Способ получения микропорошков сверхтвердых материалов

 

Изобретение относится к области обогащения микропорошков сверхтвердых материалов, обладающих наибольшей абразивной способностью. Технический результат - повышение эффективности обогащения при упрощении технологического процесса. Исходную шихту смешивают с водой и обогащают по плотности в центробежном поле на свободной поверхности воды, имеющей форму параболоида вращения, при отношении ускорения центробежного поля к ускорению свободного падения в пределах 0,9-1,1 и объемной нагрузке 388 м³/м³·ч. В качестве классификационной среды используют обычную воду.

Изобретение относится к области обогащения порошков синтетических алмазов и может быть использовано при получении других сверхтвердых материалов (кубический нитрид бора, нитрид кремния и др.).

Абразивная способность является одним из основных показателей, характеризующих работоспособность алмазного порошка той или иной зернистости. Повышение абразивной способности достигается увеличением средней суммарной прочности зерен порошка, их однородности и содержания зерен изометрической формы.

При изготовлении порошков синтетических алмазов не решена проблема получения их оптимальной плотности, обладающей наибольшей абразивной способностью.

В порошках из синтетических алмазов основными примесями являются карбиды металлов, неперекристаллизовавшийся графит и включения частиц сплава катализатора. Эти примеси полностью растворяются только в хлорной кислоте (Технология изготовления и контроль качества алмазных порошков. Ю.И.Никитин. Киев, Наукова думка, 1984, с. 242).

Известен технологический процесс изготовления микропорошков марки АСМ зернистостью от 60/40 до 1/0, заключающийся в следующем. Порошок класса - 60 мкм после измельчения и химической очистки подвергают разделению на комплексы (классы) на стаканчиковых центрифугах при различных значениях числа оборотов ротора: -60-+28; -28-+10;-10-+3 и -3 мкм. Разделение каждого комплекса на зернистости начинается с осаждения порошка наиболее крупной зернистости, входящей в данный комплекс. После остановки центрифуги стаканы извлекаются из гнезд ротора центрифуги. Осветленная суспензия (фугат), содержащая фракцию с размерами частиц менее граничного, сливается в соответствующие емкости. Граничным зерном называют частицу, размер которой соответствует границе разделения классифицируемого материала на заданные классы по крупности. Затем в стаканы доливается порция чистой классификационной среды и осадок тщательно размешивается. При этом используется раствор на основе желатина, отвечающего ряду специфических требований: обеспечение качественного диспергирования частиц классифицируемого материала; отсутствие дефицитных компонентов и невысокая стоимость; нетоксичность; способность к длительному хранению без потери основных технологических свойств (там же, стр. 171-173).

Размешивание является весьма трудоемкой операцией и на ее долю приходится от 10 до 40% всего времени классификации микропорошков в зависимости от зернистости. После предварительной классификации производится дополнительная отмывка от замельчения и закрупнения.

Образующийся после отмывки от закрупнения осадок направляется в электромагнитную мельницу, а затем на классификацию по описанной выше схеме (там же, стр. 206-209). В процессе классификации микропорошки подвергаются контролю зернового состава на микроскопе МБР-3. При соответствии зерновому составу микропорошки отмываются от желатина и направляются на сушку при температуре 105-115°С, после чего подвергаются окончательному контролю зернового состава, испытанию на абразивную способность. Микропорошки взвешиваются, расфасовываются, упаковываются в емкости и маркируются.

Техническим результатом изобретения является повышение абразивной способности сверхтвердых материалов за счет разделения по плотности, упрощение технологического процесса при одновременном повышении его эффективности. Указанный технический результат достигается путем смешивания исходной шихты с водой и обогащения в центробежном поле на свободной поверхности воды, имеющей форму параболоида вращения при отношении ускорения центробежного поля к ускорению свободного падения (факторе разделения) в пределах 0,9-1,1 и объемной нагрузке 388 м³/м³·ч.

Выбор режимных параметров обусловлен тем, что при факторе разделения менее 0,9 плотность алмазного концентрата снижается за счет увеличения содержания графита. При факторе разделения более 1,1 плотность алмазного концентрата увеличивается за счет посторонних примесей, ухудшающих его качество. Преимуществом способа является то, что в качестве классификационного раствора используют водопроводную воду, смешивание исходной шихты с водой производят за счет использования энергии вихревой воронки, образующейся при истечении воды из емкости через нижнее отверстие, а обогащение ведут в центробежном сепараторе, представляющем собой цилиндроконический ротор, вращающийся вокруг вертикальной оси. Под действием центробежной силы и силы свободного падения образуется уровень поверхности жидкости в форме параболоида вращения. Поступающие на поверхность легкие частицы с водой выносятся через нижнюю насадку, а тяжелые частицы осаждаются на внутренней поверхности ротора. После прекращения процесса и остановки ротора тяжелые частицы смываются водой в емкость.

Пример. Микропорошок синтетического алмаза крупностью 0-60 мкм замачивают в воде, декантируют для удаления класса 0-14 мкм. В центробежный сепаратор через питающую емкость из водопровода шлангом подают воду. Из емкости через нижнее отверстие воду направляют в питающую трубу сепаратора, вращающегося с частотой 280 об/мин, что соответствует фактору разделения 1. Затем в питающую емкость загружают дешламированную шихту, которая самотеком поступает на свободную поверхность параболоида вращения при объемной нагрузке 388 м³/м³·ч. Легкие частицы крупностью менее 28 мкм с водой выносятся через нижнюю насадку диаметром 6 мм в приемную емкость. Тяжелые частицы крупнее 28 мкм под действием центробежной силы осаждаются на внутренней поверхности ротора и после остановки сепаратора выгружаются. Процесс повторяют 4-5 раз до получения необходимых показателей по закрупнению и замельчению. Абразивная способность полученных микропорошков определяется в соответствии с ГОСТ 9206-80.

Формула изобретения

Способ получения микропорошков сверхтвердых материалов, включающий смешивание исходной шихты с жидкостью и разделение по плотности, отличающийся тем, что обогащение ведут в центробежном поле на свободной поверхности воды, имеющей форму параболоида вращения, при отношении ускорения центробежного поля к ускорению свободного падения в пределах 0,9-1,1 и объемной нагрузке 388 м³/м³ч.