Спосіб виготовлення алмазно-твердосплавних пластин

Изобретение относится к п р о и з Изобретение относится к п р о и з в о д с т ву поликристаллических алмазных м а т е риалов, а именно к спеканию в у с л о виях высоких давлений и температур алмазного слоя на твердосплавной п о д ложке, предназначенных преимущественно д л я оснащения породоразрушакнцего инструмента, а также может быть и с пользовано д л я механической обработки а с б е с т а , углеграфитовых материалов, огнеупоров и т . д . , Целью изобретения я в л я е т с я повышение износостойкости и снижение т р у д о емкости изготовления п л а с т и н . П р и м е р . Исходные адмазные порошки АСМ 60/40 с коэффициентом формы 1,33 приготавливают следующим о б р а зом. Помещают микропорошок массою не более 500 каратов на латунный п р о т и в е н ь , загружают в печь и нагревают 19-90 водству поликристаллических алмазных материалов, а именно к спеканию в у с ловиях высоких давлений и температур алмазного слоя на твердосплавной подложке, С целью повышения и з н о с о стойкости и-снижения трудоемкости изготовления пластин в качестве исходного алмазного порошка берут мелко-т зернистые монокристальные шлифпорошки и/или микропорошки с коэффициентом формы не более 1,35, которые перед спеканием в камере высокого давления обрабатывают кипящим водным раствором персульфата аммония до растворения примесей на 50-80%, 1 э . п . ф-лы, 1 табл. до 450-500°С и в течение 25-30 мин проводят термообработку. После этого ведут очистку насыщенным водным р а с т вором аммония надсернокислого следующим образом: в стеклянный двухлитровый стакан помещают 1,0-1,5 кг порошка аммония надсернокислого, заливают холодной дистиллированной водой до объема 2000 мл и перемешивают в т е чение 10-15 мин, В стакан помещают 1000 карат порошка и заполняют водным раствором аммония надсернокислого на 2/3 объема. Стакан помещают на электроплитку и ведут обработку при постоянном кипении и перемешивании в течение 60—70 мин. Отмывку дистиллированной водой до нейтральной среды. Сушат порошки и помещают в камеру высокого давления. n СП 05 1566660 Б нагреватель помещают графитовый• диск. Сверху этого диска устанавливают твердосплавную пластину толщиной 2,5 мм. Затем на нее засыпают _ нааеску обработанного алмазного порошка массой 16, мг. Пуансоном производят подпрессовку и выравнивают по-, верхности алмазного слоя, после чего помещают верхнюю твердосплавную плас-JQ тину. Устанавливают графитовый диск и собранный контейнер с нагревателем помещают в камеру высокого давления типа "Тороид", Затем спекают при давлении 8ТПа и 2О7ОК при выдержке 7 с. (5 При этом происходит пропитка алмазного слоя кобальтом с обеих пластин (преимущественно с верхней) и образуется спеченный алмазный поликристаллический слой, прочно соединенный 20 с твердосплавными пластинами. После охлаждения снижают давление и извлекают спеченную алмазно-твердосплавную пластину. Перед пайкой (иди другими мето25 дами крепления) пластины подвергаются механической обработке, а для отдельных видов инструментов-долот і режущего типа верхняя пластина сошлифуется» 30 Износостойкость пластин определялась строганием блоков мелкозернистого кварцевого песчаника Монаховско— го месторождения на специальном стен,-' де, выполненном на базе поперечно— строгадьного станка. Пластины механи- 35 ческим способом крепились в специальной головке, устанавливаемой в резцодержатель. Параметры режима резания следую— -Q щие: Глубина резания за проход, мм 0,5 Поперечная подача,мм 3,5 Скорость резания, .