RU1792928C - Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing - Google Patents

Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing

Info

Publication number
RU1792928C
RU1792928C SU914915253A SU4915253A RU1792928C RU 1792928 C RU1792928 C RU 1792928C SU 914915253 A SU914915253 A SU 914915253A SU 4915253 A SU4915253 A SU 4915253A RU 1792928 C RU1792928 C RU 1792928C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
magnesium
graphite
powder
sintering
Prior art date
Application number
SU914915253A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Бочечка
Владислав Герасимович Гаргин
Александр Александрович Шульженко
Валентина Степановна Гаврилова
Любомир Филиппович Стасюк
Original Assignee
Институт сверхтвердых материалов АН УССР
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 Институт сверхтвердых материалов АН УССР filed Critical Институт сверхтвердых материалов АН УССР
Priority to SU914915253A priority Critical patent/RU1792928C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1792928C publication Critical patent/RU1792928C/en

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

ЛОЕ ниLOE neither

Изобретение относитс  к производству noi икристаллических алмазных материак спеканию в услови х высоких давлеи температур алмазного порошка, пр дназначенных преимущественно дл  ос- Hai ени  бурового и лезвийного инструмена также может быть использовано дл  оснащени  волочильного инструмента.The invention relates to the production of noi and crystalline diamond sintering materials under conditions of high pressures of the temperature of diamond powder, intended primarily to support drilling and cutting tools, can also be used to equip drawing tools.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  способ получени  алмазно-неалмазного углеродного гюликристаллического композита, состо щего в основном из 50-99% по массе алмаза и 50-1% графита и средств, активи- рук щих спекание, согласно патенту США № 3913280, кл. В 24 D 3/02, опубликовано 21/0.79 г. Способ заключаетс  в спекании первоначально отдельных алмазных частицClosest to the proposed technical solution is a method for producing a diamond-non-diamond carbon gyulic crystalline composite, consisting mainly of 50-99% by weight of diamond and 50-1% of graphite and sintering activating agents, according to US patent No. 3913280, class In 24 D 3/02, published 21 / 0.79. The method consists in sintering initially individual diamond particles

посредством воздействи  на смесь алмазных частиц и средства, активйрующегб спекание , давлени  и температуры, при которых алмаз одновременно  вл етс : а) термодинамически неустойчивым по отношению к графиту и б) способен спекатьс  за промежуток времени меньший, чем требуетс  дл  превращени  алмаза в поликристэл- личёсКий состав ниже 50 мае. %.by acting on a mixture of diamond particles and a sinter activating agent, pressures and temperatures at which the diamond is simultaneously: a) thermodynamically unstable with respect to graphite and b) capable of sintering in a shorter period of time than is required for the transformation of diamond into polycrystalline composition below 50 may. %

При этом указанное средство, активирующее спекание, включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состо щей из алюмини , магни , берилли , бора, гафни , молибдена, ниоби , азота, рени , сто щей из огнеупорных боридов, карбидов , нитридов, оксидов и силицидов. Способ соединени  алмаза с алмазом дл  получе- ни  указанного композита включает: - приХ|Moreover, said sintering activating agent includes at least one element selected from the group consisting of aluminum, magnesium, beryllium, boron, hafnium, molybdenum, niobium, nitrogen, rhenium, consisting of refractory borides, carbides, nitrides, oxides and silicides. A method of combining diamond with diamond to produce said composite comprises: - atX |

ЮYU

ю ю ю соth

готрвление однородной смеси алмазных частиц и средства; активирующего спекание, У воздействие на1 смесь температуры и дай-; лени ; при которых алмаз неустойчив, дЪ тех пор, прка-полу штс  Однородный композит заракее определенной конфигурации, причем указанный однородн ый композит йклкэ- чает непосред,ственное соединение алмаза с/алмазом, объедин ющее алмазные части- цы,-а: промежутки между ними заполнены графитом и средством, активирующим спе- кан ие;:л л; ;.//.-:::..- :: v.;;..; :-:; ..preparing a homogeneous mixture of diamond particles and means; activating sintering, Y effect on 1 mixture of temperature and dy; laziness; in which the diamond is unstable, b until then, almost half the pc. A homogeneous composite beyond a certain configuration, moreover, the specified homogeneous composite ylketshet directly, the only connection of diamond with / diamond, combining the diamond particles, a: the gaps between them are filled graphite and special activating agent;: l l; ; .//.- ::: ..- :: v. ;; ..; : - :; ..

