способ изготовления алмазного породоразрушающего инструмента

Классы МПК:B24D3/34 отличающиеся применением присадок с особыми физическими свойствами, например для повышения сопротивляемости износу, электропроводимости, самоочищаемости и тп 
B22F3/26 пропитка 
C22C26/00 Сплавы, содержащие алмаз
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Тульское государственное научно-исследовательское геологическое предприятие
Приоритеты:
подача заявки:
1998-12-30
публикация патента:

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению алмазного породоразрушающего инструмента: алмазных коронок, долот, расширителей. Способ включает размещение в пресс-форме алмазных зерен и материала матрицы, введение активатора, прессование и пропитку связующим металлом, при этом в состав материала матрицы вводят алюминий в количестве 2,5 -3,5% от веса материала матрицы, а в качестве активатора используют насыщенный спиртово-водный раствор двухлорного олова в количестве 2,0 -3,0% от веса материала матрицы. Способ позволяет повысить стойкость алмазного инструмента.

Формула изобретения

Способ изготовления алмазного породоразрушающего инструмента, включающий размещение в пресс-форме алмазных зерен и материала матрицы, введение активатора, прессование и пропитку связующим металлом, отличающийся тем, что в состав материала матрицы вводят алюминий в количестве 2,5 - 3,5% от веса материала матрицы, а в качестве активатора используют насыщенный спиртово-водный раствор двухлорного олова в количестве 2,0 - 3,0% от веса материала матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления алмазного породоразрушающего инструмента: алмазных коронок, долот, расширителей.

Известен способ изготовления алмазного инструмента, включающий размещение в пресс-форме алмазных зерен и порошка материала матрицы, введение активатора в виде водного раствора соли, прессование и термическую обработку, в результате которой происходит спекание матрицы (а.с. СССР 354992, МПК B 24 D 3/34).

Недостатком этого способа является образование в алмазном инструменте трещин после спекания и повышенный износ инструмента при работе вследствие непрочного закрепления алмазов в матрице.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления алмазного породоразрушающего инструмента, включающий размещение в пресс-форме алмазных зерен и материала матрицы, введение активатора в виде насыщенного раствора соли, прессование и термическую обработку, в результате которой происходят спекание матрицы и ее припайка к корпусу расширителя (а. с. СССР N 1011339, МПК B 22 F 3/26, B 22 F 7/06).

Недостатком этого способа является то, что в качестве активатора применяют насыщенный водный раствор хлорной меди, применение которого приводит к образованию трещин в инструменте после спекания и снижению стойкости инструмента, так как между медью и алмазом не возникает достаточно прочной связи, т.к. алмаз химически инертен и медь в жидком состоянии не смачивает его.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение важного технического результата - повышение стойкости алмазного породоразрушающего инструмента за счет полного удаления окисных пленок на металлических порошках материала матрицы и улучшения смачиваемости металлом алмазных зерен.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ изготовления алмазного породоразрушающего инструмента включает размещение в пресс-форме алмазных зерен и материала матрицы, введение в состав матрицы алюминия в количестве 2,5-3,5% от веса материала матрицы и активатора, в качестве которого используют насыщенный спиртово-водный раствор двухлорного олова в количестве 2,0 - 3,0% от веса материала матрицы, прессование и пропитку связующим металлом.

При введении в состав материала матрицы алюминия, обладающего более высоким сродством к кислороду по сравнению с большинством металлов, он выполняет роль активного восстановителя и отбирает кислород у вторично окисленных металлических порошков материала матрицы. Вторичное окисление этих порошков происходит после разрушения их окисных пленок насыщенным спиртово-водным раствором двухлорного олова вследствие взаимодействия при термообработке металлов порошков с кислородом воздуха, содержащимся в порах прессованной матрицы инструмента. Окисленные поверхности металлов восстанавливаются из окислов по следующей реакции:

3MeO + 2Al = Al2O3 + 3Me

В результате ювенильные поверхности металлов порошков активно взаимодействуют между собой. Расплавленный при температуре 658oC алюминий интенсивно реагирует в присутствии олова из насыщенного спиртово-водного раствора с зернами алмазов. В результате возникает адгезионно прочное химическое соединение алмаза с материалом матрицы.

