Связка для изготовления абразивного инструмента

,079 (088.8) Опубликовано 23.09.81. Бюллетень35Дата опубликования описания 28,09.81 ло делам изобретеиий и открытий(54) СВЯЗКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТАИзобретение относится к области изготовления абразивного, правящего, бурового инструмента из алмаза и других сверхтвердых материалов,Известна связка для изготовления абразивного инструмента, содержащая титан,алюминий и окислы титана и меди, спекание которой осуществляется за счет экзотермической реакции между металлами иокислами с образованием спеченых окисловалюминия и титана, связанных интерметаллическими соединениями титана, меди и алю Оминия 11 .Недостатком этой связки является сравнительно низкая твердость и прочность спеченного продукта и применение внешнего подвода тепла к спекаемому инструменту.Цель изобретения - создание связки сбольшей твердостью и прочностью, надежно удерживающей зерна алмаза или другогосверхтвердого материала за счет экзотермического взаимодействия компонентов в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) .Цель достигается тем, что в состав связки на основе титана дополнительно вводят металлоид из группы бор, углерод, Остальными конмпонентами связи являются метализ группы Ме = Х 1, Сц, Со, Ге, Ми, даюгций с титаном легкоплавкую эвтектнку, и тгплавкое твердое соединение, смачиваюнесся эвтектикой Т - Ме и обладающее микротвс 1- достью выше 500 кг/мм и т, пл, выше 1 Мпп С, например диборид, карбид, нитрил титан, карбид вольфрама, бора и др при следующем содержании компонентов, вес. /:Металл, выбранный изгруппы %, Сц, ге, Со, Мп 2 30 Тугоплавкое твердое соединение 20 70 Сумма металлоида с титаном, взятых в стехиометрическом соотношении 25 - 65 Избыточный титан Остал ьис Металлоид входит в состав связи в личестве 5 - 20 вес. %.Все компоненты связки берутся . :мелкодисперсных порошков с разц;, " тиц меньше00 мкм.Такой состав связки позволяет проев дить экзотермическое спекание инструмента в режиме СВС. При поджигания предвп865644 Формула изобретения 30 40 20 - 70 45 Составитель Н. Балашова Редактор В. Иванова Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик Заказ 7949/25 Тираж 918 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4рительно спрессованной связки с алмазными зернами более 0,1 мм в сжатой теплоизолирующей среде, например песке, начинается экзотермическая реакция между металлоидом и титаном с образованием боридов и карбидов титана, переходящая в режиме твердофазного горения. На фронте горения происходит расплавление металлов и связывание образовавшимся расплавом зерен сверхтвердых и твердых компонентов. После окончания горения образуется изделие, в котором крупные алмазные зерна окружены мелкими зернами карбидов или боридов титана и зернами твердой тугоплавкой добавки. Вся образовавшаяся матрица скрепляется застывшими интерметалидом титана и металла.Тугоплавкая твердая инертная добавка применяется для снижения температуры фронта горения связки, так как в чистых смесях Т 1 с С и В температура горения превышает 3000 С, что гораздо выше температуры стабильности алмаза, Разбавление инертным компонентом снижает температуру горения до величины, которую выдерживают крупные алмазные зерна в течение нескольких секунд во время горения. Твердость применяемой добавки должна быть выше 1500 кг/мм, чтобы не ухудшать свойства связки после спекания. Количество металла выбирается из расчета связывания избыточного титана в наиболее легкоплавкую эвтектику с т. пл. ниже 1000 - 1100 С. Общее количество связки должно составлять от 3 до 30%, включая избыточный титан. При использовании в составе связки выше 70% инертного разбавителя прекращается самораспространяющееся горение заготовки, а при концентрации ниже 20% температура горения такова, что алмаз полностью превращается в графит. Из этих же условий выбираются верхний и нижний пределы содержания металлоида (5 - 20%).Пример 1, Из шихты состава, % Т 1 31; В 12; Сц 8; ТЮ 49 с размером частиц меньше 40 мкм прессуется заготовка необходимой формы вместе с зернами алмаза, полученными дроблением поликристаллов АСПК. Средний размер алмазных зерен около 1 мм. Заготовку сжимают в песке до давления 11 - 1,5 г/см 2 и поджигают. После выемки заготовки ее используют в качестве абразивного, правящего или бурового элемента. Микротвердость связки составляет 2400 кг/ /мм, зерна алмаза полностью сохранены, механическое разрушение изделия происходит через зерна алмаза, а не по поверхности зерен. Прочность на сжатие - 270 кг/мм, на изгиб - 120 кг/мм 2.Пример 2. В шихту состава, % Т 32;В О; % 4; Т 1 С 54 запрессовывают зерна кубического нитрида бора, полученные путем дробления поликристаллов марки ПТНВ-ИК 1 размером 1 - 2 мм, Заготовку поджигают в песке при давлении 3 т/см, Микротвердость полученной связки - 2600 кг/мм. Полученная связка хорошо удерживает зерна нитрида бора. Прочность связки на сжатие - 10320 кг/мм, прочность на изгиб - 70 кг/мм2 2Предложенный состав связки обеспечивает значительно более высокую твердость (2400 кг/мм против 1000 кг/мм) и прочность по сравнению с известным составом.15 Микротвердость полученной связки такжезначительно выше других известных металлических и металлокерамических связок.При правке абразивных кругов алмазными карандашами на предложенной связке не наблюдалось засаливания кругов.Время изготовления одного изделия составляет около одной минуты. Внедрение предложенной связки может дать большой экономический эффект при изготовлении правящих карандашей, крупнозернистого аб разивного инструмента, при запекании сверхтвердых материалов в коронки буровых долот. 1, Связка для изготовления абразивного инструмента, содержащая титан, металл,выбранный из группы никеля, меди, железа.кобальта, марганца, и твердое тугоплавкоесоединение, отличающаяся тем, что, с целью55 повышения твердости и прочности инструмента, она дополнительно содержит металлоид, выбранный из группы бора и углерода, при следующем соотношении компонентов, вес. /,:Металл, выбранный изгруппы никель, медь, железо, кобальт, марганец 2 - 30Твердое тугоплавкоесоединениеСумма металлоида с титаном, взятых в стехиометрическом соотношении 25 - 65Титан Остальное.2. Связка по п. 1, отличающаяся тем, чтоона содержит металлоида 5 - 20 вес,%.Источники информации,50 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 517476, кл. В 24 0 3/06, 1976.