Способ получения алмазного порошка

(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Грицук Виталий Дмитриевич Калиниченко Владислав Александрович Калиниченко Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Способ получения алмазного порошка, включающий приготовление шихты из порошка графита и катализатора и синтез при высоких давлениях и температуре, отличающийся тем, что полученную шихту прессуют в брикет по радиальной схеме, а синтез осуществляют при давлении, соответствующем области, расположенной ниже линии фазового равновесия диаграммы состояния. Фиг. 2 Изобретение относится к способам синтеза сверхтвердых материалов, в частности алмазного порошка, и может быть использовано в промышленном синтезе шлифпорошков в аппаратах высокого давления одноосного сжатия типа наковальня с углублением. Известен способ прямого превращения 1 графита в алмаз в однокомпонентной системе, по которому образование более плотной модификации углерода сводится к измене 9157 1 2007.04.30 нию взаимного расположения узлов решетки. При этом деформация исходной структуры является единственным параметром превращения, фазовые превращения относятся к мартенситным. При статическом давлении прямое превращение графита в алмаз происходит при давлении более 11 ГПа и температуре свыше 1500 К. К недостаткам способа прежде всего относится то, что его реализация осуществляется при чрезвычайно высоком значении давления, что требует наличия специальной аппаратуры. Способ пригоден для исследовательских работ в лабораторных условиях и неприемлем для промышленного производства. Наиболее близким к заявляемому является способ каталитического превращения графита в алмаз 2, осуществляемый в присутствии металлов-растворителей, наиболее распространенным из которых является эвтектический сплав -. По данному способу готовится смесь из порошка графита и катализатора в соотношении по массе 11. Затем смесь брикетируется и подвергается термобарической обработке в аппарате высокого давления при значениях давления и температуры не ниже соответственно 4,3 ГПа и 1300 К. К недостаткам способа прежде всего следует отнести небольшой процент выхода синтезируемого порошка. Промышленная технология массового производства разработана в основном для прессов усилием 6,3 МН и аппаратуры на основе твердосплавных матриц. Достаточно высокие параметры синтеза определяют весьма низкий срок эксплуатации аппаратов. В совокупности себестоимость производимого порошка оказывается довольно высокой. Задачей изобретения является усовершенствование технологического процесса синтеза алмазных порошков с целью уменьшения его себестоимости за счет снижения термобарических параметров, увеличения срока эксплуатации аппаратуры, повышения выхода синтезируемого продукта. Поставленная задача решается тем, что приготовление шихты из порошка графита и катализатора и синтез при высоких давлениях и температуре, при этом полученную шихту прессуют в брикет по радиальной схеме, а синтез осуществляют при давлении, соответствующем области, расположенной ниже линии фазового равновесия диаграммы состояния. Сущность изобретения основана на использовании анизотропии структуры и свойств графита и поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема традиционного прессования брикета шихты. После комплектации контейнера расположение слоев графита перпендикулярно вектору нагрузки пресса. По предложенной схеме, представленной на фиг. 2, прессование шихты осуществляется по радиальной схеме. В результате слои графита располагаются в контейнере преимущественно параллельно его оси. Новая схема позволяет реализовать в процессе синтеза условие создания сдвиговых деформаций в исходной структуре графита, значительно облегчает гофрировку углеродных связей и инициирует возникновение большего по сравнению с традиционной схемой количества зародышей сверхтвердой фазы. Кроме того, известно, что теплопередача в графите осуществляется, главным образом, вдоль графитовых слоев. Новая схема брикетирования позволяет в процессе синтеза сократить время разогрева шихты, что положительно сказывается на стойкости аппаратуры. Для экспериментальной проверки предлагаемого способа синтеза алмазного порошка была приготовлена гомогенная смесь из порошков графита ГМЗ ОСЧ и катализатора - эвтектического сплава - в соотношении по массе 11. После брикетирования по двум схемам производился синтез алмазного порошка в аппарате высокого давления типа наковальня с углублением на прессе ДО 044 усилием 25 МН. Результаты приведены в таблице. Параметры синтеза Прототип Заявляемый способ 9157 1 2007.04.30 Представленная схема эффективна как для каталитического синтеза, так и для прямого превращения графита в алмаз. Использование предложенной схемы позволило снизить параметры синтеза по сравнению с традиционным способом. При этом также отмечено увеличение выхода синтезируемых порошков. В совокупности предлагаемый способ позволяет значительно снизить себестоимость синтетических алмазных порошков и использовать аппаратуру с дешевыми стальными матрицами. Источники информации 1..,.,К..15// . . ., 1991. - . 69. -4. - . 2611-2617. 2. Безруков Г.Н., Поляков В.П. и др. Исследование кинетики каталитического превращения графита в алмаз при различных термодинамических условиях синтеза. // Сверхтвердые материалы. - 1982. -2. - С. 7-10. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3