Спосіб одержання композиційного матеріалу на основі мікропорошків, субмікропорошків та нанопорошків алмазу

1. Спосіб одержання композиційного матеріалу на основі мікропорошків, субмікропорошків та нанопорошків алмазу, що включає готування су 3 21463 4 грівання цієї суміші при тиску не менше 5ГПа до дифузійна активність алмазної фази, і, як наслідок, температури, достатньої для спікання, і витримку утворюються суцільні границі між зернами в алмапри цій температурі, згідно корисної моделі як дозному композиті, що дає можливість запобігти рекбавки використовують, принаймні один оксид, виристалізації при спіканні, знизити рівень поруватобраний з ряду: оксид цинку, оксид кадмію, оксид сті і подолати негативний вплив на формування ртуті, оксид свинцю в кількості 1-15% від маси суструктури і властивості композиту сторонніх доміміші, причому в згадану добавку додатково додашок та включень, особливо неалмазного вуглецю. ють принаймні один з перехідних металів або їх Закономірності протікання процесу отримання сполуки та/або один з оксидів, карбонатів, лужних композиційного матеріалу при заміні одного оксиду та лужноземельних металів в кількості 0,5-5% від на інший з ряду: оксид цинку, оксид кадмію, оксид маси суміші. ртуті, оксид свинцю, та при введенні додатково в Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю згадану добавку принаймні одного з перехідних ознак, що заявляється і технічними результатами, металів або сполуки, та/або одного з оксидів, карякі досягаються при її реалізації, полягає у наступбонатів, лужних та лужноземельних металів суттєному. во не змінювались. При вимірюваннях твердості, Відомо, що необхідною умовою одержання витріщиностійкості та міцності композиційних матерісокоякісного полікристалічного надтвердого матеалів, отриманих у системах, що містять оксид цинріалу є формування щільної, однорідної, мілкозеку, оксид кадмію, оксид ртуті, оксид свинцю та доренної структури. Реалізація такої структури датково введений принаймні один з перехідних можлива при використанні алмазних порошків мікметалів або сполуки, та/або один з оксидів, карборо-, субмікро- та нанодіапазону, спікання яких натів, лужних та лужноземельних металів, відхиздійснюють при високих тисках та температурах. лення в значеннях були в межах похибки вимірюПри спіканні цих порошків необхідно запобігти вання властивостей отриманого композиційного рекристалізації, знизити рівень поруватості та поматеріалу. долати негативний вплив на формування структуПриклади конкретної реалізації пропонованого ри і властивості матеріалу сторонніх домішок та способу. включень, особливо неалмазного вуглецю. Приклад 1. Подолати ці проблеми тільки за рахунок підВиготовляли зразки композиційного матеріалу вищення тиску і температури спікання неможливо. діаметром 3,5мм та висотою 4мм з лускоподібного Підвищення тиску знижує поруватість до певного графіту, для цього пресували багатопозиційну корівня, який надалі не знижується. Неалмазний мірку високого тиску із зовнішнім діаметром 18мм вуглець зберігається в порах і в подальшому сутіз сьома циліндричними гніздами діаметром 4мм. тєво впливає на фізико-механічні властивості і Із алмазного мікропорошку зернистістю 5/3 та дотермостабільність одержаного полікристалу. Підбавок ZnO приготували суміш, яку засипали в вищення температури стимулює процеси рекрискульовий млин і проводили змішування протягом талізації, також розподіл неалмазного вуглецю по 30 хвилин. Після цього із суміші пресували вставки границях зерен, що суттєво знижує експлуатаційні діаметром 4мм та висотою 4,5мм, і розміщували їх характеристики композиційного матеріалу. у о твори багатопозиційної комірки високого тиску. Досягти такого технічного ефекту як інтенсифіСпікання виконували в апараті високого тиску кація процесу