-:: :,При спекании алмазного порошка фак;трро;м , противодействующим образованию прочной св зи алмаз. - алмаз и получению плотно упечённого поликристалла,  вл етс  взаимодействие-алмазных зерен с кислородом и; его соединени ми, наход щимис  в порах алмазного сло , и адсорбированными поверхност ми алмазных частиц - :::, When sintering a diamond powder, FAC; TRO; M, which counteracts the formation of strong bonding diamond. - diamond and the production of a densely-baked polycrystal, is the interaction of diamond grains with oxygen and; its compounds located in the pores of the diamond layer and the adsorbed surfaces of diamond particles

: : . Применение в качестве активирующей, спекание добавки (средства) магни , актив- но:взаимодействующего с кислородом и образующего , с ним стойкое соединение, позвол ет.улучшить св зь алмаз - алмаз, а так как при спекании кислород прежде всего активно взаимодействует с той частью поверхности алмазного зерна, котора  пре;терпёвает наибольшую степень пластической деформации имеет повышенное значение поверхностной энергии, а таким участком  вл етс  область образовани  контактного перешейка между спекающимис  алмазными частицами. Уменьшение интенсивности этого процесса приводит к увеличению прочности получаемого поликристалла . Однако нар ду с образованием::. The use of magnesium as an activating, sintering additive (agent), which is active: interacting with oxygen and forming a stable compound with it, allows one to improve the diamond – diamond bond, since during sintering, oxygen primarily interacts with that part The surface of the diamond grain, which undergoes the greatest degree of plastic deformation, has an increased value of surface energy, and this area is the area of formation of the contact isthmus between the sintering diamond particles. A decrease in the intensity of this process leads to an increase in the strength of the resulting polycrystal. However, along with the formation

; стойких окисдов магни  происходит достаточно активное взаимодействие магни  с алмазом, при этом согласно диаграмме состо ни  магний-углерод (Диаграмма состо-  н и  системы магний - углерод при давлении 7,7 ГПа (А.А.Шульженкр, И.Ю.Игнатьев, Н.КБ.ел вйна, И.С.Белорусов). Сверхтвердые материалу - 1988 г. - N° 6, с. 3-5) при высоком давлении образуютс  карбиды магни  М.дС и МдСа, которые представл ют собой фазы высокого давлени , а при атмосферном давлении  вл ютс  неустойчивыми; of stable magnesium oxides, there is a rather active interaction of magnesium with diamond, and according to the state diagram of magnesium-carbon (state diagram of the magnesium-carbon system at a pressure of 7.7 GPa (A.A. Shulzhenkr, I.Yu. Ignatiev, N .KB.elvina, I.S.Belorusov). Superhard materials - 1988 - N ° 6, pp. 3-5) at high pressure, magnesium carbides M.dC and MDSa are formed, which are high pressure phases, and at atmospheric pressure they are unstable

соединени ми. Частично эти карбиды наход тс  в закрытых порах внутри поликристалла .;, но если они образуют там св занные цепочки, имеющие выход на поверхность , то при взаимодействии с влагой воздуха они разлагаютс . И в том, и вcompounds. Partially, these carbides are located in closed pores inside the polycrystal.; But if they form bound chains there that have an exit to the surface, then they decompose upon contact with air moisture. And in fact, and in

другом случае происходит потер  массы алмазных зёрен, составл ющих поликристалл , котора  приводит к ухудшению его износостойкости, - ; in another case, there is a loss of mass of diamond grains constituting the polycrystal, which leads to a deterioration in its wear resistance, -;

Если в смеси магний,- углерод помимо алмазных частиц присутствует и графит, то на образование карбидов магни  будет тратитьс  меньша  часть алмазного порошка,If magnesium - carbon is present in the mixture in addition to diamond particles and graphite, then a smaller part of the diamond powder will be spent on the formation of magnesium carbides.