с ходов/мин (0,235 м/с) 30 За критерий износостойкости испытуемых пластин принимали величину площадки. Износ у алмазно-твердоeg сплавных пластин, полученных по предлагаемому способу, составляет 0,3 мм при пути строгания 300 м, а изделий, полученных по способу—прототипу 0,5 мм. 55 Таким образом, износостойкость пластины по предлагаемому способу в 1,5 раза выше, чем изделий, получен ных по способу-прототипу. Согласно технологии, изложенной в примере, был осуществлен ряд опытов, результаты которых сведены в таблицу. Полу™, ченные таким способом алмазно-твердосплавные пластины обладают высокой износостойкостью. Повышение износостойкости и снижение трудоемкости изготоавления пластин происходит за счет очистки поверхности исходных алмазов, коэффициент формы которых не более 1,35 от остатков металлов функциональных групп на поверхности. Шлифпорошки и микропорошки берут с коэффициентом формы не более 1,35 потому, что это обеспечивает равномерное распределение зерен в поликристалле, а это приводит к наиболее плотной упаковке, что в конечном итоге повышает износостойкость. Исходные порошки с коэффициентом формы более 1,35 этого не обеспечивают* Растворение примесей на 50-80% приводит к более прочному спеканию частиц в местах контакта. При растворении примесей меньше чем на 50%, существенного влияния на спекание не оказывает, а при полной очистке примесей не оказывает никакого каталитического действия и спекание ухудшается. Поэтому интервал очистки на 50-80%, а также коэффициент формы не более 1 ,-35 являются параметрами, при которых достигается поставленная цель. При выходе за пределы процентов очистки или величины коэффициента формы износостойкость снижается, а трудоемкость увеличивается (см. таблицу). Из таблицы видно, что полученные результаты по улучшению износостойкости и снижению трудоемкости наблюдаются у АТП, изготовленных из шлифпорошков и микропорошков с коэффициентом формы ниже 1,35 и при очистке органических и металлических примесей, на 50-80%. Алмазно-твердосплавные пластины можно использовать для оснащения буровых долот, коронок. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1.Способ изготовления алмазно-твердосплавных пластин, включающий подготовку исходного алмазного порошка и спекание в камере высокого давления, 566660 б раствором персульфата аммония до о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, растворения примесей на 50-80%, с целью повышения износостойкости и 2,Способ по п , 1 , о т л и ч а ю снижения трудоемкости изготовления щ и й с я тем, что, смесь алмазных пластин, в качестве исходного алмонокристыльных шлифпорошков и микромазного порошка берут мелкозернистые порошков используют при следующем монокристальные шлифпорошки и/или соотношении компонентов, мас.%: микропорошки с коэффициентом формы не более 1,35, которые предварительШлифпорошки 40-60 но обрабатывают кипящим водным Микропорошки 40-60 10 Марка и зернистость порошка (соотношение), % Коэффи~ циент формы • ACM 60/40 (микро) АСМТ 60/40 -"АСМ 60/40 -"АСМ 60/40 -"АСМТ 60/40 -"АС2 50/40 (шлиф.) АС2 63/50 -"АС4 50/40 -"АС 10 80/63 »"АС2 50/40 (50%)+ АСМ 40/28 (50%) АС4 63/50 (60%) АСМ 60/40 (40%) АС20 80/63 (40%) АСМ 60/40 (60%) АС10 80/63 (30%) 1,33 1,30 1,00 1,40 1,34 1,35 1,34 1,33 Л,Дашкова 65 80 50 45 85 55 60 65 65 70 ,'34 ,33 ,32 75 ,33 ,30 50 J ,34 1 ,35 85 ,40 ! ,33 50 Ї ,35 не обр АС2 50/40 (70%) АСМ 60/40 (30%) Прототип 60/40 Редактор Растворение примесей кипящим водным раствором над~ сернокислым персульфатом аммония, % Изно~ состойкость, мм Снижение трудоемкости изготовления, % 0,33 0,30 0,35 0,55 0,53 0,40 0,35 0,32 0,5 0,32 20 25 15 17 18 15 10 18 0,35 12 0,45 10 0,55 0,60 0,5 — Составитель Г.Сальникова Техред Л.Олийнык Корректор В.Гирняк Заказ 1377/ДСП Тираж 250 • Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101