спікання і, як наслідок підвищення типу тороїд при тиску 8ГПа, температурі 1600°С, строку використання обладнання, можна завдяки витримка 1,5хв. Отримали зразки композиційного реалізації запропонованого способу одержання матеріалу на основі алмазу діаметром 3,5мм і викомпозиційного матеріалу на основі мікропорошків, сотою 4мм. субмікропорошків та нанопорошків алмазу, при Після спікання була проведена хімічна обробспіканні якого вихідна шихта містить принаймні ка спечених зразків для очищення їхньої поверхні один оксид, вибраний з ряду: оксид цинку, оксид від залишків графіту. кадмію, оксид ртуті та оксид свинцю. Шихта додатЗносостійкість зразків визначалась зміною їх ково може містити принаймні один з перехідних висоти після випробувань на знос вільним абразиметалів або їх сполуки, та/або один з оксидів, карвом. Для цього зразки розміщували у гнізда касебонатів, лужних та лужноземельних металів. ти, яку ставили на чавунний диск та притискали Зазначені оксиди при високих тисках і темпевантажем. На поверхню чавунного диску наносили ратурі є розчинниками вуглецю, що в умовах співазелінове масло та підсипали алмазний шліфпокання дуже важливо, оскільки в порах матеріалу рошок. Після чого включали установку для випропри цих умовах утворюється вільний вуглець. Вибування алмазних порошків на абразивну здаткористовуючи зазначені розчинники він розчиняність ДСТУ 3292-95. Через 20 хвилин, після ється в них та при досягненні пересичення утвопромивання та протирання, проводили вимірюрюються алмази. Крім цього, ці оксиди є вання висоти зразків. Результати випробувань інгібіторами росту, тобто при наявності цих домінаведені в таблиці (додається), де міститься нашок не відбувається рекристалізація матеріалу. ступне: Додаткове введення перехідних металів або їх Приклади 1-3 таблиці наведено для тих випасполуки, та/або одного з оксидів, карбонатів, луждків, які стосуються заявлених ознак, приклади 4-7 них та лужноземельних металів, які також є роз- за п.2 формули корисної моделі. чинниками вуглецю, забезпечує більш ефективне Приклади 8-10 - за межами заявлених ознак. розчинення наявного в шихті неалмазного вуглецю Приклад 11 - відтворення способу одержання і переведення його в алмазну фазу, також сприяє композиційного матеріалу за прототипом. створенню рідкої фази, через яку підвищується Як видно з таблиці, використання пропонова 5 21463 6 ного способу одержання композиційного матеріалу рошку алмазу зносостійкість матеріалу, що заявна основі мікропорошків, субмікропорошків та наляється, зменшується (приклад 9, 10). нопорошків алмазу дає можливість інтенсифікації Добавки порошків лужних оксидів за п.2 разом процесу спікання, не знижуючи його зносостійкості. або окремо не зменшують зносостійкість (приклад Низький вміст ZnO як добавки обмежено тим, 4-7). Деякі з них є геттерами кисню, який практичщо при меншій, ніж 1% (від кількості мікропорошку но завжди міститься в порах алмазного порошку, алмазу) її кількості зносостійкість зменшується що у сукупності забезпечує такі високі властивості, (приклад 8). як міцність та твердість. Також використовуються Верхній вміст ZnO як добавки обмежено тим, добавки сполук перехідних металів, лужноземельщо при більшій ніж 15% ZnO (від кількості мікропоних металів, які також є розчинниками. Таблиця Об'єкт випробувань Спосіб за винаходом, що заявляється Спосіб за прототипом Склад суміші з порошку алмазу та добавок (% Час спікання, Вели чина по масі) хв. зносу, мм Порошок алZnO PbO CdO HgO CaO СаСО3 мазу 1 93 7 1,5 0,31 2 99 1 1,5 0,35 3 85 15 1,5 0,28 4 90 7 3 1,5 0,31 5 92,5 7 0,5 1,5 0,30 6 88 7 5 1,5 0,33 7 97 3 1,5 0,32 8 99,5 0,5 1,5 0,50 9 82 18 1,5 0,48 10 82 18 1,5 0,50 50 0,1 15 0,33 11 99,9 50 40 0,45 № п/п Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601