轮)，使得当第一部件移动时，至少一部分第一部件的机械能被传递到第二部件，导致第二部件对应地移动。这种系统通常包括彼此接合的表面。例如，在与第二齿轮啮合的第一齿轮的移动期间，第一齿轮的齿轮齿表面的至少一部分与第二齿轮的齿轮齿表面的至少一部分接触。然而，机械动力传动系统、比如齿轮会发生失效，包括由表面之间的接合引起的材料失效。齿轮失效的一些示例性类型包括弯曲疲劳、接触疲劳、磨损、擦伤、过载和开裂。

当多晶金刚石(PCD)元件用作诸如旋转机械的移动零件时，接合面和相对接合面通常均由多晶金刚石组成。这至少在一定程度上是因为无论是由碳化钨支撑还是不支撑的热稳定的多晶金刚石(TSP)和多晶金刚石复合片(PDC)已被认为是用于加工金刚石反应材料的禁忌。金刚石反应材料包括金属、金属合金、复合材料(例如，以硬面、涂层或镀层的形式)，其含有超过微量的金刚石催化剂或溶剂元素(也称为金刚石溶剂-催化剂或金刚石催化剂-溶剂)，包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、铬、锰、铜、钛或钽。此外，这种先前对使用多晶金刚石的禁忌延伸到了所谓的“超级合金”，包括含有超过微量的金刚石催化剂或溶剂元素的铁基、钴基和镍基超级合金。在移动零件的某些表面速度下，诸如在切削尖端处产生的载荷和伴随温度往往超过了金刚石的石墨化温度(即约700℃)，在存在有金刚石催化剂或溶剂元素的情况下，这可能导致部件的快速磨损和失效。在不受理论约束的情况下，具体的失效机制被认为是由碳轴承金刚石与正在加工的碳吸引材料的化学作用造成的。关于多晶金刚石用于金刚石催化剂或含溶剂的金属或合金加工的禁忌症的示例性参考文献是美国专利号3,745,623。长期以来，避免使用多晶金刚石加工含金刚石催化剂或含金刚石溶剂的材料，导致在与此类材料接触的所有应用中避免使用多晶金刚石。

发明内容