Способ изготовления магнитно-абразивного материала

п)737203 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 15.06.76 (21) 2374699/25 с присоединением заявки Лев Кл.В 24 0 3/34В 24 В 31/14 сударственный комитет 3) Приоритет 5,80. Бюллетень Ме 20.6,04 (088.8 43 Опубликовано 3 ло делам изобретен и открытий) Дата опубликования описания 30.05.80 2) Авторы изобретения В Г.И,Спаль, Л И, Трефилов,Г, П.Хр рдена Трудово аловедения А вский завод Пивоваров, а и С. Н. С институт пр дена Знак и алмазно СР ввакин, М. С. М. Самойлоного Знамениской ССР и онных алмазовм, 50-летия С 71) Заявител лем мтертт;,етй" 604-диска руяЧятт-иее 1 ;х го Крас Н Украин искусстве иИТНО-АБРАЗИ В НО 5 -Изобретение относится к области изготовления абразивного инструмента и может быть использовано на предприятиях сверх- твердого инструмента при производстве магнитно-абразивных порошков, которые найдут применение в машиностроении для финишной обработки материалов.Известен способ изготовления магнитно- абразивного материала, (МАМ), включающий воздействие на исходную смесь магнитного и абразивного порошков высоких давлений и температуры, с последующим размолом до требуемой зернистости 1.Недостатком способа является невозможность использования его .для изготовления магнитно-абразивных порошков на основе сверхтвердых материалов, так как в процессе спекания при нормальном давлении сверхтвердый материал графитизируется. Кроме того,вкрапленный внутрь магнитной основы абразив уменьшает общую намагниченность зерна и увеличивает его внутренний размагничивающий фактор, в результате чего частицы магнитно-абразивного материала плохо удерживаются в магнитном поле и могут смываться с обрабатываемой детали охлаждающей жидкостью. Указанным способом нельзя получить оптимальных абразивных характеристик материала, так как частицы абразива слабо связаны с магнитной основой и выкрашиваются при размоле кермета и в процессеэксплуатации,Целью изобретения является повышение5 магнитных и абразивных характеристикматериала, эффективности процесса путемвыращивания на магнитной основе зеренсверхтвердого материала и выхода порошков сверхтвердого материала.10 Цель достигается тем, что исходная смесьдополнительно содержит вещество-растворитель (катализатор) исходной модификации сверхтвердого материала с более низкой температурой плавления, чем у магнит 15 ной основы, а в качестве абразивной составляющей используют порошок исходной графитоподобной модификации, причем компоненты берут в следующем соотношении,вес. /о20 Абразивная составляющая 10 - 50Магнитная составляющая 10 - 70Вещество-растворитель(катализатор) 30.Процесс ведут при давлении 40 - 70 кбар25 и температуре 1100 - 1700 С с выдержкойв течение 0,1 - 10 с. Вещество-растворитель(катализатор) предварительно наносят наповерхность порошков магнитной основы,Введение в смесь или нанесение на по 30 верхность магнитной основы вещества-растворителя (катализатора) графитоподобнойисходной модификации, температура плавления которого ниже, чем у мапштнойосновы, позволяет сохранить форму и магнитные свойства частиц, а также повышаетсрок службы оснастки.Вещество-растворитель в количестве менее 5 вес, "/о не оказывает заметного влияния на процесс синтеза, а 30 вес. % значительно снижает магнитные характеристикиматериала.Содержание магнитной основы в смесипринято 10 - 70 вес. /о. При нижнем пределе (10 вес. /,) возрастает эффективностьпроцесса изготовления материала, а приверхнем (70 вес. %) нарушается однородность смесей, приводящая к спеканию магнитных частиц друг с другом,Давление и температура приняты оптимальными для синтеза сверхтвердых материалов в присутствии вещества-растворителя исходной модификации (катализатора).Как определяющий параметр процессавведено время выдержки смеси (шихты)при высоких давлениях и температуре,которое определяют, исходя из требуемыхразмеров выращиваемых зерен сверхтвердого материал.При минимальном времени выдержки0,1 с происходит минимальная потеря весачастиц магнитной основы при их оплавлении и диффундировании вещества в смесь(шихту) .При максимальном времени выдержки10 с размер зерен сверхтвердого материаладостигает предельных значений, скоростьсинтеза падает, вещество магнитной основыдиффундирует в объем смеси, магнитныесвойства резко падают, а также ухудшаетсяпрочность связи абразива с магнитной основой.Способ осуществляют следующим образом.Приготавливают смесь порошков магнитной основы, абразивной составляющей и ееграфитоподобной модификации и веществарастворителя (катализатора) или на порошки железа и его сплавов с высокимимагнитными характеристиками (магнитнуюоснову) наносят вещество-растворитель(катализатор) с более низкой, чем у магнитной основы, температурой плавления.Если на магнитной основе выращиваютзерна алмаза, то в качестве вещества-растворителя используют, например, сплавникель-марганец (1 Ч 1 - Мп). Если требуется, чтобы магнитно-абразивный материал в качестве абразивной составляющей содержал сверхтвердые модификации нитрида бора, то выращивание, например кубонита на магнитной основе, производят, добавляя в шихту или нанося на поверхность магнитных частиц вещество-растворитель (катализатор) нит 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 рида бора (свинец, сурьму, щелочноземельные металлы и их нитриды).