Способ получения абразивного материала в виде порошка Советский патент 1993 года по МПК B22F9/16 C01B31/30 

I Изобретение относится к способам пол- (учения абразивных материалов в виде порошка на основе неорганических веществ. j Цель изобретения - повышение абра- зивной износостойкости получаемого материала при одновременном упрощении и удешевлении технологии изготовления, т.е. устранение основного противоречия при получении (изготовлении) абразивного материала с высокими характеристиками при несложной и приемлемой по стоимости технологии.

| Цель достигается предлагаемым способом получения абразивного материала в виде порошка, включающем смешивание углеродсодержащего компонента с минеральной основой, синтез посредством термообработки и разделение по фракциям крупности, в котором в качестве минеральной основы используют измельченные и дегидратированные железомарганцееые

конкреции (ЖМК), а также борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: ЖМК 45-60, углерод 20-25, борная кислота остальное, а синтез посредством термообработки ведут в среде водорода при температуре 1300-1400°С в течение 20- 60 мин.

Для получения абразивного порошка используют фракцию продукта синтеза крупностью 3-5 мкм.

Основными существенными отличиями способа является использование в качестве минеральной основы измельченных и дегидратированных ЖМК, а также отсутствие большого давления и сравнительно низкая температура при термосинтезе. Эта сово- купность существенных отличий и создает положительный эффект.

Сущность способа заключается в том. что установлена высокая, на уровне алмазных паст, абразивность содержащих ЖМК

(Л

С

оо

CJ

о

т

чэ

CJ

со

материалов, полученных при термосинтезе в среде аодорода. Способ получения абразивного материала в виде порошка включает следующие технологические операции: измельчение и дегидратацию ЖМК, смешивание ЖМК с Ворной кислотой и сажей в определенном соотношении компонентов, термосинтез в среде водо- .рода при температуре Т 300-1400°С в течение 20-60 мин.

В качестве минеральной основы абразивного материала использовали тихоокеанские ЖМК, содержащие следующие компоненты (см. т а блицу), мас.%: гидрокси- ды марганца - 42-46, железа - 6-10, кремния - 12-18, алюминия - 4-6,.никеля - 1,3-1,5, а также оксиды кальция, титана, бария, меди, кобальта и редкоземельные элементы - остальное,

Способ иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Измельченные до крупности 0,05 мкм - 5,0 мкм и дегидратированные на воздухе при температуре 2СО-300°С в течение часа ЖМК первой пробы смешивали с сажей и борной кислотой в следующем соотношении, мас.%: 53:23, 5:23,5 (ЖМК: сажа: НзВО з), нагревали до температуры 1375 ±25°С в среде водорода и выдерживали в течение одного часа. Полученный в результате термосинтеза композиционный порошок, содержащий бориды и карбиды марганца и железа, разделили по фракциям и использовали фракцию крупностью 3- 5 мкм в качестве абразивного материала, который исследовали на абразивную способность в сравнении с алмазной пастой зернистости 3-5 мкм.

Измеренные значения абразивных свойств полученного материала по сравнению с алмазной пастой АСМ 5/3 НОМ Г (ТУ- 2-037-506-85) представлены в таблице.

П р. и м е р 2. Получали абразивный порошок потехнологии примера 1 с использованием ЖМК первой пробы и соотношением ЖМК, сажи и борной кислоты, мас.% 44:19:37.

Примеры 3-5. Абразивный порошок, получали потехнологии примера 1 с соотношением (мас.%) ингредиентов ЖМК (первая проба): сажа : НзВОз соответственно:

пример 3 пример 4 пример 5

62 40 66

28 : 10, 17:43, 30 :.04

П р и м е р 6. Абразивный порошок получали по технологии примера 1 с соотношением ингредиентов ЖМК (вторая проба), сажа, борная кислота (мае,%): 53:23,5:23,5.

П р и м е р Т. Получали абразивный порошок потехнологии примера 1 с использованием ЖМК третьей пробы и соотношением ЖМК, сажи и борной кислоты, мас.%:

53, : 23,5 : 23,5,

В таблице представлены результаты исследования абразивных свойств материалов, полученных предлагаемым способом для трех типов (проб) ЖМК и для пяти соотношений составляющих компонентов (ЖМК, сажи и борной кислоты).

Как видно из таблицы, абразивные свойства синтезированного предложенным способом материала выше, чем у алмазной

пасты, при соотношении ингредиентов (ЖМК, сажа, НзВОз), мас.%: ЖМК 45-60, сажа 20-25. борная кислота 35-15 (примеры 1-3, 6, 7). Снижение содержания ЖМК и углерода при повышении содержания борной кислоты ведет к ухудшению абразивных свойств (пример 4). Повышение содержания ЖМК и сажи при снижении содержания борной кислоты ведет к уменьшению количест- ва боридов и увеличению количества

Свободного углерода, что также снижает аб- разивность (пример 5).

Таким образом, материалы, полученные предлагаемым способом, обладают высокой абразивной способностью. Одновременно

способ повышения абразивной износостойкости за счет использования ЖМК в составе минеральной основы материала является более экономически эффективным по сравнению с известными способами получения

абразивов, поскольку не требуют сложной энергоемкой и дорогостоящей технологии, а стоимости ЖМК (запас которых велик как в океанах, так и в морях) более, чем на порядок ниже стоимости алмазов и алмазных

порошков.

Важным преимуществом способа является возможность разрешения противоречия между достижением высоких абразианых свойств материала и высокой

стоимостью сложной аппаратурно-техноло- гической схемы его получения.

Формула изобретения

0 Способ получения абразивного материала в виде порошка, включающий смешивание углеродосодержащего компонента с минеральной основой, синтез посредством термообработки и разделение по фракциям,

5 отличающийся тем, что в качестве минеральной основы абразивного материала используют измельченные и дегидратированные железомарганцевые конкреции, а также борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железомарганцевые конкреции 45-60 Углерод20-25

Борная кислота Остальное,

а синтез посредством термообработки ведут в среде водорода при температуре 1300-1400°С в течение 20-GO мин.

Сущность изобретения: способ заключается в смешивании углеродсодержащего компонента с минеральной основой, синтез посредством термообработки и разделение по фракции, в качестве минеральной основы используют измельченные и дегидратированные железомарганцееые конкреции (ЖМК), а также борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: ЖМК 45-60, углерод 20-25, борная кислота - остальное, а синтез посредством термообработки ведут в среде водорода при температуре 1300-1400°С в течение 20- 60 мин. 1 табл.

Примечание. РМЗ 7 редкоземельные материалы.