RU2450907C1 - Способ получения композиционного алмазного зерна - Google Patents
Способ получения композиционного алмазного зерна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450907C1 RU2450907C1 RU2011103297/02A RU2011103297A RU2450907C1 RU 2450907 C1 RU2450907 C1 RU 2450907C1 RU 2011103297/02 A RU2011103297/02 A RU 2011103297/02A RU 2011103297 A RU2011103297 A RU 2011103297A RU 2450907 C1 RU2450907 C1 RU 2450907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- grain
- particles
- grains
- diamond grain
- Prior art date
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 21
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000019592 roughness Nutrition 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к получению композиционных алмазных зерен, улучшающих удержание их в органической связке, и может быть использовано для изготовления алмазных инструментов, преимущественно на органических связках. Способ заключается в том, что в смесь металлических частиц, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, и частиц, не взаимодействующих с алмазным зерном, вводят алмазное зерно и нагревают в неокисляющей атмосфере до температуры, обеспечивающей образование твердого раствора или карбидного соединения в зоне контакта металлических частиц с алмазным зерном, при этом металлические частицы берут размером 0,1-0,3 размера алмазного зерна. Нагрев производят до температуры 800-1100°С. Технический результат: упрощение способа получения композиционного алмазного зерна с хорошо развитой поверхностью, получение алмазного зерна с прочно связанными с его поверхностью частицами, образующими композиционное алмазное зерно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к получению композиционных алмазных зерен, улучшающих удержание их в связке при действии на них сил резания. Такие зерна используются для изготовления алмазных инструментов, преимущественно на органических связках.
Под композиционным алмазным зерном понимается алмазное зерно, на поверхности которого закреплен какой-либо другой материал, например, металлический, керамический или другой в виде сплошного или прерывистого слоев.
В алмазных инструментах на органических связках удержание алмазного зерна происходит в основном за счет механических сил сцепления зерна со связкой. В связи с этим имеется целый ряд технических решений, направленных на улучшение связи алмазных зерен с органическими связками.
Известно, что для улучшения удержания алмазных зерен связующим материалом на зерно наносят сплошное металлическое покрытие (заявка US №2003106270, кл. B24D 3/00, 2003 г.). Для получения покрытия на алмазное зерно наносят пасту, содержащую летучую жидкость и соединение металла, который при последующем нагреве восстанавливается с осаждением на поверхности алмазного зерна в виде сплошного химически связанного слоя толщиной на молекулярном уровне. Сплошное металлическое покрытие на алмазном зерне улучшает удержание зерна в связке. Однако эта связь является недостаточно прочной.
Известны технические решения, которые направлены на повышение прочности удержания алмазного зерна в связке за счет создания на покрытии различных видов шероховатостей.
По заявкам JP №2001047366, кл. B24D 3/00, 2001 г., №59030671, кл. B24D 3/00, 1984 г. на абразивное зерно наносят любым известным способом сплошное металлическое покрытие, которое подвергают травлению для получения на поверхности зерна микровыступов. По заявке Японии №2001047367, кл. B24D 3/00, 2001 г. на абразивное зерно наносят слой никеля, который окисляют, в результате чего в поверхностном слое никеля образуется большое число микроотверстий. В готовом инструменте такие композиционные абразивные зерна более надежно удерживаются в связке. Недостаток способов заключается в их сложности, так как для получения шероховатости требуется дополнительное воздействие на покрытие либо химическими реагентами, либо нагревом покрытого абразивного зерна для трещинообразования. При этом шероховатость, имея малые размеры, не может существенно увеличить удержание абразивного зерна в связке.