так как определенное количество карбидов будет образовыватьс  за счет взаимодействи  магни  с графитом. Однако очевидно, что введением графита в смесь магний углерод путем перекристаллизации части алмазного порошка в графит при давлении иsince a certain amount of carbides will be formed due to the interaction of magnesium with graphite. However, it is obvious that the introduction of graphite into a mixture of magnesium carbon by recrystallization of part of the diamond powder into graphite at a pressure

. температуре соответствующих области термодинамической стабильности графита, такого уменьшени  потерь, алмазов достичь невозможно. .. - . temperature corresponding to the region of thermodynamic stability of graphite, such a loss reduction, diamonds cannot be achieved. .. -

Целью изобретени   вл етс  повышение износострйкости элементов. Эта цель достигаетс дем, что в способе изготовлени  алмазных поликристаллических элементов дл  оснащени  бурового иAn object of the invention is to increase the wear resistance of elements. This goal is achieved by the dem that in the method of manufacturing diamond polycrystalline elements to equip the drilling and

лезвийного инструментов путем спекани  алмазного порошка в присутствии магни  под действием давлени  и температуры слои алмазного порошка размещают последовательно с дисками, спрессованными изblade tools by sintering diamond powder in the presence of magnesium under the influence of pressure and temperature, the layers of diamond powder are placed in series with disks pressed from

смеси, содержащей магний и трафит, причем содержание графита в смеси составл ет 7-90 мае.%, масса дисков составл ет не менее 3,8% or массы алмазного порошка, а процесс провод т в области термодинамической стабильности алмаза.a mixture containing magnesium and trafite, the graphite content of the mixture being May 7-90.%, the mass of the disks being at least 3.8% or the mass of diamond powder, and the process is carried out in the field of thermodynamic stability of diamond.

При этом дл  увеличени  трещиностой- кости алмазного поликристаллического элемента диски прессуют из смеси графита и сплава магний - цинк при следующем содержании компонентов в дисках, мас.%: магний 15-35; динк 10-25; графит 40-65.In order to increase the crack resistance of a diamond polycrystalline element, the disks are pressed from a mixture of graphite and a magnesium - zinc alloy with the following content of components in the disks, wt.%: Magnesium 15-35; dink 10-25; graphite 40-65.

Кроме того, дл  улучшени  прочности св зи алмазных частиц в поликристаллическом элементе перед спеканием алмазныйIn addition, to improve the bonding strength of diamond particles in the polycrystalline cell before sintering, diamond

порошок очищают от диоксида кремни .the powder is purified from silicon dioxide.

Размещение слрев алмазного порошка последовательно с дисками, спрессованными из смеси магни  и графита при его содержании в смеси 7-90 мае. % позвол етPlacement of a slurry of diamond powder in series with disks pressed from a mixture of magnesium and graphite with its content in the mixture on May 7-90. % allows

существенно уменьшить образование карбидов за счет взаимодействи  алмазных частиц с магнием и этим увеличить износостойкость алмазного поликристаллического элемента. Обусловлено это тем, что магний, наход щийс  в спрессованном диске, помещенному между сло ми алмазного порошка, при нагреве, начина  с 450°С (на 150-200°Ј ниже , чем алмаз) взаимодействует с кислородом , который находитс  в порах алмазногоsignificantly reduce the formation of carbides due to the interaction of diamond particles with magnesium and thereby increase the wear resistance of the diamond polycrystalline element. This is due to the fact that magnesium located in a compressed disk placed between the layers of diamond powder, when heated, starting from 450 ° C (150-200 ° Ј lower than diamond) interacts with oxygen, which is located in the pores of the diamond

каркаса и дееорбируетс  с поверхности алмазных частиц. При этом образуютс  стойкие оксиды магни . Такое св зывание кислорода способствует при дальнейшем повышении температуры усилению роста перешейков между зернами и увеличиваетframe and deorbits from the surface of diamond particles. In this case, stable magnesium oxides are formed. Such a binding of oxygen, with a further increase in temperature, promotes the growth of isthmuses between grains and increases