Выбор количества алюминия в составе материала матрицы обоснован практическими исследованиями, проведенными в ТУлНИГП. При введении в состав материала матрицы алюминия менее 2,5 вес.% имеет место неполное смачивание алмазов алюминием и, как следствие, повышенное обнажение алмазов в этих зонах. При введении алюминия более 3,5% имеет место перерасход алюминия.

Благодаря применению насыщенного спиртово-водного раствора двухлорного олова по сравнению с использованием насыщенного водного раствора двухлорного олова улучшается прессуемость металлических порошков материала матрицы, что способствует устранению трещин после термической обработки инструмента и повышению стойкости инструмента. Также применение насыщенного спиртово-водного раствора двухлорного олова обеспечивает более интенсивное разрушение окисных пленок на поверхности металлических порошков и ускоряет процесс взаимодействия металлов.

Выбор количества насыщенного спиртово-водного раствора двухлорного олова как 2,0-3,0% от веса материала матрицы обоснован практическими исследованиями, проведенными в ТулНИГП. При введении насыщенного спиртово-водного раствора двухлорного олова менее 2,0 вес.% имеет место неполное растворение окисных пленок и, как следствие, недопропитка матриц в этих зонах. При введении указанного раствора более 3,0 вес.% имеет место перерасход раствора.

Пример осуществления способа.

В графитовую пресс-форму устанавливают по определенной схеме алмазы. В пресс-форме размещают материал матрицы в виде смеси твердосплавных порошков ВК 8 карбида вольфрама, релита и порошка алюминия в количестве 2,5 - 3,5% от веса материала матрицы. После этого вводят 2,0 - 3,0% насыщенного спиртово-водного раствора двухлорного олова от веса материала матрицы. Далее корпусом алмазной коронки производят прессование матрицы под давлением 500 - 1000 кг/см2, после чего пресс-форму подвергают распрессовке. Спрессованную заготовку, например, коронку подвергают сушке при 150 - 200oC и внутрь корпуса вводят определенное количество связующего металла - меди. После этого производят пропитку при температуре 1200oC 8 - 16 мин и охлаждение до температуры 250oC. Затем полученную коронку извлекают из графитовой формы и подвергают механической обработке.

Заявленное изобретение может быть осуществлено при помощи описанных в заявке средств.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении стойкости алмазного породоразрушающего инструмента.

Класс B24D3/34 отличающиеся применением присадок с особыми физическими свойствами, например для повышения сопротивляемости износу, электропроводимости, самоочищаемости и тп 

состав полировального инструмента со связанным абразивом -  патент 2513429 (20.04.2014)
состав для пропитки абразивного инструмента -  патент 2513175 (20.04.2014)
полизернистая масса для изготовления высокоструктурного абразивного инструмента -  патент 2507057 (20.02.2014)
состав абразивной массы для изготовления высокоструктурного инструмента -  патент 2493956 (27.09.2013)
структурированный абразивный материал с верхним слоем и способ его изготовления и использования -  патент 2471609 (10.01.2013)
стекловолоконная структура предназначенных для упрочнения абразивов в связке -  патент 2466853 (20.11.2012)
состав абразивной массы -  патент 2466852 (20.11.2012)
состав для пропитки абразивного инструмента -  патент 2443538 (27.02.2012)
состав для пропитки абразивного инструмента -  патент 2440886 (27.01.2012)
масса для изготовления абразивного инструмента -  патент 2433032 (10.11.2011)

Класс B22F3/26 пропитка 

шаровой затвор из кермета и способ его изготовления -  патент 2525965 (20.08.2014)
способ регулирования проницаемости стыков между частями реторты в оснастке для силицирования изделий -  патент 2520171 (20.06.2014)
композиционный материал для электротехнических изделий -  патент 2466204 (10.11.2012)
способ изготовления изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь и молибден-медь -  патент 2460610 (10.09.2012)
порошковые металлополимерные композиты -  патент 2459687 (27.08.2012)
способ получения изделия из композиционного материала -  патент 2448808 (27.04.2012)
способ изготовления изделий из композита на основе карбида титана -  патент 2401719 (20.10.2010)
соединение стрелочной гарнитуры и способ изготовления втулки соединения -  патент 2400328 (27.09.2010)
способ изготовления армированных стальных изделий -  патент 2393063 (27.06.2010)
способ изготовления спеченных антифрикционных деталей на основе железа -  патент 2388578 (10.05.2010)

Класс C22C26/00 Сплавы, содержащие алмаз

Наверх