Способ изготовления алмазного инструмента

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 1) 4 В 24 D 3/06

«»»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Ф м ю «у

Ф \

3а

3Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848116/25-.08 (22) 30.01 ° 85 (46) 28.02.86. Бюл. Ф 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазов и инструмента (72) Ф.Б.Данилова, В.Р. Кангун, Г.М. Свердлов, С.К. Гордеев, С.Г.Жуков, Л.А.Оленчук и Ф.Ф.Мирошников (53) 621.922.079(088.8) (56) Патент Франции Р 2184049, кл. В 23 D 61/18, 1974. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

;АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА, при котором абразивный порошок с предварительно нанесенным покрытием смешивают с металлическим связующим и производят формирование инструмента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет повышения адгезионной связи между алмазным порошком и связующим, частицы алмазного порошка покрывают фтором.

2. Способ по п.1, отличаю.4 шийся тем, что покрытие наносят

-6 -6 из расчета 1,9 10 — 9,5 ° 10 г фтора на 1 г алмаза.

4О

4<<

<;б эь

1 1214

Изобретение относится к производству алмазных инструментов, в частности к способу изготовления алмазных инструментов на металлических связках. 5

Целью изобретения является повышение износостойкости алмазного инструмента на металлических связках за счет создания прочных химически. связей между алмазными эернамк. по- 19 крытием и связкой.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нанесение на алмазные порошки покрытия, смешивание покрытых порошков 15 с ингредиентами металлической связки и формование из полученной массы инструмента, покрытие прочно за счет химических связей связывается с алмазом и со связкой и обеспечивает 2О повышенную прочность всей системы алмаз — покрытие — связка.

В основе подготовки алма=-ного порошка для данного способа лежит создание на нем химически связанных с ним групп, являющихся реакционноспособными по отношению к ме".àëëàì свяэки.

Самым реакционноспособнь<м иэ всех элементов является фтор, Даже при не,большом нагревании фтор энет ично реагирует с медью, цинком, олово; алюминием, железом — металлами,, которые -.õñäÿò в металлические связки и с <ногими другими элементами., которые входят в состав обрабатываемого материала, например кремния

H HI

Процесс подготовки алмазного порошка включает следующие технологическ.|е операции. Производится термообработка алмазного порошка в и :ер< .<îé среде или вакууме при 720f7

800 С в течение 2 ч. При этом разру:.;:=<тс; окcифункциональныe группы, ;:.<ею« неся на алмазном порошке после сидтеза, Следующим переход — охлаждение алмаза в той же среде, Подготовленный таким образом алмазный горошок подвергается газофазному окислению кислородом воздуха при комнатной температуре в течение

6 ч. В результате на поверхности алмазных порошков образуются основные группы, Образование основных функциональных групп реализуется sa

402 2 счет регибридизации атомом на поверхности углерода (алмаза) 8р г

Последующая операция — обработка плавиковой кислотой. При этом.синтезированные на поверхности алмаза основные группы нейтрализуются кислотой по схеме (С) -ОН+НГ (С)Г+Н,О, давая в итоге алмазы, содержащие фторфункциональные группы.

Концентрация плавиковой кислоты составляет 1 моль/л .

Предлагаемый способ позволяет половину поверхности алмазных порошков покрыть фтором. Количество фтора, "îäåðæàùåãîñÿ на алмазном порошке, определяется исходя иэ концентрации основных Йункциональных групп на алмазе (5.10 моль/м ), удельной

-6 поверхности порошка алмаза и атомной массь< фтора (19)

ГР)=5 10 19 S .

Удельная поверхность алмазных порошков, применяющихся для изготовления шлифовальных инструментов, находится в пределах 0,10 — 0,02 м /г в зависимости от зернистости порошков. Соответственно масса фтора, нанесенного на алмаз, составляет (9,5-1,9) ° 10 г фтора/г алмаза или

О,, 00095 - 0,00019 мас.7..

Пример 1. Фторфункциональные группы наносят на алмазный порошок

АС6 160/125 в количестве 3,8 ° 10 r/ã алмаза. Из подготовленного таким образом алмазного порошка изготовлены круги 6А2 150х15 на медно-оловянной связке Nl 50-й концентрации, Такие же круги изготовлены из стандартного алмазного порошка.

Круги испытывались на заточном станке модели ЗД642Е путем обработки пакета из четырех стеклянных пластин толщиной 6,5 мм сечением

35х26 мм, Режим обработки: скорость круга

2800 об/мин, поперечная подача

О,< мм/дв.ход,, продольная подача

2 м/NAII cI

Общий съем стекла эа опыт составил 1600-1800 r.

Испытания показали, что удельный расход алмаза в кругах с фторированным алмазом равен 0,085 мг/г, а в кругах из стандартнь<х алмазов

0,14 мг/г.

121 44

Составитель B.Âoðîáüåâ

Редактор Н.Швыдкая Техред А.Кикемезей Корректор В. Бутяга

Заказ 830/21 Тираж 739 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Пример 2. Такие же круги. изготовлены из алмаза с покрытием

-6 из фтора в количестве 9,5 10 r/r алмаза (большее количество фтора нанести на алмаз не удается).

Круги были испытаны в условиях, аналогичных примеру 1. Удельный расход алмаза составил при испытании опытных кругов 0,065 мг/г.

Пример 3. В аналогичных !О условиях были изготовлены и испытаны такие же круги из алмаза, покрытого фтором в количестве 1,9х х10 г/r алмаза. Удельный расход алмаза составил 0,09 мг/г.

Пример 4. Такие же круги из алмаза, покрытого фтором, в количестве 1,0 10 г/r алмаза показали

6 удельный расход алмаза 0,12 мг/r, т.е. близкий к кругам иэ стандартных алмазных порошков.

Пример 5. Такие же круги были изготовлены из алмаза АС6

160/125, металлизированного. При испытаниях в условиях по примеру 1 удельный расход алмаза составил

0,13 мг/г.

Испытания показали, что во всех случаях износостойкость алмазного инструмента, изготовленного иэ алмаз02 4 ного порошка с фторфункциональными группами, в 1,5 - 2,0 раза. больше, чем алмазного инструмента из алмазного порошка в состоянии поставки или из металлизированного.

Это свидетельствует о том, что

М нанесение на алмазные порошки фтора, химически связанного как с алмазом, так и со связкой, позволяет существенно повысить прочность композиции алмаз — покрытие — связка, и следовательно, износостойкость инструмента.

Наиболее вероятным механизмом, объясняющим повышение работоспособности алмазных кругов на металлических связках из алмаза, содержащего фторфункциональные группы, может быть увеличение адгезии этого алмаза со связкой за счет образования химических связей .алмаз — фтор — металлическая связка.

Другим механизмом, объясняющим процесс, является химическое воздействие фтора на обрабатываемый материал — стекло (реакция фтора с оксидом кремния — основным компонентом стела), а также повышение эффектив- ности шлифования.