прочность спеченного поликристалла. Идущий параллельно со спеканием алмззных частиц процесс образовани  жидкости магний - углерод и/или карбидов магни  при предлагаемом способе размещени  элементов снар жени  реакционного объема аппарата высокого давлени  (АВД)осущест- вл| етс , в основном, в диске за счет взаимодействи  магни  с графитом. К тому же, пс скольку процесс спекани  в за вл емом сг особе осуществл етс  в области термоди- Hj мической стабильности алмаза, то графит  ЕЛ етс  метастабильным соединением и скорость его растворени  в магнии выше по сравнению с алмазом. В этом случае существенно уменьшаетс  миграци  расплав- ле иного непрореагиррвавшегр магни  в алмазный порошок, а происходит миграци  жидкости, а магний -углерод, котора  ведет себ  по отношению к алмазу менее агрес- cf вно. При этом следует иметь в виду следу- га дее обсто тельство. В наиболее удаленной от диска части алмазного сло  до исступлени  туда жидкости процесс спека-. т   алмазного порошка идет в твердой фазе . При этом, как известно; происходит графитизаци  алмазных частиц, вызванна  те|м, что спекаема  алмазна  частиц, вызванна  тем, что спекаема  алмазна  частица , контактирующа  как с другими частицами, так и с порами, под действием высокого давлени  и температуры находитс  в сложном напр женном состо нии и часть ее объема соответствует термодинамической области стабильности алмаза, а часть - области стабильности графита. При заполнении пор жидкостью давление в частице и вокруг нее выравниваетс , баротер- м ческие услови  соответствуют области стабильности алмаза, поэтому графит будет раствор тьс  жидкостью магний - углерод, тогда как дл  алмаза скорость этого процесса значительно ниже. Согласно диаграмме состо ни  наступает момент, когда дальнейшее растворение графита в жидкости магний - углерод приводит к кристаллизации ал|маза из раствора Mg-С. При охлаждении жидкости Mg-С до комнатной температуры в зависимости от концентрации в ней углерода оь а или превращаетс  в смесь карбидов МдСа и МдС или осуществл етс  перитектическа  реакци  жидкость - MgCa+алмаз. Таким образом повышение износостойкости спекаемого алмазного элемента в за вл емом способе происходит как за счет уменьшени  растворени  алмаза и его расхода на карби- дообразование, так и за счет процесса об- рэтнрй перекристаллизации графита, образовавшегос  на внеконтактных повер- xHJocTflx алмазных частиц, в алмаз.strength of sintered polycrystal. In parallel with the sintering of diamond particles, the process of forming a liquid of magnesium - carbon and / or magnesium carbides with the proposed method of placement of the elements of the equipment of the reaction volume of the high-pressure apparatus (AED) is carried out | mainly in the disk due to the interaction of magnesium with graphite. Moreover, since the sintering process in the inventive cg is carried out in the region of thermodynamic stability of diamond, the graphite EL is a metastable compound and its dissolution rate in magnesium is higher compared to diamond. In this case, the migration of the melt of other unreacted magnesium to the diamond powder is substantially reduced, and the migration of the liquid occurs, and magnesium is carbon, which behaves less aggressively with respect to diamond. In this case, one should keep in mind the following circumstance. In the part of the diamond layer that is farthest from the disk before the fluid fades there, the sintering process. t of diamond powder is in the solid phase. Moreover, as is known; graphitization of diamond particles occurs, caused by the fact that the sintered diamond particles, caused by the fact that the sintered diamond particle in contact with both other particles and pores, is in a difficult stress state under the influence of high pressure and temperature, and part of it volume corresponds to the thermodynamic stability region of diamond, and part corresponds to the stability region of graphite. When the pores are filled with liquid, the pressure in the particle and around it is equalized, the barothermal conditions correspond to the stability region of diamond; therefore, graphite will dissolve with the magnesium-carbon liquid, while for diamond the speed of this process is much lower. According to the state diagram, a moment comes when further dissolution of graphite in a magnesium-carbon liquid leads to crystallization of the diamond from the Mg-C solution. When the Mg-C liquid is cooled to room temperature, depending on the concentration of carbon, it turns into a mixture of MDCa and MDC carbides, or a peritectic liquid-MgCa + diamond reaction is carried out. Thus, the wear resistance of the sintered diamond element in the claimed method is increased both due to a decrease in the dissolution of diamond and its consumption for carbide formation, and due to the process of reverse recrystallization of graphite formed on non-contact rotated xHJocTflx diamond particles into diamond.

Экспериментально установлено, что если в смеси магний - графит, из которой прессуютс  примен емые диски, содержание углерода составл ет менее 7 мае. %, то 5 увеличени  износостойкости спекаемого элемента по сравнению с применением чистого магни  не происходит (образец дл  сравнени  изготовили согласно прототипу). Это св зано с тем, что в алмазный слой 0 мигрирует образованна  в диске жидкость Mg-С с низким содержанием углерода, котора  близка по своим свойствам к чистому расплавленному магнию, и поэтому избежать значительных потерь массы алмазныхIt has been experimentally established that if the mixture is magnesium - graphite, from which the usable disks are pressed, the carbon content is less than May 7. %, then 5 there is no increase in the wear resistance of the sintered element compared to the use of pure magnesium (a comparative sample was made according to the prototype). This is due to the fact that Mg-C liquid formed in the disk migrates into the diamond layer 0 with a low carbon content, which is close in its properties to pure molten magnesium, and therefore significant losses of diamond mass are avoided

