способ изготовления алмазного инструмента

Формула изобретения

1. Способ изготовления алмазного инструмента, включающий приготовление шихты, механическое легирование ее фосфором, отжиг, смешивание с никелем, карбидом титана и алмазными зернами, грануляцию, прессование после грануляции и спекание при 850^oС, отличающийся тем, что прессование ведут в два этапа с промежуточным отжигом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточный отжиг ведут при температуре 500-600^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления алмазного инструмента, предназначенного для резки и обработки природного камня, керамических строительных и других материалов.

Наиболее распространенная технологическая схема изготовления алмазного инструмента на металлической связке включает экстремальные методы консолидации, такие как горячее прессование или спекание под давлением [Верещагин В. А. , Журавлев В.В. Композиционные алмазосодержащие материалы и покрытия. Минск: "Навука i тэхника", 1991, 208с.]. Эти технологии требуют оснащения специальным высокоэнергетическим производственным оборудованием и не во всех цехах порошковой металлургии возможна их реализация. В другой группе технологий активация спекания обеспечивается за счет инфильтрации металлическими сплавами свободнонасыпанных или спрессованных алмазосодержащих смесей [А.с. СССР 346097, патент РФ 2148490].

В качестве прототипа выбран способ изготовления алмазного инструмента, включающий приготовление шихты, механическое легирование шихты фосфором, ее отжиг, смешивание с никелем, карбидом титана и алмазными зернами, грануляцию, прессование после грануляции и спекание при 850^oС, совмещенное с инфильтрацией (патент РФ 2148490).

Недостатками этого способа являются высокая доля мягкой и непрочной бронзовой структурной составляющей в готовом изделии, изменение размеров прессовки после спекания с инфильтрацией ввиду высокой пористости прессовки и большого количества жидкой фазы, а также возможная графитизация поверхности алмаза при контакте с медью, которая может привести к ослаблению связи на границе алмаз-матрица.

Заявляемый способ обеспечивает повышение точности размеров и формы изделия, позволяет изготавливать изделия не только простой, но и сложной формы (втулки, многослойные изделия), повысить механические, режущие свойства, снизить затраты на материалы, обеспечить стабильность свойств поверхности алмазного сырья и прочность контакта алмаз-матрица при спекании.

Предлагаемый способ изготовления алмазного инструмента, включающий приготовление шихты, механическое легирование шихты фосфором, ее отжиг, смешивание с никелем, карбидом титана и алмазными зернами, грануляцию, прессование после грануляции и спекание при 850^oС, отличается тем, что прессование производится в два этапа с промежуточным отжигом прессовок. При этом отжиг прессовок производят при температуре 500-600^oС.

Двухстадийное прессование, предусматривающее вторичное прессование (калибровку) отожженных прессовок, обеспечивает увеличение плотности изделий, повышение точности размеров и формы. Последующее спекание производится без инфильтрации. Исключение инфильтрации позволяет избежать изменения размеров при спекании. Активация спекания обеспечивается за счет образования жидкой фазы (в значительно меньшем, но достаточном количестве) в механоактивированной системе железо-никель-углерод-фосфор, поэтому инфильтрация при спекании становится необязательной. Кроме того, исключение инфильтрации позволит снизить трудоемкость процесса, так как операция наложения брикетов инфильтрата на прессовку ручная, и полностью автоматизировать процесс.

Сущность способа поясняется следующим примером конкретного исполнения:

- смесь, состоящую из 5,6 маc.% феррофосфора, 0,8 мас.% углерода и 93,6% железа, подвергали механическому легированию в планетарной мельнице до размера частиц 4-6 мкм, затем отжигали в восстановительной атмосфере при температуре 700^oС 4 часа,

- к 67,5 г механически легированной смеси добавляли 12,5 г синтетических алмазов, 8 г карбида титана, 12 г никеля, перемешивали в смесителе со смещенной осью вращения, полученную смесь гранулировали с 7-%-ным водным раствором поливинилового спирта,

- гранулированную смесь прессовали при давлении 200 МПа,

- прессовки отжигали при температуре 550^oС 2 часа в восстановительной атмосфере,

- отожженные прессовки прессовали при давлении 400 МПа,

- спекание производили в восстановительной атмосфере 850^oС 4 часа.

Свойства алмазного инструмента, полученного заявляемым способом и по спообу-прототипу, представлены в таблице.

Из таблицы видно, что заявляемый способ позволяет получить алмазный инструмент с улучшенными свойствами.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность размеров и формы изделия, расширить ассортимент, повысить механические и режущие свойства, снизить затраты на цветные металлы и трудоемкость производства.