Способ получения алмазосодержащих элементов

 

Предлагаемый способ относится к порошковой металлургии и может быть использован для изготовления широкой гаммы алмазного инструмента методом горячего прессования под давлением 10-15 кбар и температуре 800-900^oС. Сущность: холоднопрессованные заготовки, перед формованием, спекают в вакууме при температуре равной 0,3 - 0,5 Т плавления низкоплавкой компоненты связи, но не выше 0,7 температуры графитации алмаза в течение 0,5-1,0 часа, а затем проводят формование элементов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению алмазных инструментов посредством горячего прессования.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ, включающий приготовление алмазо-содержащей шихты смешиванием порошков алмазов и связки, горячее прессование под давлением 10-15 кбар [1] Целью изобретения является повышение качества алмазо-содержащих элементов за счет уменьшения пористости.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Навески порошка алмаза и связки смешивают и прессуют в стальной пресс-форме при давлении 1-3 кбар, полученные заготовки спекают в вакуумной камере при температуре 0,30, 5 температуры плавления легкоплавкой компоненты связки (Т пл.), но не выше 0,7 температуры графитизации алмаза (Т граф.) в течение 0,5-1,0 час. Предварительно спеченные заготовки помещают в прессованную графит-катленитовую форму (обратный отпечаток одного или нескольких элементов) и набирают несколько слоев. Данные слои помещают в теплоизолирующую обойму и загружают в камеру высокого давления, где производят горячее прессование при давлении 10-15 кбар и температуре 800-1200^oС в течение 4-5 мин.

Использование величины температуры не менее 0,3 Т_пл легкоплавкой компоненты связки объясняется тем, что при меньших температурах заготовки не достигают необходимой прочности, при более 0,5 Т_пл наблюдается непропорциональная усадка заготовок, что приводит к потере геометрии элементов. Ограничение предельной температуры, равной 0,7 граф, необходимо для сохранения физико-механических свойств алмазного сырья, т.к. T_граф, у алмазного сырья находится в интервале 600-1150^oС.

Время предварительного спекания менее 0,5 часа недостаточно для равномерного пропекания заготовок.

Спекание заготовок более 1,0 часа приводит также к возможной усадке заготовок.

Пример.

К связке, состоящей из 50% вес. никеля, 5% вес.кобальта и 45% вес.карбида вольфрама добавляют алмазные зерна АРК-4 с температурой начала графитизации на воздухе 750^oС и прессуют бруски для камнерезного диска с добавлением порошка чистого карбонильного никеля в припаячную часть бруска при давлении 1,5 кбар.

Размер прессованных заготовок: 7х10х24 мм (± 0,01).

На графитовой подложке заготовки помещают в вакуумную печь и после создания вакуума поднимаем температуру до 435^oС (1450х0,3) и выдерживаем один час. После охлаждения заготовки помещают в графит-катленитовые формы, спрессованные при давлении 1,0-1,5, а затем в катленитовых обоймах помещают в контейнер высокого давления и спекают при давлении в объеме камеры 10 кбар и температуре 850^oС.

После спекания у образцов измеряли линейные размеры. Отклонение в линейных размерах было в пределах 0,1 мм (между меньшим и большим размером), что соответствует ГОСТу 16115-88 для этих изделий. При спекании таких же образцов без предварительного спекания в вакууме наблюдали отклонение от размера в количестве 14% После необходимой доработки выше допуска осталось 6,5% Бруски, изготовленные двумя способами, испытывались на прочность и пористость. У изделий, которые были предварительно спечены в вакууме, пористость меньше на 1,6-2,3% чем у изделий, изготовленных без предварительного спекания в вакууме. Прочность изделий на излом, изготовленных с предварительным спеканием в вакууме, была на 10-16% выше, чем у изделий, спеченных без предварительного спекания в вакууме.

Таким образом, алмазосодержащие элементы, изготовленные по предлагаемому способу, обладают высоким качеством за счет уменьшения пористости, повышения прочности и повышения точности конечных геометрических размеров элементов.

Использование данного способа позволит повысить процент годных алмазосодержащих элементов с высоким качеством, что позволит повысить работоспособность инструмента, изготовляемого из этих элементов, и уменьшить расход энергозатрат.

Литература Патент США N 4142868, В 24 D 3/06, 1979.

Формула изобретения

Способ получения алмазосодержащих элементов, включающий приготовление алмазосодержащей шихты смешиванием порошков алмазов и связки, горячее прессование под давением 10-15 кбар, отличающийся тем, что, с целью повышения качества алмазосодержащих элементов за счет уменьшения пористости, повышения прочности и точности их размеров, после смешивания шихту прессуют, полученные заготовки спекают в вакууме при температуре, равной 0,3-0,5 температуры плавления легкоплавкой компоненты связки, но не превышающей 0,7 температуры графитизации алмаза, в течение 0,5-1,0 ч, а горячее прессование проводят при температуре 800-900^oС.