Наиболее близким решением является способ изготовления абразивного композиционного зерна, который заключается в том, что к поверхности основного абразивного зерна припаивают связующим материалом (припоем), абразивные зерна более мелкого размера (патент JP 8325558, кл. B24D 3/00, 1996 г.). Способ позволяет получить композиционное зерно с хорошо развитой поверхностью, которая способствует более прочному удержанию зерна в связке. Недостаток способа заключается в сложности и трудоемкости припаивания мелких абразивных зерен к поверхности основного абразивного зерна, в необходимости использования дополнительного связующего материала - припоя, который должен иметь хорошую связь как с материалом основного абразивного зерна, так и с материалом мелких абразивных зерен. Кроме того, связь мелких абразивных зерен с основным абразивным зерном, образованная пайкой, не обеспечивает прочного удержания мелких частиц на основном зерне из-за неравномерности паяного шва и точечного контакта мелкой частицы с алмазным зерном.
Технической задачей является упрощение способа получения композиционного алмазного зерна с хорошо развитой поверхностью, а также получение алмазного зерна с прочно связанным с его поверхностью частицами, образующими композиционное алмазное зерно.
Техническое решение задачи заключается в том, что в способе получения композиционного алмазного зерна, включающем закрепление на поверхности алмазного зерна частиц меньших размеров, чем алмазное зерно, в качестве мелких частиц берут смесь металлических частиц, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, и частиц, не взаимодействующих с алмазным зерном, в смесь вводят алмазное зерно и нагревают в неокисляющей атмосфере до температуры, обеспечивающей образование твердого раствора или карбидного соединения в зоне контакта металлических частиц с алмазным зерном, при этом металлические частицы берут размером 0,1-0,3 размера алмазного зерна.
Нагрев смеси мелких частиц и алмазного зерна проводят при температуре Т=800-1200°C.
Отличие способа получения композиционного алмазного зерна состоит в том, что при нагреве алмазного зерна в контакте с металлическими частицами, образующими с алмазом твердый раствор или карбидное соединение, в зоне контакта образуется химическое соединение металла с углеродом алмаза по поверхности. Увеличенная площадь поверхности химического взаимодействия алмазного зерна и металлических частиц позволяет получить прочную связь между ними.
На фиг 1. схематично показаны алмазные зерна в смеси с металлическими частицами и частицами, не взаимодействующими с алмазным зерном.
На фиг.2 схематично показано композиционное алмазное зерно.
Способ осуществляется следующим образом.
Алмазные зерна очищают растворителями для удаления с их поверхности органических и других загрязнений. Готовят смесь, состоящую из свежевосстановленных металлических порошков поз.1 и порошков поз.2, не взаимодействующих с алмазными зернами; в смесь порошков помещают алмазные зерна 3. Металлические частицы и частицы, не взаимодействующие с алмазным зерном, берут в таком количестве, чтобы алмазные зерна были полностью погружены в эти частицы. Смесь с алмазными зернами помещают в вакуумную печь или в печь с восстановительной или защитной атмосферой и нагревают до температуры, при которой происходит взаимодействие металлических частиц с углеродом алмазного зерна с образованием твердого раствора или карбидного соединения металла. Частицы, не взаимодействующие с алмазными зернами, являясь «балластным» порошком, позволяют исключить спекание металлических порошков друг с другом. После нагрева продукт представляет собой смесь не слипшихся друг с другом композиционных алмазных зерен и свободного металлического и «балластного» порошка. Возможно некоторое соединение композиционных алмазных зерен, но такие спеки легко рассыпаются на отдельные зерна без их повреждения. Полученное композиционное алмазное зерно представляет собой композицию, состоящую из алмазного зерна поз.3, поверхность которого содержит выступающие металлические частицы поз.1, с зоной поз.4, представляющей собой химическое соединение материала частицы и углерода алмаза. Связь алмазного зерна с металлическими частицами происходит по зоне поз.4, в результате связь получается высокопрочной за счет химического соединения и создания поверхностного плотного контакта металлической частицы с алмазным зерном. Такое композиционное алмазное зерно сохраняет целостность при изготовлении алмазного инструмента, когда осуществляется смешивание алмазных зерен со связкой в таких аппаратах, как планетарная мельница, «пьяная бочка» и др.