5 частиц не удаетс :5 particles fail:

Если содержание графита в смеси превышает 90 мае. %, то образуемого количества жидкости Mg-С недостаточно дл  заполнени  всего объема пор в сло х алмаз0 нрго порошка и повышени  износостойкости в незаполн емой жидкостью части объема спеченного полукристаллического элемента не происходит. : Така  же картика наблюдаетс  в случае,If the graphite content in the mixture exceeds 90 may. %, the amount of Mg-C liquid formed is not sufficient to fill the entire pore volume in the diamond powder layers and to increase the wear resistance in a part of the volume of the sintered semi-crystalline element not filled with liquid. : The same picture is observed in the case

.5 если масса дисков составл ет менее 3,8% от массы алмазного порошка..5 if the mass of the disks is less than 3.8% of the mass of the diamond powder.

Параметры спекани  (температура и давление) наход тс  в области стабильности алмаза выше линии равновеси  графитSintering parameters (temperature and pressure) are in the region of diamond stability above the graphite equilibrium line

0. - алмаз на фазовой диаграмме. Нижний и верхний пределы температуры определены областью превращени  графита в алмаз в системе магний-углерод. Так при давлении 7,7 ГПа согласно диаграмме состо ни  ниж5 ний предел по температуре составл ет 1720°С, а верхний- 1910°С, Нижний предел длительности спекани  определ етс  временем полиморфного превращени  графит - алмаз в данной системе и составл ет, на0 пример, при 1800°С около 15 с. Верхний предел длительности спекани  регламентируетс  конструкционными особенност ми примен емых АВД и экономическими соображени ми , так как свойства алмазных по5 лмкристаллических элементов, спеченных в указанной области, практически не отличаютс . Рекомендуемым верхним пределом длительности спекани   вл етс  1 мин. Значительна  скорость роста алмазных0. - diamond in the phase diagram. The lower and upper temperature limits are determined by the region of conversion of graphite to diamond in the magnesium-carbon system. So, at a pressure of 7.7 GPa, according to the state diagram, the lower temperature limit is 1720 ° C, and the upper one is 1910 ° C. The lower limit of the sintering time is determined by the polymorphic graphite - diamond transformation time in this system and is, for example, 0 , at 1800 ° С about 15 s. The upper limit of the sintering time is governed by the structural features of the used AED and economic considerations, since the properties of diamond 5mm crystalline elements sintered in this region are practically the same. The recommended upper limit for sintering time is 1 minute. Significant diamond growth rate

0 кристаллов из расплава магний - углерод приводит к образованию внутри каркаса спекаемых алмазных частиц сравнительно больших по размерам вторичных зерен неправильной формы, что способствует умень5 шению трещиностойкости алмазных элементов. Поэтому вместо магни  дл  приготовлени  дисков примен ли сплав магний - цинк, что епособствуетуменьшению скорости роста алмазных кристаллов и повышению трещиностойкости получаемых поликристаллических элементов, если содержание компонентов в дисках составл ет, мае.%: магний 15-35; цинк 10-25; графит 40-65%.0 crystals from a magnesium - carbon melt leads to the formation of sinter diamond particles of relatively large secondary irregular shape in the skeleton, which contributes to a decrease in crack resistance of diamond elements. Therefore, instead of magnesium, a magnesium-zinc alloy was used to prepare the disks, which would reduce the growth rate of diamond crystals and increase the crack resistance of the obtained polycrystalline elements if the content of the components in the disks was May.%: Magnesium 15-35; zinc 10-25; graphite 40-65%.

В качестве алмазных порошков могут использоватьс  как hрйродные, так и синтетические алмазы с размером зерна рт 0,3 до 60 мкм, например, марки АСМ. ; Both diamond and synthetic diamonds with a grain size of 0.3 to 60 microns, for example, AFM grade, can be used as diamond powders. ;

