СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСИ МЕТАЛЛА В СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗАХ Советский патент 1994 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к изготовлению изделий из синтетических поликристаллических алмазов и может быть использовано для определения состава примесей в изделиях из этих материалов в лабораторных условиях.

Известен способ определения содержания примесей металлов в синтетических поликристаллических алмазах, основанный на зависимости между величиной микротвердости материала и содержанием химических примесей в его поверхностном слое.

Недостаток способа заключается в том, что он позволяет фиксировать лишь суммарную концентрацию примесей, не давая возможности определить химический состав и концентрацию примесей каждого отдельного металла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения примеси металла в синтетических поликристаллических алмазах путем механических испытаний при трении, заключающийся в том, что по контртелу перемещают несколько эталонов - образцов, нагружают до разрушения и определяют коэффициент трения.

Недостатком способа является невозможность идентификации примесного состава образцов и определения концентрации примеси каждого отдельного металла, а также необходимость разрушения образца в процессе испытаний.

Цель изобретения - повышение точности определения примесного состава образца.

Цель достигается тем, что контртело выполняют из металла, входящего в качестве примеси в исследуемый образец, выбирают нагрузку в диапазоне 1-50 г, перемещают их со скоростью 0,05-0,5 см/с, что обеспечивает линейную зависимость между коэффициентом трения и содержанием примеси в образце, и по коэффициенту трения с помощью графита определяют содержание примеси в исследуемом образце.

На чертеже представлен график линейной зависимости коэффициента трения от содержания примесей.

Способ определения содержания примеси металла в сверхтвердом материале заключается в следующем. Образец из сверхтвердого материала под действием фиксированной нормальной силы F_N приводит в соприкосновение с поверхностью контртела, представляющего собой плоскую пластинку, изготовленную из анализируемого металла. После этого измеряют тангенциальную силу F_tg, препятствующую касательному перемещению образца при его движении относительно контртела с некоторой постоянной скоростью, и определяют коэффициент трения данной контактной пары, представляющий собой отношение измеренных тангенциальной и нормальной сил по формуле K= F_tg/F_N. Описанным выше способом определяют коэффициент трения К_х образцов из анализируемого сверхтвердого материала и коэффициенты трения К₁ и К₂ образцов - эталонов. В качестве эталонов используют образцы, изготовленные из сверхтвердого материала известного состава, содержащие разное количество примеси анализируемого металла и имеющие ту же геометрическую форму и размеры, что и анализируемый образец. По полученным данным строят график зависимости коэффициентов трения эталонов от содержания примеси указанного металла и, как показано на чертеже, находят концентрацию соответствующей примеси в анализируемом образце из соотношения
C_x= C₂+ , где С₁ и С₂ - концентрации примеси искомого металла соответственно в 1-ом и 2-ом эталонах, а С_х - концентрация примеси данного металла в анализируемом образце.

При определении коэффициентов трения образцов нормальную силу, действующую на индентор, фиксируют в интервале нагрузок 1-50 г, а скорость относительного перемещения индентора и контртела - в интервале 0,5-0,05 см/с, поскольку коэффициент трения контактных пар в указанных интервалах не зависит от нормальных нагрузок и относительных скоростей.

Способ позволяет значительно увеличить точность определения примесного состава образцов. (56) Авторское свидетельство СССР N 188106, кл. G 01 N 19/02, 1966.

Безруков Г. Н. и Киров Н. Ф. Алмазы и сверхтвердые материалы, Сб. , 1973, N 5, с. 1-3.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСИ МЕТАЛЛА В СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗАХ путем механических испытаний при трении, заключающийся в том, что по контртелу перемещают несколько эталонов - образцов, нагружают до разрушения и определяют коэффициент трения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения примесного состава образца, контртело выполняют из металла, входящего в качестве примеси в исследуемый образец, выбирают нагрузку в диапазоне 1 - 50 г, перемещают их со скоростью 0,05 - 0,5 см/с, что обеспечивает линейную зависимость между коэффициентом трений и содержанием примеси в образце и по коэффициенту трения с помощью графика определяют содержание примеси в исследуемом образце.