Зернистость порошков магнитной основы 50 - 1000 мкм. Затем порошки магнитной основы с нанесенным на них веществом- растворителем (катализатором) или смеси магнитных порошков и порошков вещества- растворителя смешивают с порошками исходной модификации сверхтвердого материала (10 - 70 вес. % магнитной основы, остальное - графит или нитрид бора и вещество-раствор итель),Полученную смесь под давлением 40 - 70 кбар и температуре 1100 - 1700 С выдерживают при максимальной температуре 0,1 - 10 с, затем спеки охлаждают, дробят до требуемой зернистости и отделяют зерна полученного магнитно-абразивного материала от порошков сопутствующих материалов.П р и м е р 1. Получение магнитно-алмазного материала с полным расплавлением магнитной основы.43 вес. /, порошка железа зернистостью 250/160, смешивают 57 вес. /, графита зернистостью 80 мкм.Смесь помещают в камеру высокого давления и подвергают действию давления 50 кбар и температуры 1400 С, выдерживая при этих параметрах более 10 с. Затем спеки дробят до зернистости 400/160 и испытывают магнитно-абразивные характеристики полученного материала на установке ЗУпри обработке стали 60 С 2. Время выдержки шихты при максимальной температуре достаточно для расплавления частиц железа и диффузии материала в окружающий частицу железа объем,Такие условия процесса синтеза дают нижний предел магнитных и абразивных свойств материала в связи с тем, что магнитная основа имеет включения графита и алмаза, а наружная поверхность обеднена алмазом, но полученный материал обладает достаточно высокими магнитными и абразивными характеристиками,П р и м е р 2. Получение магнитно-алмазного материала с оплавлением поверхностного слоя магнитной основы.Условия синтеза магнитно-алмазного материала: 70 вес. /О железа и время выдержки при максимальной температуре - 5 с,Такие условия синтеза не допускают заметной диффузии железа в окружающий частицу объем и повышают общее содержание железа в получаемом магнитно-алмазном материале.Магнитно-абразивные характеристики материала значительно повышаются, причем одновременно увеличивается и выход сопутствующего алмаза в продуктах синтеза после отделения магнитно-абразивного материала, а общий выход алмазов в спеках составляет 20 вес. /о.737203 Формула изобретения Составитель Т. Юнг Редактор Г. Улыбина Техред В. Серякова Корректоры: Л. Слепая и О. ТвринаЗаказ 1005/2 Изд.321 Тираж 956 Подписное 11 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 5П р и м е р 3. Получение магнитно-алмазного материала без оплавления мапштной основы.Условия синтеза магнитно-алмазного материала следующие:вводят в шихту или наносят на поверхность железного порошка тонкодисперсный порошок вещества-растворителя (катализатора) с более низкой, чем у железа температуройй плавления (% - Мп);приготовляют смесь следующего состава, вес. %:железо - 55, % - Мп - 15 и графит - 30 снижают давление до 45 кбар, темпсратуру до 1250 С, время выдержки менее 3 с.Несмотря на значительное снижение параметров синтеза, магнитные и абразивные характеристики полученного материала высокие в результате того, что зерна магнитной основы (железа) не расплавляются и примерно сохраняют свою первоначальную форму, при этом выход алмаза в спеках не снижается (20% от веса загружаемой смеси). Предлагаемый способ значительно повышает качество (магннтные и абразивные характеристики) материала по сравнению с магнитно-абразивными материалами, получаемыми известнымп способами; в связи с высоким выходом сверх- твердого материала позволяет совместить процесс с получением микропорошков п тем самым снизить стоимость сверхтвердого материала; значительно повышает прочность сцепления сверхтвсрдого матсрпала с магнитной основой, в рсзультате чего МАМ сохраняет высокис абразивные свойства в течение длительной эксплуатации;расширяет область применения магпитпоабразивной обработки на труднообрабатываемые и особотвердые материалы. 1. Способ изготовления магнитно-абразивного материала, включающий воздейст 5 вие на исходную смесь магнитного и абразивного порошков высоких давлений и температуры, с последующим размолом до требуемой зернистости, о т л и ч а и щ и й с ятем, что, с целью повышения магнитных и10 абразивных характеристик, повышения эффективности процесса путем выращиванияна магнитной основе зерен сверхтвердогоматериала и повышения выхода порошковсверхтвердого материала, исходная смесь15 дополнительно содержит вещество-растворитель (катализатор) исходной модификации сверхтвердого материала с более низкой температурой плавления, чем у магнитной основы, а в качестве абразивной со 20 ставляющей используют порошок исходнойграфитоподобной модификации и компоненты берут в следующем соотношении, вес. %:Абразивная составляющая 10 - 50Магнитная составляющая 10 - 7025 Вещество-растворитель(катализатор) 5 - 30,причем процесс ведут при давлении 40 -70 кбар и температуре 1100 - 1700 С с выдержкой в указанных условиях в течение30 0,1 - 10 с.2. Способ по п. 1, отличающийсятем, что вещество-растворптель (катализатор) предварительно папосят на поверхность порошков мап.итной основы.35Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коновалов Е. Г. и др. Основы элсктроферромагнитной обработки. Минск, 1974,40 с, 53 - 57, 71 - 77.