RU1791376C - Method for polycrystalline diamond material production - Google Patents
Method for polycrystalline diamond material productionInfo
- Publication number
- RU1791376C RU1791376C SU904870915A SU4870915A RU1791376C RU 1791376 C RU1791376 C RU 1791376C SU 904870915 A SU904870915 A SU 904870915A SU 4870915 A SU4870915 A SU 4870915A RU 1791376 C RU1791376 C RU 1791376C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- yield
- temperature
- high pressure
- pressure
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
- C01B32/26—Preparation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Использование: как сверхтвердый материал в машиностроении, обрабатывающей промышленности, а также в качестве конструктивного материала в электронике и приборостроении. Сущность способа заключаетс в том, что перед воздействием высокого давлени и температуры в исходный алмазный порошок ввод т в качестве органической добавки антифрикционный полиэлектролит до полного смачивани в количестве 10-40 мас.%, тщательно перемешивают , подсушивают дл удалени избытка воды, протирают через сито с размером чейки 2 мм, затем провод т прессование смеси при давлении 100-800 МПа с последующим отжигом прессовок при 250- 500°С в течение 0,5-1 ч на воздухе при скорости нагрева от 1 до 10°/мин и далее воздействуют на них высоким давлением и температурой в области стабильности алмаза . 1 табл.;Usage: as a superhard material in mechanical engineering, manufacturing, as well as a structural material in electronics and instrumentation. The essence of the method lies in the fact that before exposure to high pressure and temperature, an antifriction polyelectrolyte is introduced into the initial diamond powder as an organic additive until it is completely wetted in an amount of 10-40 wt.%, Mixed thoroughly, dried to remove excess water, and wiped through a sieve with the cell size is 2 mm, then the mixture is pressed at a pressure of 100-800 MPa, followed by annealing of the compacts at 250-500 ° C for 0.5-1 hours in air at a heating rate of 1 to 10 ° / min and further affect them high pressure and temperature in the field of diamond stability. 1 tab.;
Description
Изобретение относитс к области получени алмазной керамики, котора может быть использована как сверхтвердый материал в машиностроении, обрабатывающей промышленности, а также в качестве конструкционного материала в электронике и приборостроении,The invention relates to the field of production of diamond ceramics, which can be used as a superhard material in mechanical engineering, manufacturing, and also as a structural material in electronics and instrumentation
Целью изобретени вл етс увеличение выхода материала и выхода годных по- ликристал-лов.The aim of the invention is to increase the yield of material and the yield of suitable polycrystals.
Поставленна цель достигаетс тем, что перед воздействием высокого давлени и температуры в исходный алмазный порошок ввод т в качестве органической добавки Антифрикционный полиэлектролит до полного смачивани в количестве 10-40 мае,%, тщательно перемешивают, подсуши- ваюУ дл удалени избытка воды, протирают ч|ерез сито с размером чейки 2мм, затем провод т прессование смеси при давлении 100-800 МПа с последующим отжигом прессовок при 250-500°С в течение 0,5-1 ч на воздухе при скорости нагрева 1-10°/мин и далее воздействуют на них высоким давлением и температурой в области стабильности алмаза.This goal is achieved by the fact that before exposure to high pressure and temperature, an anti-friction polyelectrolyte is added to the initial diamond powder as an organic additive until it is completely wetted in the amount of May 10–40,%, thoroughly mixed, dried to remove excess water, wiped with | A sieve with a mesh size of 2 mm, then the mixture is pressed at a pressure of 100-800 MPa, followed by annealing of the compacts at 250-500 ° C for 0.5-1 hours in air at a heating rate of 1-10 ° / min and then act high pressure on them and the temperature in the diamond stability.
Антифрикционный полиэлектролит образует на поверхности частиц алмаза электрически зар женный слой, который предотвращает непосредственный контакт между частицами благодар электростатическому отталкиванию , и тем самым снижает внутреннее трение в порошках, что обеспечивает более плотную укладку частиц.The antifriction polyelectrolyte forms an electrically charged layer on the surface of the diamond particles, which prevents direct contact between the particles due to electrostatic repulsion, and thereby reduces the internal friction in the powders, which provides a denser packing of the particles.
Использование полимерного электролита обеспечивает более высокую поверхностную плотность зар да на алмазных частицах по сравнению с мономерами, что повышает антифрикционные свойства добавки .The use of a polymer electrolyte provides a higher surface charge density on diamond particles compared to monomers, which increases the antifriction properties of the additive.
