Способ изготовления алмазосодержащих агрегатов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ АГРЕГАТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Баран Анатолий Александрович Витко Жанна Александровна Лашук Александр Михайлович Мороз Денис Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ изготовления алмазосодержащих агрегатов, при котором готовят шихту связующей композиции, смешивают ее с алмазными зернами, прессуют алмазосодержащую порошковую композицию, выполняют предварительное спекание при температуре Тспек.пр.,составляющей 0,5-0,7 температуры окончательного спекания, дробят образовавшийся спек до требуемых размеров предварительных агрегатов, частично спеченные предварительные агрегаты смешивают с инертной порошковой засыпкой более мелкой фракции,окончательно спекают при температуре жидкофазного спекания связки и отделяют спеченные агрегаты ситовым рассевом. Изобретение относится к изготовлению алмазосодержащих абразивных материалов и может быть использовано при производстве инструмента для обработки строительных материалов и правки абразивных кругов. Известен способ изготовления алмазных агрегатов, заключающийся в получении любым известным методом частиц требуемого размера из адгезионно-активного к алмазу сплава (распыление, прессование со спеканием и дроблением, прокатка), смешивание данных металлических частиц с алмазами в соотношении 16-113 по объему, их спекание до плавления металлических частиц с последующим рассевом алмазосодержащих агрегатов и несвязанного алмазного порошка 1. Однако данный способ оказывается эффективным только для алмазов мелких фракций (до 160-125 мкм), характеризуется малой долей в агрегате металлического связующего и соответственно малой прочностью удержания алмазов в агрегате и самого агрегата как частицы материала. Указанные недостатки не позволяют эффективно применять данный метод для изготовления инструмента из крупнозернистых алмазов, работающего в тяжелонагруженных условиях. Известен также способ изготовления алмазосодержащих агрегатов, состоящий в изготовлении шихты адгезионно-активного сплава, ее смешивании с алмазами в соотношении 17412 1 2013.08.30 11-14, свободном жидкофазном спекании смеси и дроблении образовавшегося спека с выделением ситовым рассевом агрегатов требуемого фракционного состава 2. Недостатками данного способа являются высокая пористость и низкая прочность образуемых агрегатов, что делает их неэффективными для инструмента, эксплуатируемого в тяжелых условиях. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления алмазных агрегатов, состоящий в изготовлении шихты адгезионно-активного сплава, ее смешивании с алмазами, прессовании и спекании алмазосодержащей шихты и ее последующем дроблении и рассеве 3. Недостатками этого способа являются требуемые высокие ударные нагрузки для дробления образуемого спека при использовании прочных связующих составов, разрушение при дроблении алмазных зерен и снижение эффективности их использования вследствие уменьшения прочности и размеров значительной части алмазных зерен, высокая трудоемкость операции дробления и неэффективность применения данного метода для крупнозернистых высокопрочных алмазов,работающих в тяжелонагруженном инструменте, для изготовления которого используются прочные и износостойкие связки. Задачей предлагаемого способа является расширение области эффективного применения алмазосодержащих агрегатов (применение их в тяжелонагруженном инструменте для обработки стройматериалов и инструменте для правки шлифкругов), снижение трудоемкости изготовления высокопрочных агрегатов с крупнозернистыми алмазами (более 400 мкм),снижение в таких агрегатах дефектности алмазных зерен. Технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления алмазосодержащих агрегатов, при котором готовят шихту связующей композиции, смешивают ее с алмазными зернами, прессуют алмазосодержащую порошковую композицию, выполняют предварительное спекание при температуре Тспек.пр., составляющей 0,5-0,7 температуры окончательного спекания, дробят образовавшийся спек до требуемых размеров предварительных агрегатов, частично спеченные агрегаты смешивают с инертной порошковой засыпкой более мелкой фракции, окончательно спекают при температуре жидкофазного спекания связки и отделяют спеченные агрегаты ситовым рассевом. Реализация предложенного технического решения позволяет использовать для формирования агрегатов связующие композиции, имеющие после спекания наиболее высокие физико-механические характеристики (композиция на основе кобальта, никеля и железа) и обеспечивающие высокую прочность соединения с алмазными порошками и механическую прочность агрегатов, что в свою очередь обеспечивает эффективность их применения в инструменте, работающем в тяжелых условиях эксплуатации (инструмент для строительной отрасли, правящий и буровой инструмент). Выполнение дробления предварительно спеченных заготовок обеспечивает существенно (в несколько раз) более низкую трудоемкость получения агрегатов по сравнению со способом прототипа и практически полное отсутствие дробления алмазных зерен. При правильном выборе температуры предварительного спекания достаточным является протирание предварительных спеков через сита с крупными ячейками без использования процессов ударного дробления и рассева. Преимущества заявляемого способа подтверждаются примером его практической реализации. Пример. По предлагаемому способу изготавливались алмазосодержащие агрегаты из алмазов марки 160 фракции 800/630 мкм и связующей композиции системы . После приготовления шихты связующей композиции и ее смешивания с алмазным порошком выполнялось прессование и предварительное спекание заготовки пластины размером 40403 мм при температуре 500 С в среде диссоциированного аммиака. Полученная заготовка - пластина далее подвергалась дроблению первоначально истира 2 17412 1 2013.08.30 нием в керамической ступке и далее перетиранием через сито с ячейкой 2000 мкм. В качестве непроходного использовалось сито 1250 мкм. Выделенные таким образом заготовки агрегатов смешивались с мелкодисперным порошком окиси алюминия (фракция от 50 до 160 мкм), взятом в объеме, обеспечивающем разделение алмазных агрегатов прослойкой окиси алюминия (в 2-3 раза больше по объему), образованная засыпка подвергалась спеканию в среде водорода при температуре 970 С и времени выдержки 30 мин. После завершения спекания отсевом на сите 630 мкм отделялись алмазосодержащие агломераты и единичные алмазные зерна от изолирующей засыпки окиси алюминия. Алмазные агломераты дополнительно отсеивались на сите 1250 мкм отсев более мелкой фракции составил 2,8 мас.от общей массы алмазосодержащего продукта и состоял из неразрушенных единичных зерен алмаза и частиц связки. Данный отход использовался в следующем цикле изготовления. В отсеве окиси алюминия продуктов дробления алмазных зерен по результатам отсева на сите 250 мкм не выявлено. Общая трудоемкость изготовления 262 г алмазосодержащих агрегатов составила 4,2 ч. При изготовлении алмазных агрегатов по способу прототипа трудоемкость изготовления составила 10,4 ч (в т.ч. операция дробления и рассева 8,5 ч), получено было из такого же количества алмазосодержащей шихты 201 г агрегатов, 68 г продуктов отсева, проходящих через сито 1250 мкм, в т.ч. 27 г. менее 630 мкм. В продуктах отсева фракции 630/200 мкм около 45 по объему составляют осколки алмазов. Таким образом, полученные результаты реализации технических решений по известному способу и заявленному способу подтверждают существенные преимущества последнего. Источники информации 1. А.с. СССР 1013244, МПК 24 3/06,24 3/34, 1983. 2. А.с. СССР 496169, МПК 24 3/34, 1975. 3. А.с. СССР 496169, МПК 24 3/34, 1975. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.