Способ изготовления алмазного инструмента

(511 4 В 24 Р 3/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазови инструмента(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ :АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА, при котором абразивный порошок с предварительно нанесенным покрытием смешивают с металлическим связующим и производят формирование инструмента, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет повышения адгезионной связи между алмазным порошком и связующим, частицы алмазного порошка покрывают фтором.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю.4щ и й с я тем, что покрытие наносят4 О сб 55 1 1214Изобретение относится к производству алмазных инструментов, в частности к способу изготовления алмазных инструментов на металлических связках, 5Целью изобретения является повышение износостойкости алмазного инструмента на металлических связках за счет создания прочных химически.связей между алмазными зернами, по крытием и связкой.Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нанесение на алмазные порошки покрытия, смешивание покрытых порошков 15 с ингредиентами металлической связки и формование из полученной массы инструмента, покрытие прочно за счет химических связей связывается с алмазом и со связкой и обеспечивает 2 О повышенную прочность всей системы алмаз - покрытие - связка.В основе подготовки алмазного порошка для данного способа лежитсоздание на нем химически связанных 25 с ним групп, являющихся реакционноспособными по отношению к металлам свяэки,Самым реакционноспособным иэ всехэлементов является фтор, Даже при не,большом нагревании Фтор энет ично реагирует с медью, цинком, оловом,алюминием, железом - металлами .которые входят в металлические связки и с вн огими другими элементамикоторые входят в состав обрабатываемого материала, например кремнияи его соединений, являющихся основ-.ной частью стекла. Процесс подготовки алмазного порошка включает следующие технологическ.е операции. Производится термообраоотка алмазного порошкав и;арной среде или вакууме при 720Г800 С в течение 2 ч. При этом разру.б,:.тс;. сксифункциональные группы,;,.я,сщиеся на алмазном порошке послесинтеза,Следующим переход - охлаждениеалмаза в той же среде,Подготовленный таким образомалмазный горошок подвергается газоФазному окислению кислородом воздухапри комнатной температуре в течение6 ч, В результате на поверхностиалмазных порошков образуются основные группы, Образование основныхФункциональных групп реализуется эа 402 2счет регибридизации атомом на поверхности углерода (алмаза) БргПоследующая операция - обработкаплавиковой кислотой. При этом.синтезированные на поверхности алмазаосновные группы нейтрализуются кислотой по схемеС-ОН+НГ- СГ+Н,О,давая в итоге алмазы, содержащиефторфункциональные группы.Концентрация плавиковой кислотысоставляет 1 моль/л.Предлагаемый способ позволяетполовину поверхности алмазных порошков покрыть фтором. Количество фтора, содержащегося на алмазном порошке, определяется исходя иэ концентрации основных Йункциональных групп наалмазе (5 10 моль/м), удельнойповерхности порошка алмаза и атомноймассы фтора (19)Ге =5 1019 Яц,Удельная поверхность алмазныхпорошков, применяющихся для изготовления шлифовальных инструментов,находится в пределах 0,10 - 0,02 м/гв зависимости от зернистости порошков. Соответственно масса фтора,нанесенного на алмаз, составляет(9,5-1,9) 10 г фтора/г алмаза илиО 00095 - 0,00019 мас.Ж.П р и м е р 1. Фторфункциональныегруппы наносят на алмазный порошокАС 6 160/125 в количестве 3,8 10 г/галмаза. Из подготовленного такимобразом алмазного порошка изготовлены круги 6 А 2 150 х 15 на медно-оловянной связке М 1 50-й концентрации,Такие же круги изготовлены изстандартного алмазного порошка,Круги испытывались на заточном станке модели ЗД 642 Е путем обработки пакета из четырех стеклянных пластин толщиной 6,5 мм сечением 35 х 26 мм,Режим обработки: скорость круга 2800 об/мин, поперечная подача 0,1 мм/дв.ход продольная подача 2 м/мин, скорость подачи воды для охлаждения 1 л/мин.Общий съем стекла эа опыт составил 1600-1800 г.Испытания показали, что удельный расход алмаза в кругах с фторированным алмазом равен 0,085 мг/г, а в кругах из стандартных алмазов 014 мг/г.12144 20 Составитель В.ВоробьевРедактор Н.Швыдкая Техред А.Кикемезей Корректор В. Бутяга Заказ 830/21 Тираж 739 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 П р и м е р 2. Такие же кругиизготовлены из алмаза с покрытиемиз фтора в количестве 9,5 10 г/галмаза (большее количество фторананести на алмаз не удается).5Круги были испытаны в условиях,аналогичных примеру 1. Удельныйрасход алмаза составил при испытании опытных кругов 0,065 мг/г.П р и м е р 3, В аналогичных Оусловиях были изготовлены и испытаны такие же круги из алмаза,покрытого фтором в количестве 1,9 хх 10 г/г алмаза. Удельный расходалмаза составил 0,09 мг/г.15П р и м е р 4. Такие же кругииз алмаза, покрытого фтором, в количестве 1,0 10 г/г алмаза показалиудельный расход алмаза 0,12 мг/г,т.е. близкий к кругам иэ стандартных алмазных порошков.П р и м е р 5. Такие же кругибыли изготовлены из алмаза АС 6160/125, металлизированного. Прииспытаниях в условиях по примеру 1 2удельный расход алмаза составил0,13 мг/г,Испытания показали, что во всехслучаях износостойкость алмазногоинструмента, изготовленного иэ алмаз 02 4ного порошка с фторфункциональнымигруппами, в 1,5 - 2,0 раза больше,чем алмазного инструмента из алмазного порошка в состоянии поставкиили из металлизированного,Это свидетельствует о том, чтоЛнанесениена алмазные порошки фтора, химически связанного как с алмазом, так и со связкой, позволяет существенно повысить прочность композиции алмаз - покрытие - связка, и следовательно, износостойкость инструмента.Наиболее вероятным механизмом, объясняющим повышение работоспособности алмазных кругов на металлических связках из алмаза, содержащего фторфункциональные группы, может быть увеличение адгезии этого алмаза со связкой за счет образования химических связей .алмаз - фтор - металлическая связка.Другим механизмом, объясняющим процесс, является химическое воздействие фтора на обрабатываемый материал - стекло (реакция фтора с оксидом кремния - основным компонентом стела), а также повышение эффектив-ности шлифования.