Введение полиэктролита в количестве менее 10 мас.% не обеспечивает полнотуThe introduction of polyectrolite in an amount of less than 10 wt.% Does not provide completeness
XIXi
ЮYU
СОWith
VI оVI about
смачивани всей поверхности частиц дисперсных алмазных порошков, что мешает достижению поставленной цели. Наличие добавки в количестве свыше 40 мае. % тер ет смысл ввиду заполнени поверхности частиц монослоем полиэлектролита и прекращением дальнейшего его воздействи на прессуемость порошка. В результате предельно достигаема плотность алмазных прессовок в используемом диапазоне низких (до 1 ГПа) давлений определ етс свойствами конкретного порошка (дисперсностью , формой частиц и гранулометрическим составом)wetting the entire surface of the particles of dispersed diamond powders, which impedes the achievement of the goal. The presence of additives in quantities over May 40. % makes no sense because the surface of the particles is filled with a monolayer of the polyelectrolyte and the cessation of its further effect on the compressibility of the powder. As a result, the maximum attainable density of diamond compacts in the used range of low (up to 1 GPa) pressures is determined by the properties of a particular powder (dispersion, particle shape, and particle size distribution)
Давление ниже 100 МПа недостаточно дл эффективного уплотнени алмазного порошка. При давлении прессовани выше 800 МПа возможен расслой прессовок, а также повышаетс веро тность заклинивани и износ пресса-Формы. Форма прессовок соответствует полезному объему камеры высокого давлени .A pressure below 100 MPa is not enough to effectively compact the diamond powder. If the pressing pressure is above 800 MPa, the separation of the compacts is possible, as well as the likelihood of jamming and wear of the mold. The shape of the compacts corresponds to the useful volume of the pressure chamber.
Дл удалени антифрикционного полиэлектролита после выполнени его функций провод т отжигалмазных прессовок на воз- духе. Чтобы предотвратить разрушение прессовок вследствие интенсивного газовыделени при разложении органической добавки, скорость нагрева не должна превышать 10°/мин, Нижний предел темпе- ратуры отжига (250°С) определ етс температурой разложени добавки. Верхний (500°С) - возможностью начала графи- тизации и окислени алмаза. Врем отжига 0,5-1 ч вл етс достаточным дл испаре- ни продуктов разложени добавки из прессовок диаметром до 10 мм.To remove the antifriction polyelectrolyte after performing its functions, diamond annealing is carried out in air. To prevent destruction of the compacts due to intense gas evolution during decomposition of the organic additive, the heating rate should not exceed 10 ° / min. The lower limit of the annealing temperature (250 ° C) is determined by the decomposition temperature of the additive. Upper (500 ° C) - the possibility of the start of graphitization and oxidation of diamond. An annealing time of 0.5-1 hours is sufficient to evaporate the decomposition products of the additive from compacts with diameters up to 10 mm.
Отожженные алмазные заготовки подвергают воздействию давлени 6-8 ГПа при температуре 1200-2200°С в течение 5- 60с.Annealed diamond blanks are subjected to a pressure of 6-8 GPa at a temperature of 1200-2200 ° C for 5-60 s.
Критерием годности полученных кристаллов алмаза вл етс отсутствие трещин , различимых на шлифе при увеличении 30х, а также коэффициент искажени фор- The criterion for the shelf life of the obtained diamond crystals is the absence of cracks, distinguishable on the section with a magnification of 30x, as well as the distortion coefficient of
МЫ Кф (dmax - dmin)/dmax 100%, ГД6 dmax ИWE Kf (dmax - dmin) / dmax 100%, GD6 dmax AND
dmin - соответственно максимальный и минимальный диаметр образца, поскольку все образцы представл ют собой цилиндры, утонченные в центральном поперечном се- чении.dmin is the maximum and minimum diameter of the sample, respectively, since all the samples are cylinders thinned in a central cross section.