Введенные в смесь частицы, не взаимодействующие с алмазным зерном, кроме предотвращения спекания металлических частиц, регулируют шероховатость композиционного алмазного зерна. Изменением соотношения содержания металлических частиц и частиц, не вступающих во взаимодействие с алмазным зерном, на последнем можно закрепить большее или меньшее количество металлических частиц и, соответственно, получить композиционное алмазное зерно с более или менее развитой поверхностью. В качестве частиц, не вступающих во взаимодействие с алмазным зерном, могут быть использованы, например, порошки оксидов, карбидов, нитридов, силицидов и т.п.
В качестве металлических частиц можно брать любые металлические порошки в чистом виде, или в виде сплава, которые могут образовывать химическую связь с алмазом при достаточно низких температурах - 800-1200°C. Ограничение температуры связано с тем, что при более высоких температурах нагрева имеет место потеря алмазного сырья из-за его графитизации. Более низкие температуры нагрева требуют большого времени прохождения реакций, что экономически нецелесообразно. В качестве порошков, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, можно брать порошки из группы железо, никель, марганец, титан, цирконий и другие. Размер металлических порошков составляет 0,1-0,3 диаметра алмазного зерна. Более мелкие металлические порошки не образуют на поверхности алмазного зерна выступающие части, хорошо удерживающие такое зерно в органической связке. Увеличение размера металлического порошка более 0,3 диаметра алмазного зерна приведет к увеличению размера площади и глубины травления поверхности алмаза, что приведет к резкому уменьшению начальной прочности алмазного зерна.
Температура нагрева зависит от природы металлического порошка или сплава. Температура должна обеспечить протекание реакции образования карбидного соединения или твердого раствора с приемлемым технологическим временем. Например, при использовании порошков титана нагрев может осуществляться до температуры 850-900°C (время нагрева 45 мин), железа - 1000-1200°C (время нагрева 60 мин). Для композиционного алмазного зерна можно брать металлические порошки различных форм: шаровидной, дендритной, неопределенной. Порошки дендритной или неопределенной формы более предпочтительны, т.к. в инструменте они обеспечат еще более прочную связь алмазного зерна и связки.
Получение композиционного алмазного зерна проводят в неокисляющей атмосфере, например, в среде аргона, в водородной среде, в вакууме. Известно, что алмаз в присутствии кислорода (на воздухе) начинает графитизироваться при достаточно низких температурах. В зависимости от размера зерна процесс графитизации может происходить уже при 600°C. Неокисляющая атмосфера исключает либо существенно уменьшает графитизацию алмазного зерна при нагреве до Т=800-1200°C.
Пример. Алмазные зерна размером 630/500 смешивали с порошком железа и порошком Al2O3 зернистостью 200/160. Смесь нагревали в печи с водородом при температуре 1000°C в течение 60 мин. После охлаждения алмазные зерна отделяли от свободного металлического порошка и порошка Al2O3, В результате получали композиционные алмазные зерна, к поверхности которых были прочно прикреплены порошки металла, образующие алмазные зерна с высокоразвитой шероховатой поверхностью.
Таким образом, изобретение позволяет получить простым способом композиционное алмазное зерно с высокоразвитой шероховатой поверхностью, у которого металлические частицы прочно связаны с алмазным зерном.
