Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала Советский патент 1992 года по МПК C01B31/06 

Изобретение относится к производству и обработке алмазного материала, а именно к технологии получения поликристаллических алмазов с регулируемыми физико-механическими свойствами, и может быть использовано в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента.

Известен способ обработки алмазного материала, при котором на материал воздействуют расплавом нитрата калия с целью ослабления дефектных мест за счет сильного окисления, для того чтобы разупрочнить материал и облегчить его последующее дробление. После дробления получаются более мелкие зерна повышенной прочности.

В процессе эксплуатации инструмента, оснащенного дробленным алмазным материалом, из-за повышенной прочности зерен наблюдается характерный износ их в виде образующихся площадок износа, округления зерен. Эти явления приводят к резкому затуханию процесса резания, так как зерна, имеющие площадки и округления, не режут и из-за своей высокой прочности не колятся на фрагменты.

Целью изобретения является сохранение зернистости материала и улучшение самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что поликристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повы- шенной температуре в присутствии катализатора окисления, выбранного из группы: КНСОз; NaHCOa; КзСОз; NaaCOa; 8Ч

ГО

Јь

ел VJ

15%-ные растворы оксидов MgO; SnO; CoO; NiO в расплавах ZiOH, NaOH или КОН. При этом температуру обработки выбирают равной 360-600°С, время обработки 15-60 мин. В качестве окислительной газовой среды используют воздух, водяной пар, диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5%..

Обработку поликристаллического алмазного материала по предлагаемому спо- собу проводят при 360-600°С. При более низких температурах процесс каталитического окислительного растворения не идет, а при температурах выше 600°С скорость процессов становится достаточно большой, возрастают потери алмаза и величина эффекта изменения прочности алмазных зерен становится не оптимальной.

Рекомендуемое время обработки 15- 60 мин. При меньшем времени требуемый эффект не достигается, а при большем времени резкого изменения прочности алмазного поликристаллического материала не наблюдается.

Соотношение массы алмазов и катали- затора окисления выбирают от 6:1 до 2:1, что определяется зернистостью обрабатываемого поликристаллического материала и необходимостью обеспечения контактов алмазного материала и катализатора в процес- се обработки.

Содержание оксидов магния, олова, кобальта, никеля в расплавах гидроксидов лития, натрия или калия берут от 8 до 15%, Верхний предел концентрации расплава раствора обусловлен растворимостью оксидов в расплавах щелочей, а нижний - предельной концентрацией, при которой нет зависимости каталитической активности расплава от содержания в нем оксида,

П р и м е р 1. Навеску (178,4 мг) синтетических поликристаллических алмазов марки АРСЗ зернистостью 250/200 с исходной прочностью 29 ГПа смешивают в соотношении 5:1 с порошком катализатора окисления 15% MgO и 85% NaOH в лодочке из стойкого к щелочам материала (например, из платины). Лодочку помещают в реактор проточного типа, через который осуществляют проток технического азота. Реактор вставляют в нагретую до 600°С печь и выдерживают алмазы при этой температуре в течение 30 мин. После охлаждения алмазов в атмосфере азота, их отмывают от щелочного катализатора нагретой разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой. Высушивают, масса алмазов после обработки составляет 175,2 мг, а прочность 16 ГПа. Таким образом, уменьшение прочности поликристаллических зерен составляет 45%, а потери алмазного материала всего 1,8%. При этом исходная зернистость алмазного материала не изменяется и зерна при надавливании не разваливаются.

Остальные примеры приведены в таблице.

Сравнение предлагаемого способа обработки алмазного поликристаллического материала путем слабого каталитического окислительного раствора с известным способом обработки нитратом калия, показало, что потери алмазного материала по предлагаемому способу снижаются на 30- 80%.

Алмазный поликристаллический материал, обработанный по предлагаемому способу (уменьшая свою прочность на 26-48% без изменения зернистости), увеличивает абразивную способность по отношению к исходному на 150-180%,

Формула изобретения

1.Способ разупрочнения поликристаллического алмазного материала, включающий воздействие на материал химически активной среды при нагревании, отличающийся тем, что, с целью сохранения зернистости материала и улучшения самозатачиваемости материала при эксплуатации инструмента, на его основе в качестве химически активной среды используют окислительную газовую среду, выбранную из группы: воздух, диоксид углерода, водяной пар, технический азот, имеющий примесь кислорода, которая содержит катализатор окисления, выбранный из группы: КНСОз; К2СОз; NaHCOa; МааСОз; 8-15%- ные растворы оксидов MoO; SnO; NiO; CoO в расплавах гидроксида лития, натрия или калия.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что процесс ведут при 360-600°С в течение 15-60 мин.

Большинство зерен раздавливается при легком надавливании стеклом; появляется много зерен мелкой фракции.

Использование: в промышленности при производстве алмазов и изготовлении алмазного инструмента. Сущность изобретения: поликристаллический алмазный материал подвергают воздействию химически активной окислительной газовой среды при повышенной температуре в присутствии катализатора окисления, выбранного из группы: КНСОз, МаНСОз, КаСОз, NaaCOa; 8-15%-ные растворы оксидов MgO, SnO, СоО, NiO в расплавах ZiOH, NaOH или КОН. Температура обработки 360-600°С, время обработки 15-60 мин. В качестве окислительной газовой среды используют воздух, водяной пар. диоксид углерода или технический азот, содержащий примесь кислорода до 0,5%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.