RU2132268C1 - Способ получения абразивных зерен - Google Patents
Способ получения абразивных зерен Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132268C1 RU2132268C1 RU97115168A RU97115168A RU2132268C1 RU 2132268 C1 RU2132268 C1 RU 2132268C1 RU 97115168 A RU97115168 A RU 97115168A RU 97115168 A RU97115168 A RU 97115168A RU 2132268 C1 RU2132268 C1 RU 2132268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- grains
- vol
- silicon
- crushing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов, а точнее алмазных порошков, и может найти применение в производстве абразивного инструмента. Способ получения абразивных зерен включает дробление композиционного материала, состоящего из отдельных алмазных кристаллов, размещенных в матрице, образованной карбидом кремния и кремнием до величины зерен не менее 40 мкм с последующей классификацией по размерам. Полученные зерна обладают повышенными статической и динамической прочностью. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов, а точнее алмазных порошков, и может найти применение в производстве абразивного инструмента.
Выпускаемые шлифпорошки алмаза, как правило, имеют размер до 600 мкм. В то же время для ряда операций (шаржирование кожи, резины, деревообработка) требуется использование более крупных зерен. Такие зерна могут быть изготовлены из композиционных алмазных материалов, в которых сформирован единый алмазный каркас (алмазные поликристаллы) или в которых частицы алмаза связаны износостойкой матрицей.
Принципиальная технологическая схема получения абразивных зерен из композиционных материалов включает в этом случае изготовление композиционного материала из мелких алмазных зерен (например, спеканием в камерах высокого давления), его последующее дробление и классификацию зерен композиционного материала. Таким образом получают зерна алмазных композиционных материалов типа баллас (АРВ1), карбонадо (АСРК), спеков (АРС3, АРС4) [1].
Недостатками процесса получения указанных материалов является сложность технологии получения самого композиционного материала. Для этого используют камеры высокого давления (до 50 тыс. атм), а сам процесс осуществляют при высоких температурах (≈ 1500oC). Такая технологическая стадия имеет, кроме того, и низкую производительность.
Известен способ получения алмазосодержащих зерен путем дробления алмазного поликристалла, содержащего алмазный каркас (70-90% от объема поликристалла) и вторую фазу - кремний и/или карбид кремния [2]. Такой алмазный поликристалл получают спеканием смеси алмаза, карбида кремния и/или кремния в камере высокого давления. В известном решении полученные дроблением зерна материала затем вторично спекают для получения нового алмазного материала.
Полученные известным способом зерна имеют недостаточную прочность. Это связано с высоким объемным содержанием алмаза в поликристалле, подвергнутом дроблению. Исходные зерна алмаза в поликристалле спекают в единый каркас, обладающий значительной хрупкостью, соответствующей хрупкости алмаза. Небольшое содержание второй фазы, локализованной в отдельных частях материала, не препятствует развитию трещин по каркасу. Все это обусловливает понижение прочностных свойств алмазосодержащих зерен, особенно при динамических нагрузках.
Задачей настоящего изобретения является улучшение свойств абразивных зерен.
Технический результат достигается тем, что зерна получают путем дробления композиционного материала, состоящего из отдельных алмазных кристаллов, размещенных в матрице, образованной из карбида кремния и кремния, до величины зерен не менее 40 мкм. Далее полученную смесь классифицируют по размерам.
Схематично строение алмазосодержащего зерна, полученного заявляемым способом, показано на фиг. 1, где 1 - алмаз, 2 - карбид кремния, 3 - кремний. Как видно из фигуры, в отличие от прототипа, заявляемые зерна не имеют сплошного алмазного каркаса. Отдельные алмазные частицы связаны карбидокремниевой матрицей. За счет этого они обладают большей стойкостью к разрушению, особенно при динамических воздействиях, т.к. развитию в зернах трещин препятствуют границы раздела алмазное зерно - матрица. В прототипе же развитие трещины в хрупком алмазном каркасе приводит к разрушению всего зерна.
