Способ размерной обработки алмаза

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

852586 (51) М. Кл.

В 28D 5/00

Государственнык комитет

СССР (53) УДК 621.9.048.6.04 (088.8) по делам изобретений и открытий

А. П. Григорьев, С. Х. Лифшиц и П. П. Шамаев (72) Авторы изобретения

Институт геологии Якутского филиала Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ АЛМАЗА

Изобретение относится к обработке алмазов и может быть использовано при изготовлении на алмазах сложных профилей.

Известен способ размерной обработки алмазов путем контактирования с нагретым профильным инструментом, выполненным из твердого металла, в атмосфере кислорода при нагреве до 1000 С(1).

Из известных способов размерной обработки алмазов наиболее близким к изобретению является способ размерной обработки алмазов путем контактирования с инструментом, выполненным из твердого металла или сплава, способного при нагреве растворять алмаз (2).

При этом обрабатываемую поверхность алмаза приводят в скользящий контакт с инструментом, выполненным из Fe, Ni, Ti, вступающим во взаимодействие в нагретом состоянии с алмазом с образованием менее твердых веществ, которые легко удаляются, например карбидов окислов, сульфидов.

Недостатком указанного способа является сло:кпость технологии процесса обработки, вызванная наличием скользящего контакта инструмента и обрабатываемой поверхности алмаза, требующего сложного устройства для осуществления одновременного нагрева, перемещения и прижима инструмента к обрабатываемой поверхности.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса размерной обработки за счет исключения механического перемещения твердого металла или сплава и возЗ можности получения изделий сложного профиля.

Указанная цель достигается тем, что в способе размерной обработки алмаза путем контактирования с твердым металлом или

to сплавом, способным при нагреве растворять алмаз, твердый металл или сплав оставляют неподвижным относительно контактирующей с ним поверхности алмаза, кроме того, в способе можно производить перио15 дическую замену контактирующего с алмазом твердого металла или сплава, а обработку можно производить в газе, способном реагировать с растворенным в твердом металле или сплаве углеродом, напри20 мер водороде, при атмосферном давлении, обработку проводят металлами Fe, Ni, Pt или их сплавами при 1100 †12 С.

Предложенный способ размерной обработки алмаза основан на известной способ25 ности углерода растворяться в некоторых металлах с образованием твердых растворов внедрения (Ni, Pt, Со) или легко различающихся карбидов (Fe, Mn), а также на способности углерода диффузировать через

30 эти металлы при повышенных температурах.

852586

Составитель В. Шлионский

Техред М. Гайдамак

Редактор П. Горькова

Корректор О. Тюрина

Заказ 1823/3 Изд, л1 492 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

При этом в зоне контакта твердого металла или сплава с алмазом при нагреве обработка происходит в результате растворения алмаза в твердом металле или сплаве инструмента с последующим удалением растворенного углерода из зоны контакта сначала за счет диффузии в массу металла, а затем газом, реагирующим с растворенным в металле углеродом при температуре обработки. В качестве газов-реагентов могут быть использованы Н, Н О, СО, и др.

Процесс обработки с применением газареагента идет по механизму твердое — твердое — газ (алмаз — раствор углерода в месталле — газ). Обработку алмаза в атмосфере газов-реагентов ведут с применением инструментов очень небольших размеров, например выполненного из кусочков фольги определенной формы. При использовании размеров инструмента из фольги меньше размера обрабатываемого изделия становится возможным осуществление операций обработки, которые ранее не выполнялись известными способами, такие как изготовление П-образных или Г-образных глухих каналов и других выемок, полостей и наружных поверхностей сложного профиля.

Способ размерной обработки алмазов осушествляется следуюшим образом.

Пример 1. На кристалл алмаза весом около 10 мг, помещенный в реактор, выполненный в форме трубки из корундовой керамики внутренним диаметром 10 мм, на корундовой подставке устанавливают инструмент в виде куска проволоки из железоникелевого сплава диаметром 0,15 мм. Оба конца проволоки закрепляют в никелевой дужке, способной опускаться под собственным весом. Реактор с алмазом и установленном на нем инструменте нагревают в силитовой печи, а затем через отверстие в реакторе пропускают поток водорода при

t 1250 С со скоростью 500 мл/ч при атмосферном давлении (или с превышением

его на 1 — 2 мм рт. ст.) ..

Водород получают в аппарате Кигта и очишают пропусканием через аскарит, твердый едкий калий и нагретый до 550 С порошок магния.

3а 13,5 ч выдержки в реакторе в алмазе прорезается паз глубиной 0,64 мм. Средняя скорость резки составляет около 0,05 мм/ч.

Пример 2. На уплощенный двойник алмаза в виде треугольной пластинки с длиной стороны 5 5 мм и толщиной 0 85 мм

50 помещена пластинка того же сплава (Ni с 14 вес. Я Fe) толщиной 0,1 мм в виде равностороннего треугольника с длиной стороны 1,5 мм. При условиях обработки аналогичных примеру 1 после 45 ч выдержки в реакторе при 1200 С в кристалле алмаза образовывается сквозное отверстие треугольной формы с ровными стенками заданного размера. Скорость обработки составляет

0,02 мм/ч.

Испытания предложенного способа показали, что он значительно упрощает размерную обработку алмаза и позволяет осуществлять изготовление на алмазных углублениях отверстий, каналов, пазов сложного профиля, а также изделий сложного профиля, таких как шестерни, микрофрезы и т. п.

По предложенному способу металлический инструмент практически не изнашивается и одним инструментом возможна обработка большого числа алмазов, кроме того, простота технологии позволяет производить одновременную обработку большой партии изделий, используя одну печь.

Формула изобретения

1. Способ размерной обработки алмаза путем контактирования с твердым металлом или сплавом, способным при нагреве растворять алмаз, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса за счет исключения механического перемещения твердого металла или сплава и обеспечения возможности получения изделий сложного профиля, твердый металл или сплав оставляют неподвижным относительно контактирующей с ним поверхности алмаза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят периодическую замену контактирующего с алмазом твердого металла или сплава.

3. Способ по п. 1, отл ича юши йся тем, что обработку проводят в газе, способном реагировать с растворенным в твердом металле или сплаве углеродом, например в водороде, при атмосферном давлении.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку проводят металлами Fe, Ni, Pt или их сплавами при 1100 — 1250 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1013540, кл. 67 а, 21, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР № 293672, кл. В 24В 9/16, 1962.