CS217643B1 - A method for producing compacts from super-hard materials - Google Patents

A method for producing compacts from super-hard materials Download PDF

Info

Publication number
CS217643B1
CS217643B1 CS814284A CS428481A CS217643B1 CS 217643 B1 CS217643 B1 CS 217643B1 CS 814284 A CS814284 A CS 814284A CS 428481 A CS428481 A CS 428481A CS 217643 B1 CS217643 B1 CS 217643B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
charge
heating
chamber
compacts
super
Prior art date
Application number
CS814284A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Miroslav Lakomy
Jiri Havlicek
Lubomir Kaska
Original Assignee
Miroslav Lakomy
Jiri Havlicek
Lubomir Kaska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Lakomy, Jiri Havlicek, Lubomir Kaska filed Critical Miroslav Lakomy
Priority to CS814284A priority Critical patent/CS217643B1/en
Publication of CS217643B1 publication Critical patent/CS217643B1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Vynález se týká oboru práškové metalurgie a lisovací techniky. Řeší způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu Lionu, případně jejích vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů. Podstatou vynálezu je, že ohřev náplně je proveden přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.The invention relates to the field of powder metallurgy and pressing technology. It solves a method of producing compacts from superhard materials based on diamonds, cubic or wurtzite Lion's nitride, or their mutual combinations, in a high-pressure tool with electrical heating at pressures higher than 2 GPa and temperatures corresponding to the equilibrium diagrams of the processed materials. The essence of the invention is that the heating of the charge is carried out by direct passage of current through electrically conductive components of the charge and a sleeve with sintered powder.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů, na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing compacts of superhard materials, based on diamonds, cubic or wurzitic boron nitride, or combinations thereof, in a high-pressure tool with electrical heating at pressures greater than 2 GPa and temperatures corresponding to the equilibrium diagrams of materials.

Vstupní surovinou pro tyto kompakty jsou prášky supertvrdých materiálů, případně s dalšími přídavky aktivátorů nebo pojících fází, které se při vhodně zvolených podmínkách (tlak, teplota, čas, uspořádání náplně) seslinou v kompaktní tělesa. Kompakty mají nejrůznější uplatnění: průvlaky pro tažení drátu, řezné materiály, orovnávače brusných kotoučů, vložky do vrtných nástrojů, vysoce otěruvzdorné součásti a jiné. Materiál pro komoru vhodnou jak pro výrobu hrusiv, tak i kompaktů ze supertvrdých materiálů je detailně specifikován v USA patentu číslo 3 030 662. V současné době známá složení a uspořádání vlastní náplně komory pro přípravu kompaktů jsou uvedena v britských patentech č. 1 240 525 a č. 1 466 312 a v NSR patentu čítalo 2 232 225. Spiolefiným- znakem všech těchto známých uspořádání je nepřímý ohřev vlastní náplně, která je od topných-elementů (grafitové trubky a grafitových zátek] odizolována elektricky nevodivým materiálem. Pro názornost popisujeme uspořádání náplně podle britského patentu č. 1 466 312. Teplo vyvinuté v důsledku průchodu elektrického proudu topnou grafitovou trubičkou postupně vyhřívá celou reakční náplň. Účel jednotlivých složek náplně je detailně popsán v citovaném USA patentu č. 3 030 662 a v britském patentu č. 1 466 312. Jiak je z vyobrazení patrné, je vlanitní náplň a její uspořádání v komoře velmi náročné na přípravu mnoha součástí z různých materiálů i jejich vzájemné sestavení. Další nevýhodou je malé prostorové využití komory, protože konečným výrobkem je pouze komponent složený z objímky ze slinutého karbidu, obklopující slinutý kompakt ze supertvrdého materiálu. Toto malé prostorové využití komory je obzvlášť nevýhodné u vysokotlakých nástrojů. Každé zvětšování průměru komory znamená přechod na rozměrnější vysokotlaký nástroj, čímž narůstají problémy se životností materiálově i výrobně velmi nákladného vysokotlakého nástroje a současně se výrazně zvyšují požadavky na celkovou lisovací sílu (například u vysokotlakého nástroje s otvorem matrice 0 25 mm a vnitřním průměrem komory 0 13 mm je pro vyvolání tlaku okolo 5,5 GPa potřebná lisovací síla okolo 5 až 6 MN).The feedstocks for these compacts are powders of super-hard materials, optionally with additional additions of activators or binding phases, which, under suitably selected conditions (pressure, temperature, time, packing arrangement), are compressed into a compact body. The compacts have a wide range of applications: wire drawing dies, cutting materials, grinding wheel dressers, drill inserts, high abrasion resistant components and others. The material for the chamber suitable for both the manufacture of peas and the compacts of superhard materials is specified in detail in U.S. Patent No. 3,030,662. The presently known compositions and configurations of the compact chamber preparation itself are disclosed in British Patent Nos. 1,240,525 and U.S. Pat. No. 1,466,312 and in the German Patent No. 2,232,225. A spiolefinic feature of all these known arrangements is the indirect heating of the charge itself, which is insulated from the heating elements (graphite tubes and graphite plugs) by an electrically non-conductive material. according to British Patent No. 1 466 312. The heat generated by the passage of electric current through the heating graphite tube gradually heats the entire reaction charge The purpose of the individual components of the charge is described in detail in U.S. Patent No. 3,030,662 and British Patent No. 1,466,312 However, it is evident from the illustration, there is a flannel filling and its arrangement in the chamber is very demanding on the preparation of many components from different materials and their mutual assembly. Another disadvantage is the low spatial utilization of the chamber, since the final product is only a component composed of a cemented carbide sleeve surrounding a cemented compact of superhard material. This small space utilization of the chamber is particularly disadvantageous for high-pressure tools. Any increase in chamber diameter results in a transition to a larger, high-pressure tool, thereby increasing the lifetime of a high-cost material and high-cost tool while at the same time significantly increasing the overall pressing force requirements (eg high-pressure tool with 0 25 mm die) mm, a pressing force of about 5-6 MN) is required to generate a pressure of about 5.5 GPa.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ohřev náplně se provede přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.These disadvantages are overcome by a process for producing compacts of superhard diamond-based materials, cubic or wurzitic boron nitride, or combinations thereof, in a high-pressure electric heating tool at pressures greater than 2 GPa and temperatures corresponding to the equilibrium diagrams of the materials of the present invention. characterized in that the charge is heated by direct current flow through the electrically conductive charge components and a sintered powder sleeve.