Проведенные методом спектрального анализа исследовани  показали, чтр б выпускаемых промышленностью гГррршках синтетических алмазов АСМ содержитс  около 0,15 мае.% диоксида кремни . При вь)сркмх температурах происходит взаимодействие этого соединени -со спекаемыми алмазными частицами что преп тствует росту перешейков между ними и увеличению прочности .св зи алмаз-алмаз. Поэтому дл  улучшени  прочности св зи алмазных частиц в полйкристаллическо м элемёнтё перед спеканием алмазный порошок очищали от диоксида кремни  путем его обработки в расплаве гидрооксидов натри  и кали , вз тых в соотношении 1:1, в течение 30 мин.;Spectral analysis studies have shown that about sixty-five percent of silica can be found in commercially available dyes of synthetic diamonds, AFM. At c) temperatures, this compound interacts with sintered diamond particles, which prevents the growth of isthmuses between them and an increase in the strength of the diamond-diamond bond. Therefore, to improve the bonding strength of diamond particles in a polycrystalline element, before sintering, the diamond powder was purified from silicon dioxide by treatment in a melt of sodium and potassium hydroxides taken in a ratio of 1: 1 for 30 minutes;

На фиг. 1 и 2 изображены схемы снар жени  реакционного объема АВД при по- следователь ном размещении внутри трубчатого графитового нагревател  (слоев алмазного порошка (2) и одного (фиг. 1) или двух (фиг. 2) дисков (3), спрессованных из/смеси, содержащей магний и графит. По торцам нагревател  реакционный объем закрывали прокладками из молибдена (4) и заглушками из хлорида натри  (5). .In FIG. Figures 1 and 2 show diagrams of equipping the reaction volume of an AED when sequentially placed inside a tubular graphite heater (layers of diamond powder (2) and one (Fig. 1) or two (Fig. 2) disks (3) pressed from / mixture containing magnesium and graphite At the ends of the heater, the reaction volume was closed with molybdenum gaskets (4) and sodium chloride plugs (5).

П р и м е р. Порошок магни  с размером частиц около 250-500 мкм и порошок графита марки ГСМ-1 смешивали в.соотношении 45 мас.% магни  и 55 мас,% графита. Из смеси приготовили навески массой 50 мг. После чего при комнатной температуре спрессовали диски диаметром 9 мм толщиной 0,5 мм Из алмазного порошка марки АСМ зернистостью 40/28 приготовили навески массой 450. м г. .PRI me R. Magnesium powder with a particle size of about 250-500 μm and GSM-1 graphite powder were mixed in the ratio of 45 wt.% Magnesium and 55 wt.% Graphite. Weighed portions weighing 50 mg were prepared from the mixture. After that, disks with a diameter of 9 mm and a thickness of 0.5 mm were pressed at room temperature, and weighed samples weighing 450. m g were prepared from ASM diamond powder with a grain size of 40/28.

В трубчатый графитовый нагреватель, наход щийс  внутри контейнера из литр- графскогб камн  Т поместили заглушку, оп- рёссованнуШ из хлорида натри , пуансоном произвели подпрёссовку, затем на заглушку поместили молибденовую прокладку. После чего сверху на прокладку насыпали подготовленную навеску алмазного порошка. Пуансоном произвели подпрессовку и выравнивание поверхности -алмазного сло . Сверху на алмазный слой поместили диск из с мёсй магний-графит, на диск высыпали еще одну навеску алмазйого порошка. Сверху полученный алмазный слой закрывали молибденовой прокладкой и заглушкой .из хлорида натри . Снар женный таким образом контейнер поместили в АВД типа тороид , После чего создали в нем давление 8,0 ГПа. Затем произвели нагрев со скоростью 250 град/с до температуры 180:0°С. При этом в интервале температур 450-700°СIn the tubular graphite heater, which is inside the container made of liter-graph stone K, a plug was placed, which was pressure-tested from sodium chloride, the punch was pressed, and then a molybdenum gasket was placed on the plug. Then, a prepared sample of diamond powder was poured on top of the gasket. The punch made prepressing and leveling the surface of the diamond layer. On top of the diamond layer, a disk of mixtures of magnesium-graphite was placed; another sample of diamond powder was poured onto the disk. On top of the resulting diamond layer was closed with a molybdenum pad and a plug of sodium chloride. The container so equipped was placed in a toroid type pressure vessel, after which a pressure of 8.0 GPa was created in it. Then produced heating at a speed of 250 deg / s to a temperature of 180: 0 ° C. Moreover, in the temperature range 450-700 ° C

произошло св зывание кислорода, наход щегос  в порах алмазного сло  в устойчивый оксид МдО, Спекание при температуре 1800°С производили в течение 30 с. Образо- вавша с  в диске жидкость Мд-С мигрировала в алмазный слой и способствовала уплотнению алмазного порошка, сохранению алмазных зерен и перекристаллизации образовавшегос  графита в алмаз. После охлаждени  Др комнатной температурыthe oxygen in the pores of the diamond layer was bound to stable MgO oxide. Sintering at a temperature of 1800 ° C was carried out for 30 s. The MD-C liquid formed in the disk migrated into the diamond layer and contributed to the compaction of the diamond powder, preservation of diamond grains, and recrystallization of the formed graphite into diamond. After cooling dr room temperature

снижали давление и извлекали из реакционного объема два спеченных алмазных поликристапличёских элемента.the pressure was reduced and two sintered diamond polycrystalline elements were removed from the reaction volume.

