Легкоплавка керамічна зв’язка для алмазних кругів

Реферат: Легкоплавка керамічна зв'язка для алмазних кругів містить В2О3 Аl2О3, PbO. При цьому додатково містить CuO, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: В2О3 13,1-14,10; Аl2О3 4,80-5,65; PbO 73,70-75,0; CuO 6,10-7,55. UA 122478 U (12) UA 122478 U UA 122478 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до керамічних зв'язок алмазних кругів, які використовують на підприємствах приладо- та машинобудування для обробки деталей з твердих сплавів та високотвердих неметалічних матеріалів (ситалів, скла, кераміки, композитів, природного каменю), а також для заточки і доводки інструменту з надтвердих матеріалів. Задачею, що складає основу корисної моделі, є удосконалення керамічної зв'язки алмазних кругів шляхом зниження температури спікання алмазоносного шару для збереження цілісності алмазних зерен, а також виключення енергоємного етапу фритування склокомпонента зв'язки. Це дозволить виключити передчасне руйнування зерен внаслідок критичних напруг, спричинених дією високих температур на етапі виготовлення алмазних кругів. Відома легкоплавка керамічна зв'язка для виготовлення алмазно-абразивного інструменту, призначеного для обробки деталей з твердих сплавів та високотвердих неметалічних матеріалів, а також для заточки і доводки інструменту з надтвердих матеріалів. Склокомпонент цієї зв'язки має наступний хімічний склад, мас. %: SiO2-33-35; Аl2О3-2-4; Na2O-24-26; К2О - 4-6; Li2O-4,0-6,0; В2О3-5,0-7,0; ТіО2-20,0-24,0 [1]. Недоліком цієї керамічної зв'язки є необхідність фритування склокомпонента зв'язки при температурі 880-930 °C, що не лише ускладнює технологію, а й збільшує виробничі енерговитрати. Найбільш близьким за складом до легкоплавкої керамічної зв'язки, яка заявляється, є зв'язка для алмазного інструмента, яка містить склокомпонент наступного складу, мас. %: РbО 72,6-76,6; ZnO 11-13; В2О3 7,8-9,8; SiO2 1,6-2,6; ВаО 1,2-2,2; Аl2О3 0,5-1,6, та забезпечує спікання алмазоносного шару при температурі 600-650 °C [2]. Недоліком цієї керамічної зв'язки є необхідність використання як наповнювача металічних порошків, вкритих плівкою скла з температурою розм'якшення 1000 °C. І, хоча автори винаходу не вказують температуру варки цього скла, як і температуру варки склокомпонента, використання цих складових в рецептурі керамічної зв'язки свідчить про наявність додаткових операцій фритування (варки) для їх отримання. Задача корисної моделі полягає у зниженні температури спікання алмазоносного шару за рахунок зниження температури розм'якшення легкоплавкої керамічної зв'язки, яка не потребує (фритування) варки. Для вирішення поставленої задачі використовується легкоплавка керамічна зв'язка наступного складу, мас. %: В2О3 13,1-14,10; Аl2О3 4,80-5,65; РbО 73,70-75,0; CuO 6,10-7,55. Позитивний ефект запропонованої корисної моделі полягає у наступному. Обґрунтування вибору складу легкоплавкої керамічної зв'язки базувалось на визначенні комбінації оксидів, що виконують роль склоутворювачів та, які не лише здатні знизити температуру склоутворення та прискорити розм'якшення зв'язки при нагріванні, а й знижують в'язкість розплаву в діапазоні робочих температур, що забезпечує рівномірність ущільнення алмазоносного шару при спіканні. Як оксиди-склоутворювачі використовували оксиди Аl2О3 та В2О3 при співвідношенні 2,5:1,0. Як оксиди-модифікатори обрані РbО та CuO, як такі, що є найбільш сильними плавнями, які більш ніж інші сприяють склотворенню, а також зниженню в'язкості скловидних матеріалів в т.ч. при відносно невисоких температурах (500-600 °C). Запропонований склад керамічної зв'язки, який при вказаному вмісті оксидів забезпечує зниження температури спікання керамоматричних алмазовмісних композитів до 550 °C. Використання такої зв'язки для виготовлення алмазних кругів забезпечить зберігання цілісності алмазів при спіканні алмазоносного шару. Приклад. Як похідна сировина використані такі сировинні матеріали: свинцевий гльот, оксид купруму, борна кислота, глинозем. Шихтовий (матеріальний) склад, який відповідає оптимальному хімічному складу керамічної зв'язки № 2 (див. табл.), мас. % наведено нижче: свинцевий гльот 70,36 оксид купруму 12,58 борна кислота 11,98 глинозем 5,14. Таблиця Хімічний склад та властивості керамічної зв'язки Оксиди SiO2 ВаО В2О3 прототип 1,6-2,6 1,2-2,2 7,8-9,8 замежовий 15,0 1 Вміст оксидів, мас. % 1 2 3 14,10 13,28 13,10 замежовий 12,50 UA 122478 U Продовження таблиці 1 Аl2О3 ZnO РbО CuO 0,5-1,6 11,0-13,0 72,6-76,6 3,90 78,0 3,10 4,80 75,0 6,10 5,42 74,22 7,08 5,65 73,70 7,55 Властивості: Температура варки, °C не відома етап фритування (варки) відсутній (η*=10 Па·с) Температура початку плавлення, °C 415-470 470 465 465 465 8 (η*=10 Па·с) Температура 3,5 спікання, °C (η*=10 600-650 570 550 550 550 Па·с) ТКЛР Не 8,98 8,66 8,60 8,54 -6 -1 α·10 , град визначено *η - в'язкість розплаву, що утворюється при нагріванні керамічної зв'язки 5 10 15 6,25 72,10 9,15 460 540 8,38 Підготовку сировинних матеріалів здійснювали шляхом їх тонкого помелу в кульових млинах до повного проходження крізь сито № 0063. Керамічну зв'язку готували ретельним перемішуванням підготовлених сировинних компонентів, взятих у вказаному співвідношенні. Готову шихту змішували з алмазним порошком (АС6 80/63 при концентрації зерен 50 об. %), брикетували під тиском 5 МПа та піддавали вільному випалу при температурі 550 °C впродовж 20 хв. Конкретні склади керамічної зв'язки та їх властивості наведено в табл. дані якої свідчать, що запропоновані склади керамічної зв'язки не потребують додаткової операції фритування (варки) і завдяки низькій температурі плавлення шихти дозволяють знизити температуру спікання керамоматричного алмазовмісного композита до 550 °C. Таким чином, корисна модель, що пропонується, має перевагу у порівнянні з відомими складами керамічних зв'язок, що використовуються при виготовленні алмазних кругів. Джерела інформації: 1. Патент України № 110709, Бюл. № 20, 2016 2. А.С. СССР № 573336, Б.И. № 35, 1977. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Легкоплавка керамічна зв'язка для алмазних кругів, що містить В 2О3 Аl2О3, PbO, який відрізняється тим, що додатково містить CuO, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: В2О3 13,1-14,10; Аl2О3 4,80-5,65; PbO 73,70-75,0; CuO 6,10-7,55. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2