Способ изготовления магнитно-абразивного материала Советский патент 1980 года по МПК B24D3/34 B24B31/14 

творителя (катализатора) графитоподобной исходной модификации, температура плавления которого 1П1же, чем у магпитной основы, позволяет сохранить форму и магнитные свойства частиц, а также повышает срок службы оснастки.

Вещество-растворитель в количестве менее 5 вес. % не оказывает заметного влияния на процесс синтеза, а 30 вес. % значительно снижает магнитные характеристики материала.

Содержание магнитной основы в смеси принято 10-70 вес. %. При нижнем пределе (10 вес. %) возрастает эффективность процесса изготовления материала, а при верхнем (70 вес. %) нарушается однородность смесей, приводящая к спеканию магнитных частиц друг с другом.

Давление и температура приняты оптимальными для синтеза сверхтвердых материалов в присутствии вещества-растворителя исходной модификации (катализатора).

Как определяющий параметр процесса введено время выдержки смеси (шихты) при высоких давлениях и температуре, которое, определяют, исходя из требуемых размеров выращиваемых зерен сверхтвердого материала..

При минимальном времени выдержки 0,1 с происходит минимальная потеря веса частиц магнитной основы нри их оплавлении и диффундировании ве.щества в смесь (шихту).

При максимальном времени выдержки 10 с размер зерен сверхтвердого материала достигает предельных значений, скорость синтеза падает, вещество магнитной основы диффундирует в объем смеси, магнитные свойства резко падают, а также ухудшается прочность связи абразива с магнитной основой.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготавливают смесь порошков магнитной основы, абразивной составляющей и ее графитонодобной модификации и веществарастворителя (катализатора) или на порошки железа и его сплавов с высокими магнитными характеристиками (магнитную основу) наносят вещество-растворитель (катализатор) с более низкой, чем у магнитной основы, температурой плавления.

Если на магнитной основе выращивают зерна алмаза, то в качестве вещества-растворителя, используют, например, сплав никель-марганец (Ni-Мп).

Если требуется, чтобы магнитно-абразивный материал в качестве абразивной составляющей содержал сверхтвердые модификации нитрида бора, то выращивание, например кубонита на магнитной основе, производят, добавляя в шихту или нанося на поверхность магнитных частиц вещество-растворитель (катализатор) нитрида бора (свинец, сурьму, щелочноземельные металлы и их нитриды).

Зернистость порошков магнитной основы 50-1000 мкм. Затем порошки магнитной основы с нанесенным на них веществомрастворителем (катализатором) или смеси магнитных порошков и порошков веществарастворителя смешивают с порошками исходной модификации сверхтвердого материала (10-70 вес. % магнитно,й основы, остальное - графит или нитрид бора и вещество-растворитель) .

Полученную смесь под давлением 40- 70 кбар и температуре 1100-1700°С выдерживают при максимальной температуре 0,1-10 с, затем спеки охлаждают, дробят до требуемой зернистости и отделяют зерна полученного магнитно-абразивного материала от порошков сопутствующих материалов.

Пример 1. Получение магнитно-алмазного материала с полным расплавлением магнитной основы. 43 вес. % порошка железа зернистостью

250/160, смешивают 57 вес. % графита зернистостью 80 мкм.

Смесь помещают в камеру высокого давления и подвергают действию давления 50 кбар и температуры 1400°С, выдерживая

ири этих параметрах более 10 с. Затем спеки дробят до зернистости 400/160 и испытывают магнитно-абразивные характеристики полученного материала на установке ЗУ-1 при обработке стали 60С2. Время выдержки шихты при максимальной температуре достаточно для расплавления частиц железа и диффузии материала в окружающий частицу железа объем. Такие условия процесса синтеза дают

нижний предел магнитных и абразивных свойств материала в связи с тем, что магнитная основа имеет включения графита и алмаза, а наружная поверхность обеднена алмазом, но полученный материал обладает

достаточно высокими магнитными и абразивными характеристиками.

Пример 2. Получение магнитно-алмазного материала с оплавлением поверхностного слоя магнитной основы.

Условия синтеза магнитно-алмазного

материала: 70 вес. % железа и время

выдержки при максимальной температуре-5 с.

Такие условия синтеза не допускают

заметной диффузии железа в окружающий частицу объем и повышают общее содержание железа в получаемом магнитно-алмазном материале. Магнитно-абразивные характеристики

материала значительно повышаются, причем одновременно увеличивается и выход сопутствующего алмаза в продуктах синтеза после отделения магнитно-абразивного материала, а общий выход алмазов в спеках составляет 20 вес. %. Пример 3. Получение магнитно-алмазного материала без онлавления магнитной основы. Условия синтеза магнитно-алмазного материала следующие: вводят в шихту или наносят на поверхность железного порошка тонкодисперсный порошок вешества-растворителя (катализатора) с более низкой, чем у железа температурой плавления (Ni - Мп); приготовляют смесь следующего состава, вес. %: железо--55, Ni - Мп-15 и графит - 30 снижают давленне до 45 кбар, температуру до 1250°С, время выдержки менее 3 с. Несмотря на значительное снижение параметров синтеза, магнитные и абразивные характеристики полученного материала высокие в результате того, что зерна магнитиой основы (железа) не раеилавляются и примерно сохраняют свою нервоначальную форму, при этом выход алмаза в сиеках ие сиижается (20% от веса загружаемой смеси). Предлагаемый способ значительно повышает качество (магнитные и абразивные характеристики) материала по сравнению с магнитно-абразивными материалами, получаемыми известными способами; в связи с высоким выходом сверхтвердого материала позволяет совместить процесс с получением микронорошков и тем самым снизить стоимость сверхтвердого материала; значительно повышает прочность сцепления сверхтвердого материала с магнитиой основой, в результате чего МАМ сохраняет высокие абразивные свойства в течение длительной эксплуатации; расширяет область нрименения магиитиоабразнвной обработки на труднообрабатываемые и особотверх1ые материалы. Фор м у л а изобретения 1. Способ изготовления магнитно-абразивного материала, включающий воздействие на исходную смесь магнитного и абразивного порошков высоких давлений и температзфы, с последующим размолом до требуемой зериистости, отличающийся тем, что, с целью повышения магнитных и абразивиых характеристик, повышения эффективности нроиесса путем выращивания на магнитной основе зерен сверхтвердого материала и повышения выхода порошков сверхтвердого материала, исходная смесь дополнительно содержит вещество-растворитель (катализатор) иеходной модификации сверхтвердого материала с более низкой температурой плавления, чем у магиитной основы, а в качестве абразивной составляющей используют порошок исходной графитоиодобиой модификации и компонеиты берут в следующем соотношении, вес. %: Абразивная составляющая 10-50 Магнитная составляющая 10-70 Вещество-растворитель (катализатор)5-30, причем процесс ведут при давлении 40- 70 кбар и температуре 1100-1700°С с выдержкой в указанных условиях в течение 0,1 - 10 с. 2. Сиособ но п. I, отличающийся тем, что вещество-растворитель (катализатор) предварительио ианосят на поверхность порошков магнитной основы. Источники ииформации, ирииятые во внимание при экспертизе 1. Коиовалов Е. Г. н др. Основы электроферромагнитиой обработки. Мниск, 1974, с. 53-57, 71-77.