PL161699B1 - Sposób wytwarzania spieku diamentowego PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania spieku diamentowego, przeznaczonego zwłaszcza do wyrobu narzędzi skrawających przeznaczonych do obróbki metali, niemetali i ich stopów, jak również do wyrobu ciągadeł oraz innych narzędzi 1 elementów podlegających zużyciu.

Znane są sposoby wytwarzania spiekanego materiału diamentowego polegające na spiekaniu proszków diamentowych w obecności niewielkich ilości dodatków aktywizujących proces spiekania, zwanych katalizatorami procesu.

Jakkolwiek diament w spiekach może być powiązany samoistnie bez udziału dodatków aktywizujących, to jednak ich obecność pozwala na znaczne obniżenie parametrów procesu spiekania przy zachowaniu warunku utrzymania ciśnienia 1 temperatury w zakresie stabilności krystalograficznej diamentu.

Rolę dodatków aktywizujących proces pełnią między innymi metale VIII grupy układu okresowego, takie jak kobalt, nikiel 1 żelazo, tworzące z węglem roztwory stałe. Stosowane są również metale węglikotwórcze, przykładowo wolfram, chrom, tytan. Metale nanoszone są na cząstki diamentowe, wprowadzone do wsadu jako rdzeń, przekładka lub w postaci proszków mieszane z diamentem. Proces spiekania przeprowadza się przy ciśnieniach w zakresie od 6,0 do 8,0 GPa i w temperaturach w zakresie od 1500° C do 1900° C.

Przykładem opisanego procesu jest rozwiązanie przedstawione w opisie patentowym W. Brytanii 1 382 080. Ujawniony w tym opisie sposób polega na wymieszaniu proszku diamentowego o wielkości ziarna 150 pm 1 spoiwa zawierającego metaliczny nikiel, który stanowi katalizator. Proces spiekania prowadzi się pod ciśnieniem 2 GPa w temperaturze 1500° C w czasie 1 1/2 min. Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że katalizator tytanowy wprowadzony jest do proszku diamentowego w postaci wodorku tytanu TiH^ w ilości od 2 do 10 % masy. Wodorek tytanu miesza się z diamentem o wielkości ziarna do 28 pm a następnie wstępnie prasuje pod ciśnieniem 0,5 GPa w tulejkach grafitowych, po czym poddaje wstępnej obróbce cieplnej w piecu próżniowym pod ciśnieniem od 10 do 10 Pa do temperatury od 560 do 650° C w czasie pół godziny. Celem tej wstępnej obróbki cieplnej jest rozkład wodorku tytanu 1 otrzymanie czystego tytanu z uwolnieniem wodoru. Po zakończeniu wstępnej obróbki cieplnej masę poddaje się procesowi spiekania w temperaturze od 1400° C do 1700 ° C pod ciśnieniem od 5,0 do 8,0 GPa w czasie od 10 do 120 sekund.

Jak wykazały przeprowadzone badania zastosowanie wodorku tytanu pozwoliło uzyskać niskotemperaturowy rozkład tego wodorku, co zabezpiecza mieszaninę proszków diamentowych przed przejściem diamentu w grafit, do czego mogłoby dojść przy zastosowaniu innych związków tytanu. Zastosowanie wodorku tytanu umożliwiło uzyskanie nieoczywistego efektu, odmiennego od spodziewanego analogicznego skutku jak dla zastosowania czystego tytanu w postaci meatlicznego proszku.

161 699

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że zastosowanie wodorku tytanu pozwala na lepsze rozprowadzenie tytanu w masie diamentowej ze względu na jego małą wielkość. Tytan otrzymany w wyniku rozkładu wodorku bardziej aktywnie wiąże się z węglem pochodzącym z diamentu tworząc węglik tytanu TiC i jednocześnie ułatwiając spiekanie całego materiału.

Przykład I. Katalizator w postaci wodorku tytanu TiH^ w ilości 5 % masy miesza się z proszkiem diamentowym o wielkości ziarna 3/2 pm. Do tej mieszaniny dodaje się środek poślizgowy w ilości 5 %, w postaci 6 % roztworu gliceryny w alkoholu etylowym. Mieszaninę tę prasuje się wstępnie pod ciśnieniem 0,5 GPa i umieszcza w tulejkach grafitowych. Nastę_2 pme poddaje się ją wstępnej obróbce cieplnej w piecu próżniowym pod ciśnieniem 10 Pa do temperatury 600° C w czasie pół godziny. W czasie tej obróbki następuje rozkład wodorku tytanu z uwolnieniem wodoru. Jednocześnie zostaje usunięty środek poślizgowy. Następnie tulejki grafitowe wraz z mieszaniną, którą stanowi już proszek diamentowy z czystym tytanem, umieszczone w odpowiedniej osłonie ceramicznej, poddaje się procesowi spiekania w temperaturze 1650° C pod ciśnieniem 7,5 GPa w czasie 20 sekund.

Przykład II. Do masy proszku diamentowego o wielkości ziarna 2/1 pm dodaje się wodorek tytanu w ilości 9 % masy. Wstępne prasowanie przebiega analogicznie jak w przykładzie I a następnie nas^tępuje e'ta^p wstę^pnej obr<5bki cieplne^{j p}od ci^eniem l°^-,> Pa w tem^pera'turze ⁵³⁰° C w cei.u rozkładu iwoctoi/kLi tytanu i uwolnienia wodoru. Nastgpnie masę poddaje się kolejnemu etapowi - procesowi spiekania w temperaturze 1500° C pod ciśnieniem 6,5 GPa w czasie 120 sekund.

Proces spiekania prowadzi się na prasie typu PH 1000 w komorze typu hemisferycznego , w atmosferze powietrza.

161 699

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania spieku diamentowego z proszków diamentowych w obecności katalizatora, który stanowi tytan, znamienny tym, ze katalizator wprowadzany jest do proszku diamentowego w postaci wodorku tytanu T1H2 w ilości od 2 do 10 ł masy, przy czym miesza się go z diamentem o wielkości ziarna do 28 pm wstępnie prasuje pod ciśnieniem 0,5 GPa w tulejkach grafitowych a następnie poddaje wstępnej obróbce cieplnej w piecu próżniowym pod ciśnieniem o^{d 10_l d}o ^{10 } P}a do ^tem^peratury o^d 5⁶0° C ^do 6⁵°⁰ C w czasie ^pół ^go<Jzin^y w ^cel^u ro^zkł^ad^u wodorku tytanu, po czym masę poddaje się procesowi spiekania w temperaturze od 1400° C do 1700° C, pod ciśnieniem od 5,0 do 8,0 GPa, w czasie od 15 do 120 sekund.

   * * *