Дл  измерени  износостойкости элементов былиг изготовлены путём шлифовани  свободным абразиврм пластиныTo measure the wear resistance of the elements, they were made by grinding a free abrasive plate

диаметром 8 мм и толщиной 2,5 мм. Дл with a diameter of 8 mm and a thickness of 2.5 mm. For

оценки износостойкости изделий, предлагаемых в прототипе, нами были изготовленыevaluation of the wear resistance of the products proposed in the prototype, we were made

образцы, согласно рекомендаци м, приведенным в описании к патенту США № 3913280. В дальнейшем была определена износостойкость полученных нами алмазных поликристаллических элементов дл  оснащени  бурового и лезвийного инструментов иsamples, according to the recommendations given in the description of US patent No. 3913280. The wear resistance of the obtained diamond polycrystalline elements for equipping the drilling and blade tools and was subsequently determined

изготовленных согласно прототипу, Износо- стойкость пластин определ ли в процессе строгани  блока кварцевого песчаникаТорез- ского карьера Донецкой области по линейному размеру (высоте) контрольной частиmade according to the prototype, Wear resistance of the plates was determined during the planing of a block of quartz sandstone of the Torez open pit in the Donetsk region according to the linear size (height) of the control part

площадки износа алмазной пластины, Пластины механическим способом крепили в резцедержателе. Параметры режима резани  при работе на поперечно-строгальном станке следующие:areas of diamond plate wear. The plates were mechanically mounted in the tool holder. The parameters of the cutting mode when working on a cross-planing machine are as follows:

: скорость резани  . 0,55м/с, ; глубина резани 0,5мм, поперечна  подача 1,4 мм/ход. Все образцы пластин проходили испытание при длине пути резани  50 ± 1 м. Измёрёние высоты площадки износа проводили с помощью инструментального микроскопа с погрешностью ±0,03 мм.: cutting speed. 0.55m / s; cutting depth 0.5 mm; lateral feed 1.4 mm / stroke. All plate samples were tested at a cutting path length of 50 ± 1 m. Measurement of the height of the wear area was carried out using an instrumental microscope with an error of ± 0.03 mm.

Произведенные измерени  показали, что величина износа у пластин, полученныхThe measurements showed that the wear value of the plates obtained

по предлагаемому способу, составл ет 0,20 мм, а изделий, полученных по способу, при- врденному в .прототипе - 0,44 мм. Таким образом, износостойкость алмазных поли- крйсталлических элементов дл  оснащени according to the proposed method, it is 0.20 mm, and the products obtained by the method, which is hard-pressed in the prototype — 0.44 mm. Thus, the wear resistance of diamond polycrystalline elements to equip

бурового и лезвийного инструментов по предлагаемому способу в 2,2 раза выше, чем изделий, полученных по способу, приведенному в прототипе. Кроме того, повторное испытание пластин и на износостойкость после нагрева в водороде в течение 7 минdrilling and blade tools according to the proposed method is 2.2 times higher than products obtained by the method described in the prototype. In addition, repeated testing of plates and wear resistance after heating in hydrogen for 7 min

при температуре 100Q°C показало, что износостойкость пластин не снизилась. Согласно ехнологии изложенной в примере, был осуществлен р д опытов, результаты которых сведены в таблицу.at a temperature of 100Q ° C showed that the wear resistance of the plates did not decrease. According to the technology described in the example, a series of experiments were carried out, the results of which are tabulated.

Как видно из приведенных данных, износостойкость элементов, полученных при параметрах, попадающих в за вл емые диапазоны значений выше износостойкостиAs can be seen from the above data, the wear resistance of elements obtained with parameters falling within the claimed ranges of values higher than the wear resistance

00

элементов, изготовленных по прототипу, а также выпускаемых пррмышленнй стьнэ в насто щее врем . s Применение указанного способа изготовлени  алмазныхг полукристаллических элементов дл  оснащени  бурового и лезвийного инструментов за счет увеличени  их износостойкости позволит сократить расход алмазных порошков на .55%.elements manufactured according to the prototype, as well as manufactured industrial stne currently. s The use of this method of manufacturing diamond semi-crystalline elements to equip drilling and blade tools by increasing their wear resistance will reduce the consumption of diamond powders by .55%.