Пример1.В алмазный микропорошок марки АСМ 14/10 добавл ют 20% об. 10% водного раствора полиакрилата триэтано- ламмони (ПАКТЭА), смесь тщательно пе- ремешивают до получени однородной суспейзии и подсушивают на воздухе при 100°С 5-10 мин дл предотвращени вытекани смеси между стенок пресс-формы. Прессование полученной массы в стал ьной пресс-форме провод т при давлении 600 МПа. Цилиндрические прессовки диаметром 4,5 мм и высотой 4,5 мм помещают в алундовых лодочках в муфельную печь, нагревают на воздухе со скоростью 10°/мин до 400°С и выдерживают при ней 30 мин. Отожженные прессовки массой 0,17 г помещают в трубчатый графитовый нагреватель с внутренним диаметром 4,5 мм, наружным 7 мм и высотой 8,5 мм, закрывают с торцов графитовыми крышками толщиной 2 мм и затем помещают в контейнер из литографского камн типа тороид с диаметром лунки 15 мм. К собранной камере прилагают усилие до достижени давлени 8 ГПа, пропусканием электрического тока нагревают со скоростью 100°/с, по достижении температуры 1800°С провод т изотермическую выдержку в течение 20 с, охлаждение со скоростью 100-200°/с и сн тие давлени , Полученный образец поликристаллического алмаза имеет максимальный диаметр на торцах -4,1 мм, а центре - 3,9 мм, высоту- 4,0 мм, плотность 3,4 /см3, коэффициент искажени формы -4,8%. Максимальна радиальна усадка в результате воздействи высоких Р и Т состабила 13%, выход годных поликристаллов-95%. Выход материала за спекание составил 0,17 г. EXAMPLE 1 20% vol. A 10% aqueous solution of triethanolammonium polyacrylate (PAKTEA), the mixture is thoroughly mixed until a homogeneous suspension is obtained and dried in air at 100 ° C for 5-10 minutes to prevent the mixture from flowing out between the walls of the mold. Compression of the resulting mass in a steel mold is carried out at a pressure of 600 MPa. Cylindrical compacts with a diameter of 4.5 mm and a height of 4.5 mm are placed in alundum boats in a muffle furnace, heated in air at a speed of 10 ° / min to 400 ° C and held there for 30 minutes. Annealed compacts weighing 0.17 g are placed in a tubular graphite heater with an inner diameter of 4.5 mm, an outer diameter of 7 mm and a height of 8.5 mm, are closed at the ends with graphite caps 2 mm thick and then placed in a container made of lithographic stone like toroid with a diameter holes 15 mm. A force is applied to the assembled chamber until a pressure of 8 GPa is reached, by passing an electric current it is heated at a speed of 100 ° / s, upon reaching a temperature of 1800 ° C, isothermal holding is carried out for 20 s, cooling at a speed of 100-200 ° / s and relieving pressure The resulting polycrystalline diamond sample has a maximum diameter of -4.1 mm at the ends, and a center diameter of 3.9 mm, a height of 4.0 mm, a density of 3.4 / cm3, and a shape distortion factor of 4.8%. The maximum radial shrinkage as a result of exposure to high P and T was 13%, and the yield of suitable polycrystals was 95%. The sintering yield was 0.17 g.
П р и м е р 2. Берут в качестве исходного порошка - детонационный алмаз марки ДАЛАН ДАГ к 25 (25-100), состо щий из частиц пластинчатой формы 5-1 мкм и дисперсной составл ющей 500-50 нм, с удельной поверхностью 23,4 м /г, .плотностью 3,4 г/см3 и насыпной плотностью около 1 г/см3. Количество добавки составило 30 мас.%. Далее как в примере 1, спекание при высоком давлении при Т - 1600°С в течение 60 с. Выход материала по сравнению с прототипом выше в 1,5 раза (0,142 г по сравнению с 0,123 г), выход годных поликристаллов 95%.PRI me R 2. Take as the starting powder - detonation diamond brand DALAN DAG to 25 (25-100), consisting of particles of lamellar form 5-1 μm and a dispersed component of 500-50 nm, with a specific surface of 23 4 m / g, with a density of 3.4 g / cm3 and a bulk density of about 1 g / cm3. The amount of additive was 30 wt.%. Further, as in example 1, sintering at high pressure at T - 1600 ° C for 60 s. The yield of material compared to the prototype is 1.5 times higher (0.142 g compared to 0.123 g), the yield of suitable polycrystals is 95%.
Пример 3. В качестве исходного порошка брали ультрадисперсный алмаз (УДА) со средним размером частиц 5 нм, удельной поверхностью 300 м /г, плотностью 3,15 г/см3. Давление прессовани - 800 МПа, температура отжига прессовок 300°С. Далее как в примере 2. Выход материала увеличиваетс в 1,7 раза, выход годных поликристаллов 65%.Example 3. An ultrafine diamond (UDD) with an average particle size of 5 nm, a specific surface of 300 m / g, and a density of 3.15 g / cm3 was taken as the initial powder. The pressing pressure was 800 MPa, the annealing temperature of the compacts was 300 ° C. Further, as in Example 2. The yield of material is increased by 1.7 times, the yield of suitable polycrystals is 65%.