Podstatnou výhodou navrženého způsobu výroby kompaktů podle vynálezu je, že jednotlivé díly sestavy jsou konstrukčně i výrobně jednoduché, což umožňuje snadné sestavení celé náplně vysokotlakého nástroje. Další výhodou je lepší prostorové využití komory vysokotlakého nástroje.An essential advantage of the proposed method of manufacturing the compacts according to the invention is that the individual parts of the assembly are simple to construct and manufacture, which makes it easy to assemble the entire filling of the high-pressure tool. Another advantage is better spatial utilization of the high-pressure tool chamber.

Na výkresech jsou v obr. 1 a obr. 2 varianty konstrukčního uspořádání nástrojů pro přímý ohřev náplně.In the drawings, FIGS. 1 and 2 show variants of the design of the tools for direct heating of the cartridge.

Nástroj s,e skládá z razníků U, matrice 10 a prokládaného těsnění 13. Vlastní náplň prášku ze supertvrdého materiálu 5‘ je obklopena tvrdokovovou pbjímkou 5, případně i izolační trubičkou 9. Na tuto sestavu dosedá kovová fólie 7, topný článek B a kovový váleček 8. Sestava je umístěna v komoře 1 uzavřené kontaktem 4, izolační vložkou 3, kovovým kroužkem 2 a dotekem 12, na který dosedají razníky 11.The tool consists of punches U, a die 10 and an interleaved seal 13. The actual powder filling of the super-hard material 5 'is surrounded by a carbide receiver 5 or possibly an insulating tube 9. The metal foil 7, the heating element B and the metal roller 8. The assembly is housed in a chamber 1 closed by contact 4, insulating insert 3, metal ring 2, and contact 12 against which punches 11 abut.

