Способ получения сверхтвердых компактов

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХТВЕРДЫХ КОМПАКТОВ, включающий воздействие высокого давления при высокой температуре на слой порошка сверхтвердого материала, преимущественно алмаза или кубического нитрида бора, и слой металлического связующего, состоящего из двойных или тройных сплавов, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности компактов и увеличения их размеров, сверхтвердый порошок предварительно покрывают металлом, являющимся компонентом связующего с наименьшим сродством к кислороду, и смешивают с порошком окисла металла, являющегося компонентом связующего с наибольшим сродством к кислороду, взятым в количестве 0,5 - 2,0% от объема связующего.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют порошок окисла металла дисперсностью 0,01 - 0,10 мкм и воздействие давления ведут при температуре выше температуры плавления связующего и ниже температуры восстановления окислов.

Изобретение относится к получению сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления и температуры и может найти применение в машиностроении в качестве конструкционного материала и абразивно-режущего инструмента.
Известен способ получения сверхтвердых компактов при высоких давления и температурах. Этот способ позволяет получать компакты высотой, ограничиваемой лишь размерами камеры высокого давления и температуры, что вполне удовлетворительно для многих практических целей.
Однако получение высоких компактов по этому способу весьма сложно технологически, ибо предусматривает строгую дозировку металлического связующего и сверхтвердого порошка в каждом слое. Дозировка меняется не только от количества слоев, но и от состава металлического связующего и сверхтвердого порошка. Причем дозировка должна осуществляться при каждой загрузке нагревателя.
Цель изобретения - повышение прочности компактов и увеличение их размеров.
Цель изобретения - достигается тем, что сверхтвердый порошок предварительно покрывают металлом, являющимся компонентом связующего с наименьшим средством к кислороду, и смешивают с порошком окисла металла, являющегося компонентом связующего с наибольшим сродством к кислороду, взятым в количестве 0,5-2,0% от объема связующего. Порошок окисла используют дисперсностью 0,01-0,10 мкм и воздействие давления ведут при температуре выше температуры плавления связующего и ниже температуры восстановления окислов.
Предварительное покрытие сверхтвердого порошка металлов, являющегося компонентом связующего с наименьшим сродством к кислороду, улучшает смачиваемость порошка и увеличивает высоту получаемых компактов за счет устранения вредного влияния тонких окисных пленок на покрытых алмазных порошках. Компоненты сплава металлического связующего, имеющие большее сродство к кислороду, восстанавливают окисные пленки металла, покрывающего алмазный порошок, тем самым улучшается смачивание и повышаются прочностные свойства компакта.
Эффект упрочнения материала связующего обеспечивается наличием мелкодисперсных, равномерно распределенных тугоплавких окислов металла, являющегося компонентом связующего с наибольшим сродством к кислороду.
При содержании тугоплавких окислов менее 0,5 об.% эффекта упрочнения не наблюдается. Содержание тугоплавких окислов более 2,0 об.% нецелесообразно из-за охрупчивания материала.
Нижний предел дисперсности порошка 0,01 мкм обуславливается технологичностью процесса смешивания. Увеличение размера зерен тугоплавких окислов выше 0,1 мкм приводит к снижению прочности.
Процесс ведут при температурах, достаточных для плавления металлического связующего, но не превышающих температуру восстановления тугоплавких окислов.
П р и м е р 1. Алмазный порошок покрывают Ni в количестве 3 мас.% в растворе следующего состава, г/л:
Никель сернокислый (NiSO₄ 7H₂O) 25
Аммоний хлористый (NH₄Cl) 35
Натрий лимоннокислый (Na₃C₆H₅O₇ nH₂O) 50
Гипофосфит натрия (NaH₂PO₄ H₂O) 30
Аммиак (NH₄OH) 25-процентный до рН 8-9
Температура раст- вора, ^оС 80-88
Затем металлизированный алмазный порошок смешивают с 0,5% порошка Al₂O₃ дисперсностью от 0,01 до 0,1 мкм. Графитовый нагреватель, имеющий форму стаканчика изолируют от содержимого слюдой и гексагональным нитридом бора. Затем на дно стаканчика помещают металлическое связующее - сплав никеля, алюминия и вольфрама в соотношении 43,5 мас.% Ni 1,5 мас.% Al, 55 мас.% W. Сверху насыпают смесь металлизированного порошка с окислами. Заполненный графитовый нагреватель помещают в камеру высокого давления и температуры и подвергают действию давления 55 кбар и температуры 1470^о С. Металлическое связующее плавится и пропитывает алмазный порошок. После выдержки в течение 1 мин и снятия давления и температуры получаем компакт.
П р и м е р 2. Алмазный порошок, предварительно покрытый Cu в количестве 2,5 мас.% смешивают с 1,0% TiO₂. Металлическое связующее представляет собой сплав меди, Si и титана в соотношении 72 мас.% Cu, 25 мас.% Ti и 3% Si. Загрузка нагревателя, как в примере 1. Давление 30 кбар, температура 1150^о С, выдержка 1 мин. После снятия давления и температуры получаем компакт.
П р и м е р 3. Порошок кубического нитрида бора предварительно покрытый никелем в количестве 2,0 мас.% смешивают с порошком TiO₂дисперсностью до 0,1 мкм в количестве 0,7 мас.%. Далее пропитывают сплавом состава 28% Ti и 72% Ni по методике примера 1 при давлении 30 кбар, температуре 105^о С в течение 1,5 мин.
Компакты, полученные данным способом, имеют _сж = 500-550 кг/мм², твердость 95-97 HRA. Высота полученных компактов составляет 12 мм, размеры компактов ограничиваются лишь реакционным объемом камеры высокого давления. (56) Авторское свидетельство СССР N 572001, кл. В 24 D 3/06, 01.11.73.