П р и м е р 4. Прессовки из алмазного порошка АСМ 14/10, полученные, как в примере 1, нагревают на воздухе со скоростью 1°/мин до 250°С и выдерживают при ней 30 мин. Далее все как в примере 1. Усредненные по 10 опытам результаты не отличаютс от примера 1.PRI me R 4. Pressings from diamond powder AFM 14/10, obtained, as in example 1, are heated in air at a speed of 1 ° / min to 250 ° C and incubated for 30 minutes. Further, everything is as in Example 1. The results averaged over 10 experiments do not differ from Example 1.
П р и м е р 5. Прессовки из порошка АСМ 14/10, полученные, как в примере 1, нагревают на воздухе со скоростью 10°/мин до 500°С и выдерживают 30 мин. Далее все как в примере 1. Выход за спекание составил в среднем 1,165 г, выход годных поликристаллов - 90%, что несколько хуже, чем в примерах 1 и 4.PRI me R 5. Pressings from powder AFM 14/10, obtained as in example 1, are heated in air at a speed of 10 ° / min to 500 ° C and incubated for 30 minutes Further, everything is as in example 1. The output for sintering averaged 1.165 g, the yield of suitable polycrystals is 90%, which is somewhat worse than in examples 1 and 4.
Примерб. Прессовки из детонационного алмаза марки Далан, полученные, как в примере 2, нагревают на воздухе со скоростью 10°/мин до 350°С и выдерживают 1 ч Далее все как в примере2. Полученные результаты в среднем также соответствуют примеру 2.Example Pressings from detonation diamond of the Dalan brand, obtained as in Example 2, are heated in air at a speed of 10 ° / min to 350 ° C and held for 1 hour. Then everything is as in example 2. The results obtained on average also correspond to example 2.
Дополнительные примеры приведены в таблице.Additional examples are given in the table.
П эедлагаёмый способ получени поли- кристэллического алмазного материала по- звол$ет увеличить выход материала в 1,3-1,7 раза при одновременном увеличении в;ыхода годных поликристаллов и наи0The proposed method for producing polycrystalline diamond material allows one to increase the yield of the material by 1.3–1.7 times while increasing the yield of suitable polycrystals and most
55
00
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904870915A RU1791376C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Method for polycrystalline diamond material production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904870915A RU1791376C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Method for polycrystalline diamond material production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1791376C true RU1791376C (en) | 1993-01-30 |
Family
ID=21538671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904870915A RU1791376C (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Method for polycrystalline diamond material production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1791376C (en) |
-
1990
- 1990-07-09 RU SU904870915A patent/RU1791376C/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3309437A (en) | Method of producing bodies from raw petroleum coke | |
JPS6143310B2 (en) | ||
Franks et al. | Vibraforming and in situ flocculation of consolidated, coagulated, alumina slurries | |
US4071604A (en) | Method of producing homogeneous carbon and graphite bodies | |
Xu et al. | The development of porous titanium products using slip casting | |
RU2444418C1 (en) | Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy | |
RU1791376C (en) | Method for polycrystalline diamond material production | |
US4264546A (en) | Method for producing silicon nitride molded bodies by means of pseudoisostatic hot pressing | |
JP4677665B2 (en) | Method for producing high-pressure phase material | |
US3720740A (en) | Low pressure sintering of boron nitride using low thermal expansion static sintering molds | |
US3150975A (en) | Method of making intermetallic compound-composition bodies | |
US4318876A (en) | Method of manufacturing a dense silicon carbide ceramic | |
Lim et al. | Colloidal processing of sub-micron alumina powder compacts | |
JPS63243205A (en) | Production of compressed body of metal powder | |
RU2414329C1 (en) | Method of producing sintered porous tungsten-based articles | |
US1054372A (en) | Process of silicidizing. | |
US3309433A (en) | Method of making graphite articles | |
SU973509A1 (en) | Process for producing antifriction products | |
Balakrishna et al. | PARTICLE AGGREGATES IN POWDER PROCESSING- A REVIEW | |
JPS54155912A (en) | Forming method for metal green compact | |
RU2050182C1 (en) | Charge for high pressure apparatus container production | |
JPS63151610A (en) | Raw material composition for producing large-sized carbonaceous material | |
Ogawa et al. | Influence of quinoline soluble component on the sintering behavior of ground raw coke | |
SU1611965A1 (en) | Method of producing composition hydrogenetable material | |
JPH0158125B2 (en) |