Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала

 

Использование: в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента. Сущность изобретения: поликристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повышенной температуре в присутствии катализатора окисления, выбранного из группы: КНСОз, МаНСОз, КаСОз, NaaCOa; 8-15%-ные растворы оксидов MgO, SnO, СоО, NiO в расплавах ZiOH, NaOH или КОН. Температура обработки 360-600°С, время обработки 15-60 мин. В качестве окислительной газовой среды используют воздух, водяной пар. диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС 1УБЛИК (я)з С 01 В 31/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757604/26 (22) 09.11.89 (46) 07.04.92. Бюл. N..13 (71) Научно-производственное объединение по природным и искусственным алмазам и алмазному инструменту и МГУ им.М.В,Ломоносова (72) В.В.Журавлев, В,Л.Сквсрцова, И.И.Кулакова, А.П.Руденко, Д.Н.Колчеманов и М.Я.Дворецкая (53) 666.233(088.8) (56) Патент США М 4278448, кл. 51-295, опублик. 1979. (54) СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к производству и обработке алмазного материала, а именно к технологии получения поликристаллических алмазов с регулируемыми физико-механическими свойствами, и может быть использовано в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента.

Известен способ обработки алмазного материала, при котором на материал воздействуют расплавом нитрата калия с целью ослабления дефектных мест за счет сильного окисления, для того чтобы разупрочнить материал и облегчить его последующее дробление. После дробления получаются более мелкие зерна повышенной прочности.

В процессе эксплуатации инструмента, оснащенного дробленным алмазным мате,, Ы„„1724572 А1 (57) Использование: в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента, Сущность изобретения: поликристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повышенной температуре в и рисутствии катализатора окисления, выбранного из группы: КНСОз, йаНСОз, К2СОз, Ма2СОз;

8-15%-ные растворы оксидов MgO, SnO, СоО, NiO в расплавах 2iQH, NaOH или

КОН. Температура обработки 360 — 600 С, время обработки 15 — 60 мин. В качестве окислительной газовой среды используют воздух, водяной пар. диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5% 1 з,п.ф-лы, 1 табл. риалом, из-за повышенной прочности зерен наблюдается характерный износ их в виде образующихся площадок износа, округления зерен. Эти явления приводят к резкому затуханию процесса резания, так как зерна, имеющие площадки и округления, не режут и из-за своей высокой прочности не колятся на фрагменты.

Целью изобретения является сохранение зернистости материала и улучшение самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что поли кристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повыщенной температуре в присутствии катализатора окисления, выбранного из группы: КНСОз; МаНСОз; К2СОз; йа2СОз; 8—

1724572

15%-ные растворы оксидов MgO; SnO; СоО;

NiO в расплавах ZiOH, NaOH или КОН. При этом температуру обработки выбирают равной 360-600 С, время обработки 15-60 мин, В качестве окислительной газовой среды 5 используют воздух, водяной пар, диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5%,.

Обработку поликристаллического алмазного материала по предлагаемому спо- 10 собу проводят при 360-600 С. При более низких температурах процесс каталитического окислительного растворения не идет, а при температурах выше 600 С скорость процессов становится достаточно большой, 15 возрастают потери алмаза и величина эффекта изменения прочности алмазных зерен становится не оптимальной.

Рекомендуемое время обработки 15—

60 мин. При меньшем времени требуемый 20 эффект не достигается, а при большем времени резкого изменения прочности алмазного поликристаллического материала не набл юдается.

Соотношение массы алмазов и катали- 25 затора окисления выбирают от 6;1 до 2:1, что определяется зернистостью обрабатываемого поликристаллического материала и необходимостью обеспечения контактов алмазного материала и катализатора в процес- 30 се обработки.

