Абразивный порошковый материал

 

Абразивный порошковый материал используется при поверхностной тонкой обработке изделия. Материал содержит карбид кремния, карбид бора, борид кремния и оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбид бора 3 - 4, борид кальция 9 - 11, карбид кремния 38 - 42, оксид кальция - остальное. 1табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству абразивных ультрадисперсных порошков для поверхностной тонкой обработки изделий.

Известен в качестве абразивного материала карбид бора (B₄C), полученный при взаимодействии бора или борного ангидрида с углеродом, и применяемый для обработки преимущественно твердых сплавов (см.В.Е.Оликер. Порошки для магнитно-абразивной обработки и износостойких покрытий. -М. Металлургия, 1990, с. 19).

Этот материал обладает высокой твердостью (9,3 ед. по шкале Мооса) и абразивной способностью при значительных затратах, обусловленных дефицитом и стоимостью исходного борсодержащего соединения, а также значительными потерями оксида бора в процессе синтеза.

Известный в качестве абразивного материала карбид кремния, получаемый из смеси кварцевого песка, кокса и добавок, характеризуется меньшими затратами на его получение, а также несколько меньшими твердостью и абразивной способностью. (Т. Я.Косолапова и др. Неметаллические тугоплавкие соединения, -М. Металлургия 1985, с.224).

Задачей изобретения является получение абразивного материала, который бы при незначительных затратах на его получение обеспечил бы высокую абразивную способность.

Поставленная задача достигается тем, что абразивный порошковый материал, содержащий карбид кремния, согласно изобретению дополнительно содержит карбид бора, борид и оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

карбид бора 3 4 борид кальция 9 11 карбид кремния 38- 42 оксид кальция остальное Поставленная задача достигается также тем, что в качестве исходного кремний содержащего соединения в шихте используют датолитовый концентрат.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что при высоких абразивных свойствах затраты на получение материала уменьшаются за счет комплексного использования в качестве исходного соединения минерального сырья датолитового концентрата.

При этом достигается высокий выход компонентов: извлечение кремния в карбид составляет 96% а бора и борид кальция 92% Активация шихты в мельнице планетарного типа и синтез при высоком вакууме 10^-3 10^-4 мм рт.ст. способствует получению ультрадисперсного порошка материала, что в совокупности с присутствующим в материале оксидом кальция способствует усилению полирующего эффекта и соответственно улучшению качества обработанной поверхности.

Пример: Порошок датолитового концентрата в количестве 10,0 г дисперсностью 50 мкм с содержанием основных компонентов, мас.

B₂O₃ 17,4 CaO 35 36 SiO₂ 37 тщательно перемешивали с 3,3 г сажи марки ПМ-100 (25 26 мас.) в мельнице планетарного типа в течение 10 мин. Приготовленную шихту термообрабатывали в вакууме 10^-3 10^-4 мм рт.ст. при 1400^oC в течение 1,5 часов.

Фазовый состав полученного композиционного материала определен методами рентгенофазового и фазового химического анализа.

Образующийся карбид бора участвует в борировании оксида кальция с получением борида кальция, который по твердости и абразивной способности близок к карбиду кремния.

Полученный порошок ультрадисперсный с размером частиц 0,5-0,1 мкм следующего состава, мас.

карбид бора 3,5 борид кальция 10,1
карбид кремния 41
оксид кальция остальное
Испытания порошков (с добавлением масляной связки, согласно ТУ) на абразивную способность проведены на установке УАС-2М в соответствии с техническими условиями ТУ-2-037-273-80 на эталонных образцах из стали ШХ 15, в режиме: P 30 кПа, 15 мин.

Полученные результаты исследований представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предложенный материал обладает большей абразивной способностью по сравнению с материалом из карбида кремния и алмазной пастой с учетом разницы на порядок в размерности частиц порошка.

Верхний предел содержания компонентов в материале обоснован максимальным извлечением продукта из смеси датолитового концентрата с углеродом при оптимальном режиме обработки.

Содержание компонентов ниже среднего предела увеличивает содержание непрореагировавшего углерода, присутствие которого снижает абразивность материала.

Ультрадисперсность порошка в сочетании с качественными характеристиками обуславливает применение его при тонкой обработке поверхностей стали для обеспечения качества шлифующего и полирующего эффекта.

Формула изобретения

Абразивный порошковый материал, содержащий карбид кремния и оксид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбид бора и борид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбид бора 3 4
Борид кальция 9 11
Карбид кремния 38 42
Оксид кальция Остальное
причем исходные компоненты являются продуктом карботермического синтеза датолитового концентрата.

РИСУНКИ

Рисунок 1