PříkladExample

Vysokotlaký nástroj se skládá z vlastní komory 1 vyrobené z izolačního 'hydrostatického materiálu (například pyrofilitu) s otvorem pro náplň uzavřenou z obou stran tvarovým kovovým kroužkem 2 (například z oceli], izolační vložkou 3 (keramický materiál) a kovovým dotekem 4 (například nikl). Tvar a proporcionalita kroužku zamezuje vzniku nepříznivých deformací, které jsou zvláště škodlivé při skončení slinování a uvolnění v komoře. Do otvoru komory je vložena objímka 5 z kovového, elektricky vodivého materiálu (například ze slinutého karbidu), v jejímž otvoru je umístěn prášek ze supertvrdého materiálu 5‘, ze kterého má být připraven požadovaný výrobek. Obě čelní strany objímky 5 jsou od topného válečku 6 (například z grafitu] odděleny fólií 7 z vysokotavitelného kovu (například Ti, Ta, Mo, Zr). Zbylý prostor v komoře 1 je vyplněn kovovým válečkem 8, sloužícím převážně jako vodič elektrického proudu (například ocel, nikl), současně však rovněž přispívajícím k celkovému prohřátí komory 1. Po slisování komory a zapnutí zdroje elektrického proudu je elektrický proud přiveden razníkem 11 přes dotek 12, kovový kroužek 2, kontakt 4, kovový váleček 8, topný článek 6 a kovovou fólii 7 do objímky 5, ve které je prášek ze supertvrdého materiálu. Stejným způsobem pak prochází proud do druhého razníku. Jiná varianta téhož systému uspořádání, při které je pro snížení nebezpečí poškození konečného výrobku v důsledku kontaktu s materiálem vlastní koimiory 1 objímka 5 odděleina další izolační vložkou 9, která může být vyrobena z kovového i nekovového materiálu. Snížená prac217643 nost při sestavování komory a zvýšené prostorové využití zabezpečuje tento ohřev přímým průchodem elektrického proudu snížením vzniku velkých napětí vlivem tepelných gradientů, majících při ohřevu i chladnutí v nepřímo ohřívané náplni vliv na destrukci slinovaného výrobku.The high-pressure tool consists of a self-contained chamber 1 made of an insulating hydrostatic material (for example pyrophile) with a filling opening closed on both sides by a shaped metal ring 2 (for example steel), an insulating insert 3 (ceramic) and a metal contact 4 (for example nickel) The shape and proportionality of the ring prevents the occurrence of adverse deformations, which are particularly detrimental when the sintering and loosening in the chamber are completed, and a sleeve 5 of metallic, electrically conductive material (e.g. cemented carbide) is inserted into the chamber opening. Both ends of the sleeve 5 are separated from the heating cylinder 6 (e.g. graphite) by a high-melting metal foil 7 (e.g. Ti, Ta, Mo, Zr). It is filled with a metal roller 8, which is used mainly as a conductor of electric power current (eg steel, nickel), but at the same time also contributing to the overall heating of the chamber 1. After pressing the chamber and switching on the power supply, the electric current is supplied by a punch 11 via a contact 12, metal ring 2, contact 4, metal roller 8, heating element. 6 and a metal foil 7 into a sleeve 5 in which the powder is of a super-hard material. In the same way, the current passes to the second punch. Another variant of the same system in which, in order to reduce the risk of damage to the final product due to contact with the material of the coimulator 1, the sleeve 5 is separated by another insulating insert 9, which can be made of metal and non-metal material. The reduced chamber assembly work and increased spatial utilization ensure this heating by direct current flow by reducing the occurrence of high voltages due to thermal gradients that affect the destruction of the sintered product when heated and cooled in an indirectly heated charge.

Claims (2)

PŘEDMĚTSUBJECT Způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších nežProcess for producing compacts of superhard materials based on diamonds, cubic or wurzitic boron nitride, or their combinations, in a high-pressure tool with electric heating at pressures higher than 2 GPa a teplotách odpovíVYNÁLEZU dajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů, vyznačený tím, že ohřev náplně se provede přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.2 GPa and temperatures corresponding to the invention giving equilibrium diagrams of the materials to be processed, characterized in that the charge is heated by direct current flow through the electrically conductive components of the charge and the sintered powder sleeve.
CS814284A 1981-06-09 1981-06-09 A method for producing compacts from super-hard materials CS217643B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS814284A CS217643B1 (en) 1981-06-09 1981-06-09 A method for producing compacts from super-hard materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS814284A CS217643B1 (en) 1981-06-09 1981-06-09 A method for producing compacts from super-hard materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS217643B1 true CS217643B1 (en) 1983-01-28

Family

ID=5385228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS814284A CS217643B1 (en) 1981-06-09 1981-06-09 A method for producing compacts from super-hard materials

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS217643B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20000057987A (en) Method of electric sintering method and mold for use in the method
US4151686A (en) Silicon carbide and silicon bonded polycrystalline diamond body and method of making it
EP0019824B1 (en) Polycrystalline diamond body and method of making same
US20070172378A1 (en) Tungsten based sintered compact and method for production thereof
EP0949982A1 (en) An improved process and apparatus for the preparation of particulate or solid parts
CN110036454B (en) Improved electrical contact alloy for vacuum contactor
US2089030A (en) Method for the production of bodies of extreme hardness
Fais A faster FAST: electro-sinter-forging
JP7490852B2 (en) Chamber
US5244368A (en) High pressure/high temperature piston-cylinder apparatus
Zhang et al. Field activated sintering techniques: a comparison and contrast
US3084388A (en) Method of and a device for generating high pressures
CS217643B1 (en) A method for producing compacts from super-hard materials
JPH0784352B2 (en) Method of manufacturing functionally graded material
EP0030055B1 (en) Method for producing an improved layer, particular for a drill bit
US5122043A (en) Electric pulsed power vacuum press
JP4475615B2 (en) Spark plasma sintering method and apparatus
RU2682512C1 (en) Device for obtaining articles from composite powders with spark plasma sinter
US3785093A (en) Method of bonding diamond with refractory cermet material
JP5760197B2 (en) Hard material with embedded heating element and its manufacturing method
RU2221673C1 (en) Method of manufacture of friction member for end seal
JP2002047504A (en) Method for producing functionally gradient material and piston produced by using the same
JP2005041107A (en) Method for manufacturing composite material for pressing mold, composite material for pressing mold and pressing mold
JPH062010A (en) Method for sintering powder compact
JP3989715B2 (en) Manufacturing method of superabrasive sintered block