Содержание оксидов магния, олова, кобальта, никеля в расплавах гидроксидов лития, натрия или калия берут от 8 до 15%, Верхний предел концентрации расплава 35 раствора обусловлен растворимостью оксидов в расплавах щелочей, а нижний — предельной концентрацией, при которой нет зависимости каталитической активности расплава от содержания в нем оксида, 40

Пример 1. Навеску (178,4 мг) синтетических поликристаллических алмазов марки АРСЗ зернистостью 250/200 с исходной прочностью 29 ГПа смешивают в соотношении 5:1 с порошком катализатора 45 окисления 15%.MgO a 85% NaOH в лодочке из стойкого к щелочам материала (например, из платины). Лодочку помещают в реактор проточного типа, через который. осуществляют проток технического азота. 50

Реактор вставляют в нагретую до 600 С печь и выдерживают алмазы при этой температуре в течение 30 мин. После охлаждения алмазов в атмосфере азота, их отмывают от щелочного катализатора нагретой разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой, Высушивают, масса алмазов после обработки составляет 175,2 мг, а прочность 16 ГПа. Таким образом, уменьшение прочности поликристаллических зерен составляет 45%, а потери алмазного материала всего 1,8%. При этом исходная зернистость алмазного материала не изменяется и зерна при надавливании не разваливаются, Остальные примеры приведены втаблице.

Сравнение предлагаемого способа обработки алмазного поликристаллического материала путем слабого каталитического окислительного раствора с известным способом обработки нитратом калия, показало, что потери алмазного материала по предлагаемому способу снижаются на 30—

80%.

Алмазный поликристаллический материал, обработанный по предлагаемому способу (уменьшая свою прочность на 26 — 48% без изменения зернистости), увеличивает абразивную способность по отношению к исходному на 150-180%, Формула изобретения

1. Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала, включающий воздействие на материал химически активной среды при нагревании, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью сохранения зернистости материала и улучшения самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента, на его основе в качестве химически активной среды используют окислительную газовую среду, выбранную из группы: воздух, диоксид углерода, водяной пар, технический азот, имеющий примесь кислорода, которая содержит катализатор окисления, выбранный из группы; КНСОз: КгСОз; МаНСОз; йагСОз; 8-15%ные растворы оксидов MoO; SnO; NiO; СоО в расплавах гидроксида лития, натрия или калия.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что процесс ведут при 360 — 600 С в течение 15 — 60 мин.

1724572

Уменьшение прочности. »

Конечная прочность, Гла

Потери порошL3. »

Условия химической об аботки

Способ разупрочнения материала по примеру

Навеска алмазного порошка, мг

Массовое соотношение порошка и катализатора окисления

Темпера- Время. тура, С мин

Газовая среда

Катализатор окисления

Воздух

C(h

Нзо

Нзо

Н20

Воздух

СО

Соз

Воздух

КНСОз

10.2

360

2:1

80.2

" Большинство зерен раздввливается при легком надавливании стеклом: появляется много зерен мелкой фракции.

35

45

Составитель И. Кулакова

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1145 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Пршшагаемы

3

5

7

9

11

12

13

14

16

17

Известный

124,1

151,2

205.5

161.9

152.3

192,6

118.3

151.2

130.5

190,7

171.5

136.8

1 15.0

59.7

59.9

59.7

4:1

2:1

Э:1

2:1

2:1

3:1

2:1

5:1

5:1

2:1

3:1

6:1

3:1

2;1

3:1

3:1

15» Соо+85» UOH

10» NIO+ 90» йзОН

8» MgO+ 92» йаОН

10» MgO+ 90» UOH

8» эпо+ 92» КОН

15» СоО+85» LIOH

15» Соо+ 85» UOH

10» NIO+ 90» йаОН

КзСОз йвзСОз

КНСОз

КНСОз

КНСОз

КНСОз

КНСОз

КНСОз

360

3.3

4.0

7.2

7.3

4,5

3.0

3.2

5.3

2,5

1,5

1,8

1,9

2,3

3.3

3.6

2.7

15

17,5

18,5

21,5. 21,5

18,5

17.5

19

17,3

23.1

17,4

41

48

36

26

26

48

36

38

38