Используемый для дробления алмазосодержащий композит, содержащий 20-60 об. % алмазных кристаллов, 0,1-75 об.% карбида кремния и 1-40 об.% кремния, является однородным по своей структуре благодаря уникальной технологии получения, позволяющей объединить алмазные кристаллы матрицей с высокой жесткостью и твердостью, сохраняя при этом целостность самих кристаллов.
Способ получения алмазосодержащего композита с кристаллами алмаза размером 3-500 мкм заключается в том, что из шихты, содержащей алмазные кристаллы в количестве более 95 об.% известными методами со связующим или без него (прессованием, шликерным литьем, шликерным наливом и т.п.) формуют заготовку с пористостью 30-60 об.%, которую далее подвергают термообработке в среде газообразного углеводорода (углеводородов) или в инертной среде (вакуум, инертный газ) до изменения концентрации алмаза в заготовке не более чем на 50 мас. %, после чего пористый полуфабрикат пропитывают расплавленным кремнием. В итоге получают монолитный композит, форма и размеры которого соответствуют заданным форме и размерам конечного изделия.
Дробление композита производят известными методами на известном оборудовании, например гидропрессе, в металлических ступках, шлицевой дробилке, роторной дробилке и др. В результате получают зерна абразива, представляющие собой алмазные кристаллы, размещенные в матрице, образованной кремнием и карбидом кремния, готовые к дальнейшему применению как без дополнительной обработки, так и после овализации порошков, осуществленной стандартными методами, например в вихревом овализаторе. Овализованные порошки возможно использовать в алмазных пастах, алмазном инструменте на органической матрице и т.п.
Оптимальный размер получаемых частиц - 40 мкм.
Изготовление частиц размером менее 40 мкм нецелесообразно, т.к. в этом случае процесс оказывается нетехнологичен из-за сложностей классификации зерен (седиментационная классификация).
Свойства абразивных зерен зависят от состава материала, используемого для дробления; так, при содержании карбида кремния менее 0,1 об.% в исходном материале полученные зерна имеют низкие прочностные характеристики, при концентрации карбида кремния более 75 об.% снижаются абразивные свойства порошка из-за низкой концентрации алмаза. На практике композиты данного класса с содержанием кремния менее 1 об.% не реализуются, а при увеличении концентрации кремния более 40 об.% порошки имеют низкую прочность.
Хорошие результаты показали порошки, полученные дроблением поликристаллического тела указанного состава с алмазными кристаллами размером 3-500 мкм.
Заявляемое изобретение может быть пояснено следующими примерами:
Пример 1. Таблетки размером ⌀ = 20 мм, h = 2 мм из композита алмаз - карбид кремния - кремний, изготовленного из порошка алмаза марки АСМ 10/7 с содержанием компонентов соответственно: алмаз - 41 об.%, карбид кремния - 44 об.%, кремний - 15 об.% дробят на гидропрессе с усилием 1,5 МН. После крупного дробления проводят трехстадийное избирательное дробление на шлицевой дробилке с отсевом порошка по граничному зерну 1000 мкм. После дробления на шлицевой дробилке проводят двухстадийное дробление материала по граничному зерну 500 мкм. Ситовую классификацию осуществляют на стандартных наборах сит. Ситовой контроль зернового состава шлифпорошков осуществляют по приложению 1 ГОСТ 9206-80.
Пример 1. Таблетки размером ⌀ = 20 мм, h = 2 мм из композита алмаз - карбид кремния - кремний, изготовленного из порошка алмаза марки АСМ 10/7 с содержанием компонентов соответственно: алмаз - 41 об.%, карбид кремния - 44 об.%, кремний - 15 об.% дробят на гидропрессе с усилием 1,5 МН. После крупного дробления проводят трехстадийное избирательное дробление на шлицевой дробилке с отсевом порошка по граничному зерну 1000 мкм. После дробления на шлицевой дробилке проводят двухстадийное дробление материала по граничному зерну 500 мкм. Ситовую классификацию осуществляют на стандартных наборах сит. Ситовой контроль зернового состава шлифпорошков осуществляют по приложению 1 ГОСТ 9206-80.
