Способ получения поликристаллических алмазных агрегатов заданной формы

Ои ИСАНИЕ вз 2 ете 1ИЗОБРЕТЕН ИЯ Своз Соавтемин Социалистицескик Рвснубпик(51) М. Кл.С 01 В 31/О рисоедикением заявкиююудерстеенный кюмнтетСююета Мнннетрае ССюе делам нееюретеннйн еткритнй 23) Приоритет(45) Дата опубликования описания 15.11.77(7) Заявител на Трудового Красного Знамени институт физики выс давпений АН СССР54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ АГРЕГАТОВ ЗАДАННОЙ ФОРМЫолучения быть ис- орострое- омышлентносится мазов. шиностро юшей, Изобретение оппромышленных ал О тпользовано в ма ибнии, горнодобыва ч рности и т.д.Известен способ синтеза поликристаллического алмаза, по которому исходную для синтеза графитовую заготовку нагревают в две стадии с длительностью процесса синтеза 30 - 60 мин, что благоприятствует росту зерен алмаза. В результате получают крупнокристаллнческие образования алмаза, Кроме того, в упомянутом способе катализатор применяется в виде металлических пластин, что приводит к большому содержанию включений металла в алмазах, ухудшая их прочностные свойства.По предлагаемому способу получают прочные алмазные агрегаты заданной формы, состоящие из мелкодисперсных кристаллитов, сросшихся в процессе синтеза. Способ дает воэможность получать крупные алмазные изделия с высокой чистотой поверхности, имевшие форму рабочих частей инструментов: резцов, выглажнвателей, стеклорезов, волок, буровых коронок и т. д. Для получения мелкозернистых алмазных агрегатов реакционный графит окружают оболочкой из иорошкообраэного катализатора, а нагрев осуществляют импульсом электрического тока. Процесс кристаллизации проводят в области термодинамической стабильности алмаза при давлении выше 80 кбар и температурах, превышающих 1500 С. Известно, что образованию мелкозернистой структурь 1 благоприпятствует быстрая кристаллизация в условиях сильного пересыщення маточной среды.Высокая скорость превращения графита иалмаз достигается благодаря сильно развитой Ю поверхности контакта мелкого порошкообразного катализатора с реакционным графитом.Порошкообразная форма катализатора используется также для выбора величины его катали.тической активности путем замены части ката.лизатора инертным наполнителем. Кроме того, тонкозернистый порошок катализатора выпол.няет роль среды для почти гидростатической передачи давления на графит, что позволяет в высокой степени сохранять его форму прн сжатии.Нагрев импульсом электрического тока од.новременно инициирует по всей поверхности графита его превращение в алмаз. Такое превращение обеспечивается созданием во всей зоне контакта катализатора с графитом равной температуры, достаточной для выбранных усло вий синтеза алмаза. Кроме того, импульсный329761 Формула изобретения Составитель Н СеменоваРедактор О, Филипповн Техред О. Луговая Корректор С, Ц 1 екм арЗаказ 422 /2 Тираж 658 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССс Р по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж 35, Рауаская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагрев приводит к прибавке давления в камере, Это, по-видимому, облегчает кинетику превращения графита.в алмаз, увеличивая неустойчивость решетки графита. Нагрев заканчивают в момент быстрого нарастания электросопротнвления реакционной ячейки в несколько раэ. Расположение катализатора в виде порошка по периферии графитовой заготовки приводит к росту алмазного полнкристалла в направлении от поверхности к центру графита, который таким образом превращается в прочный алмазный агрегат, не содержащий в себе крупных включений катализатора, фрагменты катализа тора присутствуют в агрегате в виде прослоек микронной толщины между некоторыми зерна. ми алмаза.Пример 1. В камеру высокого давления, обеспечивающую получение давления выше 80 кбар, помещают высокотемпературную реакционную ячейку. Ячейка состоит иэ электрического нагревателя. сопротивления (графит), реакционного графита,.имеющего форму готового изделия, и катализатор в порошке (напри. мер, металлы Л 11 группы и их сплавы, смеси для твердых сплавов типа ТК и ВК), которыми окружают как оболочкой реакционный графит. Реакционную ячейку подвергают одновременному воздействию высоких давлений (100 кбар и выше) и высоких температур(2000 С ф и выше). Указанные параметры поддерживают в течение времени (от 0,1 до 10 сек и зависимости от давления и размера реакционного графита), необходимого для полного перехода графита в алмаз. После этого температуру (выключением электрического тока сразу), а заем н давление снижают. Алмазный агрегат заданной формы выделяют простым механическим удалением остальных частей реакционной ячейки, что не требует специальной химической обработки. Пример 2. Для получения алмазных агрегатов заданной формы с поверхностью повышенной чистоты (не ниже 7-го класса) используют реакционный графит объемной плотности 2,00-2,2 г/см с поверхностью, выполненной не ниже 5-го класса чистоты. Активность катали.затора подбирается предварительно в отдельных опытах. Остальное выполняют по примеру . Посторонние частички, не полностью удаленные механическим путем с поверхности ал В маэного агрегата, окончательно удаляют хнми.ческой обработкой кислотами нлн щелочами.Сннтезированы алмазные агрегаты разнообраз.ной заданной формы и различных размеров, например, 5 Х 5 Х 5 мм. Их механическая прочность и абразивная стойкость испытаны в лабораторных и заводских условиях. Эти характеристики соизмеримы с такими же характеристиками природных алмазов, а в некоторых случаях выше. 1. Способ получения поликристаллическнхалмазных агрегатов заданной формы в присут ствии катализатора иэ реакционного углеродсодержащего материала, например графита, выполненного по форме готового агрегата под воздействием давления выше 80 кбар и температуры выше 1500 С, отличающийся тем, что, с 30целью улучшения механических свойств алмазных агрегатов, нагрев осуществляют импульсом электрического тока с длительностью 0,1 - .1 О сек, причем реакционный графит окружают оболочкой из порошкообраэного катализатора,2, Способ по и, 1, отличающийся тем, чтопорошкообразный катализатор может содержать инертный тугоплавкий наполнитель.