Claims (2)
1. Способ получения композиционного алмазного зерна, включающий закрепление на поверхности алмазного зерна частиц меньших размеров, чем алмазное зерно, отличающийся тем, что в качестве мелких частиц берут смесь металлических частиц, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, и частиц, не взаимодействующих с алмазным зерном, в смесь вводят алмазное зерно и нагревают в неокисляющей атмосфере до температуры, обеспечивающей образование твердого раствора или карбидного соединения в зоне контакта металлических частиц с алмазным зерном, при этом металлические частицы берут размером 0,1-0,3 размера алмазного зерна.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру нагрева выбирают в диапазоне 800-1100°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011103297/02A RU2450907C1 (ru) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Способ получения композиционного алмазного зерна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011103297/02A RU2450907C1 (ru) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Способ получения композиционного алмазного зерна |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450907C1 true RU2450907C1 (ru) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011103297/02A RU2450907C1 (ru) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Способ получения композиционного алмазного зерна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450907C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5755299A (en) * | 1995-08-03 | 1998-05-26 | Dresser Industries, Inc. | Hardfacing with coated diamond particles |
| FR2838448A1 (fr) * | 2002-04-12 | 2003-10-17 | Saint Gobain Abrasives Inc | Abrasif applique pourvu d'une couche anti-encrassement et son procede de fabrication |
| RU2238922C2 (ru) * | 2000-03-15 | 2004-10-27 | Хардид Лимитед | Адгезионное композиционное покрытие на алмазах, алмазосодержащих материалах и способ его нанесения |
-
2011
- 2011-02-01 RU RU2011103297/02A patent/RU2450907C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5755299A (en) * | 1995-08-03 | 1998-05-26 | Dresser Industries, Inc. | Hardfacing with coated diamond particles |
| RU2238922C2 (ru) * | 2000-03-15 | 2004-10-27 | Хардид Лимитед | Адгезионное композиционное покрытие на алмазах, алмазосодержащих материалах и способ его нанесения |
| FR2838448A1 (fr) * | 2002-04-12 | 2003-10-17 | Saint Gobain Abrasives Inc | Abrasif applique pourvu d'une couche anti-encrassement et son procede de fabrication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5298372B2 (ja) | 複合焼結体 | |
| JP6367815B2 (ja) | 平滑なダイヤモンド表面、及びその形成のためのｃｍｐ方法 | |
| KR101123490B1 (ko) | 복합 소결체 및 절삭 공구 | |
| RU2666390C2 (ru) | Суперабразивный материал с защитным адгезивным покрытием и способ изготовления такого покрытия | |
| WO2002045907A2 (en) | Abrasive diamond composite and method of making thereof | |
| JP6871173B2 (ja) | 砕けやすいセラミック結合ダイヤモンドコンポジット粒子及びその製造方法 | |
| EP0699642A2 (en) | Whisker or fiber reinforced polycrystalline cubic boron nitride and diamond | |
| JP2015044259A (ja) | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 | |
| KR20100014777A (ko) | 다이아몬드 소결체 및 그 제조 방법 | |
| CN1039837C (zh) | 用硼处理过的硬质合金 | |
| JP2010018448A (ja) | セラミックス接合体およびその製造方法 | |
| JPH0530897B2 (ru) | ||
| JP2008208027A5 (ru) | ||
| JP4653922B2 (ja) | ダイアモンドまたはダイアモンド含有材料で構成されている基質に被膜を付着させる方法 | |
| RU2450907C1 (ru) | Способ получения композиционного алмазного зерна | |
| JP4490417B2 (ja) | ダイヤモンド複合材料の製造方法 | |
| JP2001293603A (ja) | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具 | |
| JP2006347850A (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体およびその製造方法 | |
| JP4903566B2 (ja) | ホウ素被覆された研磨剤 | |
| JP2011116584A (ja) | 炭素材の製造方法 | |
| JP2011051890A (ja) | ダイアモンド用およびダイアモンド含有材料用の接着性複合被膜および前記被膜の製造方法 | |
| KR101517146B1 (ko) | 저마찰 특성을 가지는 나노구조 복합박막, 그 제조방법 및 저마찰 특성 부재 및 그 제조방법 | |
| JPH03219079A (ja) | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法 | |
| JP6261000B2 (ja) | 制御された導電性／電気抵抗を有するダイヤモンド及びその製法 | |
| CN114787315B (zh) | 易破碎性金刚石磨粒及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180202 |