Ф о р м у;л а и з о б р е те н и  For m; l a and b

Claims (2)

1. Способ изготовлени  алмазных поли- кристалличёских элементов преимущественно дл  оснащени  бурового и лезвийного инструментов, включающий спекание алмаз- ног) порошка в присутствии магни  под воздействием высокого давлени  и температуры, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  износостойкости элементов, алмаз ный порошок размещают послойно с ди- 251. A method of manufacturing diamond polycrystalline elements primarily for equipping drilling and blade tools, including sintering diamond legs) of a powder in the presence of magnesium under the influence of high pressure and temperature, and the fact that, with In order to increase the wear resistance of the elements, diamond powder is placed in layers with Сравнительные данные по износостойкости алмазных поликристаллических элементов дл  оснащени  бурового ,.:;,-; ;: и лезвийного инструментов Comparative data on the wear resistance of diamond polycrystalline elements for drilling equipment,.:;, -; ;: and blade tools . ;- , - -«Ј s PSiif K. Ј,:;-V:сками , спрессованными из смеси; содержащей 10-93 мас.% магни  и 7-90 мас,% графита или из смеси, содержащей 15-35 мае. % магни , 10-25 мас.% цинка и 40-65 мас.% графита, причем масса дисков составл ет не. ; -, - - “Ј s PSiif K. Ј,:;; - V: cams pressed from the mixture; containing 10-93 wt.% magnesium and 7-90 wt.% graphite or from a mixture containing May 15-35. % magnesium, 10-25 wt.% zinc and 40-65 wt.% graphite, and the mass of the disks is not менее 3,8% массы алмазного порошка, а процесс провод т в области термодинамической стабильности алмаза.less than 3.8% of the mass of diamond powder, and the process is carried out in the field of thermodynamic stability of diamond. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что перед спеканием алмазный порошок очищают от диоксида кремни .2. The method of claim 1, wherein the diamond powder is purified from silicon dioxide before sintering.
SU914915253A 1991-01-18 1991-01-18 Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing RU1792928C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914915253A RU1792928C (en) 1991-01-18 1991-01-18 Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914915253A RU1792928C (en) 1991-01-18 1991-01-18 Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1792928C true RU1792928C (en) 1993-02-07

Family

ID=21562770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914915253A RU1792928C (en) 1991-01-18 1991-01-18 Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1792928C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4643741A (en) Thermostable polycrystalline diamond body, method and mold for producing same
Strong et al. The growth of large diamond crystals
US7306441B2 (en) High pressure crystal growth apparatuses and associated methods
CA1136429A (en) Abrasive compacts
US7371280B2 (en) High pressure crystal growth apparatuses and associated methods
EP0383861B1 (en) Diamond compact possessing low electrical resistivity
JP2005514300A (en) Low oxygen cubic boron nitride and its products
US3887387A (en) Shaped zirconium oxide bodies of high strength
IE59164B1 (en) Improved cubic boron nitride compact and method of making same
US4220677A (en) Polycrystalline superhard material and method of producing thereof
Tingting et al. Effect of La2O3 content on wear resistance of alumina ceramics
Solozhenko Synthesis of novel superhard phases in the BCN system
Dobrzhinetskaya et al. Diamond synthesis from graphite in the presence of water and SiO2: implications for diamond formation in quartzites from Kazakhstan
US4148964A (en) Polycrystalline superhard material and method of producing thereof
RU1792928C (en) Method of diamond polycrystalline-elements manufacturing
NO177002B (en) Process for manufacturing ceramic composites
CA2127465C (en) Process for preparing an amorphous, extra-hard material based on boron nitride
Yamada et al. Formation of smectite crystals at high pressures and temperatures
EP0402672A2 (en) Process for preparing polycrystalline cubic boron nitride and resulting product
GB2058840A (en) Production of polycrystalline cubic boron nitride
JPS60131811A (en) Method for synthesizing boron nitride
KR100636415B1 (en) Manufacturing method of cubic boron nitride
Niiler et al. Shock Consolidation of Combustion Synthesized Ceramics
KR0174545B1 (en) Cobalt bonded diamond tools, process for preparing the same and their use
Ekimov et al. Diamond crystallization in the system B 4 C–C