Часть зерен, полученных по примеру 1, подверглась овализации на вихревом овализаторе.
На основе полученных порошков были изготовлены абразивные пасты типа "0" по следующей методике: в специальной емкости отвешивали по расчету компоненты основы - стеарин, эмульсионный воск, вазелин и определенную часть олеиновой кислоты. Смесь нагревали на водяной бане до полного расплавления до 60-76oC. Отдельно отвешивали алмазный порошок и смачивали его оставшейся частью олеиновой кислоты при перемешивании и нагреве до 40-50oC. Далее подготовленные таким образом части пасты соединяли путем перемешивания.
Пример 2. Способ осуществляют аналогично условиям примера 1 с использованием таблеток композита, полученного из микропорошка алмаза марки АСМ-40, имеющего состав: алмаз - 43 об.%, карбид кремния - 39 об.%, кремний - 18 об. %.
На полученных образцах зерен определялись показатели статической и динамической прочности (по ГОСТ 9206-80) и абразивная способность (по ГОСТ 25593-83).
Результаты испытания приведены в таблицах 1-3, которые приведены в конце описания.
Как видно из табл. 1 и 2, полученные зерна композиционного материала обладают высокими значениями показателей статической и динамической прочности. Зерна отличаются особой стойкостью к динамическим воздействиям - на это указывают повышенные значения показателей динамической прочности. Так, показатель статической прочности овализованных зерен класса 500/400 соответствует синтетическим алмазам марки АС65, тогда как показатель их динамической прочности превышает уровень алмазов марки АС160.
Абразивная способность зерен также превышает требования, предъявляемые к синтетическим алмазам, несмотря на то, что в них содержится менее 50 об.% алмаза.
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает получение алмазосодержащих зерен с повышенными параметрами статической и динамической прочности. При этом сам процесс получения зерен оказывается довольно простым и высокопроизводительным.
По результатам испытаний, проведенных в Институте сверхтвердых материалов НАН Украины, зерна могут быть рекомендованы к изготовлению и применению в шлифовальном инструменте и абразивных пастах.
Источники информации
1. ГОСТ 9206-80. Порошки алмазные.
1. ГОСТ 9206-80. Порошки алмазные.
2. Заявка на ЕР 0435501, B 01 J 3/06.
Claims (4)
1. Способ получения абразивных зерен путем дробления алмазосодержащего материала, отличающийся тем, что для дробления используют поликристаллическое изделие, включающее кристаллы алмаза, размещенные в матрице, выполненной на основе карбида кремния.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дробление осуществляют до получения зерен размером не менее 40 мкм.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поликристаллическое изделие содержит: 20-60 об.% частиц алмаза, 0,1-75 об.% карбида кремния и 1-40 об.% кремния.
4. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что поликристаллическое изделие содержит алмазные кристаллы размером 3-500 мкм.
