Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала

(19) 2 А 1 С 01 В 31/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г ие и о У И А(71) Научно-производственное объединвпо природным и искусственным алмазаалмазному инструменту и МГУ им.М.Вмоносова(54) СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ПОЛКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛМАЗНОГОТЕРИАЛА Изобретение относится к производству . и обработке алмазного материала, а именно к технологии получения поликристаллических алмазов с регулируемыми физико-механическими свойствами, и может быть использовано в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента.Известен способ обработки алмазного материала, при котором на материал воздействуют расплавом нитрата калия с целью ослабления дефектных мест за счет сильного окисления, для того чтобы разупрочнить материал и облегчить его последующее дробление. После дробления получаются более мелкие зерна повышенной прочности.В процессе эксплуатации инструмента, оснащенного дробленным алмазным мате(57) Использование: в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента, Сущность изобретения: поликристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повышенной температуре в и рисутствии катализатора окисления, выбранного из группы; КНСОз, йаНСОз, К 2 СОз, Ма 2 СОз;8-150-ные растворы оксидов МдО, ЯпО, СоО, ИО в расплавах ЗОН, йаОН или КОН. Температура обработки 360 - 600 С, время обработки 15 - 60 мин, В качестве окислительной газовой среды используют воздух, водяной пар. диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,50. 1 з,п,ф-лы, 1 табл,риалом, из-за повышенной прочности зерен наблюдается характерный износ их в виде образующихся площадок износа, округления зерен. Эти явления приводят к резкому затуханию процесса резания, так как зерна, имеющие площадки и округления, не режут и из-за своей высокой прочности не колятся на фрагменты.Целью изобретения является сохранение зернистости материала и улучшение самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента.Поставленная цель достигается тем, что поли кристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повыщенной температуре в присутствии катализатора окисления, выбранного иэ группы: КНСОз; МаНСОз; К 2 СОз; йа 2 СОз; 8 -15 О-ные растворы оксидов М 90; ЗпО; СоО; МО в расплавах ЗОН, йаОН или КОН. При этом температуру обработки выбирают равной 360-600 С, время обработки 15-60 мин, В качестве окислительной газовой среды 5 используют воздух, водяной пар, диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5%Обработку поликристаллического алмазного материала по предлагаемому спо собу проводят при 360 - 600 С, При более низких температурах процесс каталитического окислительного растворения не идет, а при температурах выше 600 С скорость процессов становится достаточно большой, 15 возрастают. потери алмаза и величина эффекта изменения прочности алмазных зерен становится не оптимальной.Рекомендуемое время обработки 15 - 60 мин. При меньшем времени требуемый 20 эффект не достигается, а при большем времени резкого изменения прочности алмазного поликристаллического материала не набл юдается.Соотношение массы алмазов и катали затора окисления выбирают от 6;1 до 2:1, что определяется зернистостью обрабатываемого поликристаллического материала и необходимостью обеспечения контактов алмазного материала и катализатора в процес се обработки.Содержание оксидов магния, олова, кобальта, никеля в расплавах гидроксидов лития, натрия или калия берут от 8 до 15 О, Верхний предел концентрации расплава 35 раствора обусловлен растворимостью оксидов в расплавах щелочей, а нижний - предельной концентрацией, при которой нет зависимости каталитической активности расплава от содержания в нем оксида, 40П р и м е р 1. Навеску (178,4 мг) синтетических поликристаллических алмазов марки АРСЗ зернистостью 250/200 с исходной прочностью 29 ГПа смешивают в соотношении 5:1 с порошком катализатора 45 окисления 15(.М 90 и 85 О МаОН в лодочке из стойкого к щелочам материала (например, из платины), Лодочку помещают в реактор проточного типа, через который осуществляют проток технического азота, 50 Реактор вставляют в нагретую до 600 С печь и выдерживают алмазы при этой температуре в течение 30 мин. После охлаждения алмазов в атмосфере азота, их отмывают от щелочного катализатора нагретой разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой, Высушивают, масса алмазов после обработки составляет 175,2 мг, а прочность 16 ГПа. Таким образом, уменьшение прочности поликристаллических зерен составляет 45 О, а потери алмазного материала всего 1,8)ь. При этом исходная зернистость алмазного материала не изменяется и зерна при надавливании не разваливаются,Остальные примеры приведены втаблице.Сравнение предлагаемого способа обработки алмазного поликристаллического материала путем слабого каталитического окислительного раствора с известным способом обработки нитратом калия, показало, что потери алмазного материала по предлагаемому способу снижаются на 30 - 80;.Алмазный поликристаллический материал, обработанный по предлагаемому способу (уменьшая свою прочность на 26 - 48 О без изменения зернистости), увеличивает абразивную способность по отношению к исходному на 150-1800,Формула изобретения 1. Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала, включающий воздействие на материал химически активной среды при нагревании, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сохранения зернистости материала и улучшения самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента, на его основе в качестве химически активной среды используют окислительную газовую среду, выбранную из группы: воздух, диоксид углерода, водяной пар, технический азот, имеющий примесь кислорода, которая содержит катализатор окисления, выбранный из группы: КНСОз; КгСОз; МаНСОз; йа 2 СОз; 8 - 15 О- ные растворы оксидов МоО; ЯпО; ЮО; СоО в расплавах гидроксида лития, натрия или калия.2. Способ по п.1, отл и ч а ю щи й с я тем, что процесс ведут при 360 - 600 С в течение 15 - 60 мин.Потери параш. ка. Ть Условия химической аб абатки Способ разул. дачно. ния матерна. ла по примеруНавеска алмазного порошка,мг Массовое соотношение порошка и катализатора окисле- ния Темпера ремя,тура, фС мин Газоваясреда Катализатор окисленияКНСОз 10.2 360 2:1 80,2Большинство зерен раздввливается при легком надавливании стеклам; появляется много зерен мелкой фракции. 30 35 40 45 50 Составитель И. КулаковаТехред М. Моргентал Корректор М. Шароши Редактор Н. Рогулич Заказ 1145 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прй ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Предлагаемый2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Известный18 124,1 151,2 205,5 161.9 152.3 192,6 118.3 151,2 130,5 190,7 171,5 136.8 1 15.0 59,7 59.9 59,7 4:1 2:1 Э:1 2:1 2:1 3:1 2:1 5:1 5:1 2:1 3:1 6:1 3:1 2;1 3:1 Э:1 15% СоО+85% .ОН 10 йО+ 90 МаОН 8 М 90+ 92 МаОН 1 О;Б М 90+ 90 ООН 8 ЗпО+ 92 КОН 15 Со 0+85 ООН 15 СоО+ 85 ООН 10 МО+90 МаОНКзСОз йвзСОз КНСОз КНСОз КНСОз КНСОз КНСОз КНСОз 360 360 600 600 600 ЗБО ЗБО 360 360 400 360 ЗБО 450 600 360 360 30 30 30 . 30 30 15 БО 30 45 5 30 30 30 30 15 60 3,3 4.0 72 7,3 4,5 3,0 3.2 5,3 2,5 1,5 1,8 1,9 2,3 3.3 Э.б 27 171517,618,51621,5