Priority Applications (17)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115168A RU2132268C1 (ru) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | Способ получения абразивных зерен |
AU96230/98A AU9623098A (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | A method for producing abrasive grains and the abrasive grains produced by this method |
ES98949983T ES2190814T3 (es) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Procedimiento que sirve para producir granos abrasivos y granos abrasivos producidos por medio de este procedimiento. |
AT98949983T ATE229486T1 (de) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Verfahren zum herstellen von schleifkörnern und nach diesem verfahren hergestellte schleifkörner |
PL98339060A PL339060A1 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Method of obtaining abrasive particles and abrasive particles obtained thereby |
EA200000185A EA001843B1 (ru) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Способ изготовления абразивных зерен и абразивные зерна, изготовленные этим способом |
CA002301611A CA2301611A1 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | A method for producing abrasive grains and the abrasive grains produced by this method |
JP2000510684A JP3902404B2 (ja) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | 砥粒の製造法およびこの方法で製造された砥粒 |
BR9811635-5A BR9811635A (pt) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Processo para produzir grãos abrasivos, e, grãos abrasivos |
IL13457698A IL134576A0 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | A method for producing abrasive grains and the abrasive grains produced by this method |
KR1020007002362A KR100599867B1 (ko) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | 연마 그레인 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 연마그레인 |
EP98949983A EP1019338B1 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | A method for producing abrasive grains and the abrasive grains produced by this method |
DE69810141T DE69810141T2 (de) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Verfahren zum herstellen von schleifkörnern und nach diesem verfahren hergestellte schleifkörner |
CZ2000724A CZ2000724A3 (cs) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | Brusná zrna a způsob jejich výroby |
PCT/EP1998/005579 WO1999012867A1 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | A method for producing abrasive grains and the abrasive grains produced by this method |
CN98809587A CN1101796C (zh) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | 制备磨粒的方法以及采用该方法制备的磨粒 |
IL134576A IL134576A (en) | 1997-09-05 | 2000-02-16 | A method of producing abrasive grains and abrasive grains produced by this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115168A RU2132268C1 (ru) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | Способ получения абразивных зерен |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2132268C1 true RU2132268C1 (ru) | 1999-06-27 |
RU97115168A RU97115168A (ru) | 1999-07-20 |
Family
ID=20197055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97115168A RU2132268C1 (ru) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | Способ получения абразивных зерен |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2132268C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780804C1 (ru) * | 2021-08-10 | 2022-10-04 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт материалов" (АО "ЦНИИМ") | Конструктивный элемент для поглощения микроволн |
-
1997
- 1997-09-05 RU RU97115168A patent/RU2132268C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780804C1 (ru) * | 2021-08-10 | 2022-10-04 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт материалов" (АО "ЦНИИМ") | Конструктивный элемент для поглощения микроволн |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR830001462B1 (ko) | 촉매가 없는 상태에서 육방형 질화붕소로부터 입방형 질화붕소의 제조법 | |
US5037451A (en) | Manufacture of abrasive products | |
EP0308440B1 (en) | Diamond compacts | |
US4241135A (en) | Polycrystalline diamond body/silicon carbide substrate composite | |
CA1136429A (en) | Abrasive compacts | |
US5043120A (en) | Process for preparing polycrystalline CBN ceramic masses | |
US4171339A (en) | Process for preparing a polycrystalline diamond body/silicon carbide substrate composite | |
EP0460306A1 (en) | Fabricating fracture-resistant diamond and diamond composite articles | |
JPH06278031A (ja) | 研磨材の製造方法 | |
US20090000208A1 (en) | Composite Material | |
CN87100500A (zh) | 再烧结富硼多晶立方氮化硼及其制造方法 | |
KR20050072753A (ko) | 소결 지지된 다결정성 다이아몬드 압분체의 제조방법 | |
IE48038B1 (en) | Polycrystalline diamond body/silicon carbide or silicon nitride substrate composite | |
CN101048249A (zh) | 高密度研磨压块 | |
CN110257681B (zh) | 一种聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法 | |
EA001843B1 (ru) | Способ изготовления абразивных зерен и абразивные зерна, изготовленные этим способом | |
JP3540343B2 (ja) | ウイスカー補強セラミック体の製造方法 | |
US5030250A (en) | Manufacture of abrasive products | |
JPS62274034A (ja) | 反応焼結による多結晶ダイヤモンド焼結体の製造法 | |
RU2132268C1 (ru) | Способ получения абразивных зерен | |
CN107311663A (zh) | 一种新型氮化钽硬质合金及其制备方法 | |
US5320988A (en) | Process for preparing polycrystalline CBN ceramic masses and resulting product | |
EP0239789A2 (en) | Method of manufacturing bodies of boron carbide | |
RU2228238C1 (ru) | Способ получения композита на основе боридов, карбидов металлов iv-vi и viii групп | |
JPH07209466A (ja) | 中性子吸収性複合材料及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070906 |