Способ получения спеченного алмазосодержащего материала на основе никеля

 

Использование: для получения спеченного алмазосодержащего материала в виде пластин менее 0,1 мм, используемого для изготовления алмазного инструмента. Способ включает предварительную прокатку алмазосодержащей шихты, спекание, последующую многократную холодную прокатку с промежуточными высокотемпературными термическими обработками и окончательную холодную прокатку. После высокотемпературной термической обработки проводят охлаждение вместе с печью до температуры 630-670^oС с изотермической выдержкой при этой температуре 0,5-1 ч. и окончательное охлаждение на воздухе. Способ позволяет снизить хрупкость во время работы и улучшить режущие свойства материала для изготовления отрезных кругов, обеспечить стабильные рабочие характеристики. 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к способам изготовления спеченного алмазосодержащего материала в виде пластин толщиной менее 0,1 мм (100 мкм), используемого для изготовления алмазного инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения спеченного алмазосодержащего материала на основе никеля, включающий предварительную прокатку алмазосодержащей шихты, спекание, последующую многократную холодную прокатку с промежуточными высокотемпературными термическими обработками, причем при температуре 830-870^оС на последнем этапе, и окончательную холодную прокатку.

Недостатки этого способа повышенная хрупкость алмазосодержащего материала и преждевременный выход из строя алмазных отрезных кругов вследствие хрупкого разрушения режущей кромки, а также нестабильность характеристик материала.

В случае непрерывного нерегулируемого охлаждения (прототип) в одинаковых условиях резания разрушающая скорость подачи у разных партий материала изменялась в широких пределах от 22-40 до 62-70 мм/с, т.е. стабильность, повторяемость характеристики режущих свойств отрезных кругов не обеспечивается.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Цель изобретения снижение хрупкости и улучшение режущих свойств материала для изготовления отрезных кругов, а также повышение стабильности характеристик.

Эта цель достигается тем, что в способе получения спеченного алмазосодержащего материала на основе никеля, включающем предварительную прокатку алмазосодержащей шихты, спекание, последующую многократную холодную прокатку с промежуточными высокотемпературными термическими обработками и окончательную холодную прокатку, после высокотемпературной термической обработки проводят охлаждение вместе с печью до температуры 630-670^оС с изотермической выдержкой при этой температуре 0,5-1 ч и окончательное охлаждение на воздухе.

В процессе высокотемпературной термической обработки происходит растворение меди и железа в никелевой основе с образованием твердого раствора. У материала никель-медь-железо с понижением температуры растворимость меди в железе снижается и в равновесных условиях при медленном непрерывном охлаждении и при изотермической выдержке из твердого раствора на основе никеля выделяются частицы на основе химического соединения никеля с железом. В зависимости от конкретных температурно-временных режимов изотермической выдержки эти частицы выделяются по границам или в объеме зерен твердого раствора на никелевой основе. При граничных выделениях металлическая связка охрупчивается, что приводит к уменьшению числа перегибов, выдерживаемых материалом до образования макротрещин. При резании отрезными кругами это вызывает преждевременное хрупкое разрушение режущей кромки. В случае выделения частиц в объеме зерен материал не имеет повышенной хрупкости.

Способ осуществляют следующим путем.

Материал получают методом прокатки. Предварительно подготовленную смесь порошков прокатывают в валках в пористую ленту, которую нарезают на пластины и спекают в атмосфере водорода. Затем путем многократной холодной прокатки с промежуточными отжигами снова прокатывают пластины, делая их более тонкими. Эти пластины подвергают высокотемпературной термической обработке с последующим охлаждением вместе с печью, изотермической выдержкой и окончательно охлаждают контейнер с пластинами на воздухе. Полученные пластины прокатывают, обжимая по толщине, и способом холодной штамповки изготовляют алмазные отрезные круги.

Величины числа перегибов до образования макротрещин при испытаниях на перегиб и разрушающей скорости подачи при разрезании пластин кремния являются критериями хрупкости соответственно для алмазосодержащего тонколистового материала и инструмента (отрезных кругов) в процессе резания.

П р и м е р. Смесь порошков, состоящую из порошка карбонильного никеля-основы с размером частиц не более 40 мкм, 25 мас. порошка электролитической меди и 5 мас. порошка восстановленного железа с введением 25% по объему порошка синтетического алмаза 10/7 крупностью 7-10 мкм, прокатывают в валках диаметром 75 мм в пористую ленту толщиной 0,27-0,30 мм. Нарезанную на пластины 120-200 мм ленту спекают в атмосфере водорода при 650^оС. Пластины путем трехкратной холодной прокатки с двумя промежуточными отжигами соответственно при температурах 750 и 850^оС прокатывают до толщины 0,06 мм. Эти пластины подвергают высокотемпературной термической обработке при температуре 830-670^оС, изотермической выдержке при этой температуре в течение 0,5-1 ч и окончательному охлаждению контейнера с пластинами на воздухе. Полученные пластины прокатывают обжатием по толщине 25-30% Из полученных пластин способом холодной штамповки изготовляют алмазные отрезные круги с наружным диаметром 56 мм. Результаты испытаний приводятся в таблице.

Изменение температуры изотермической выдержки от 600 до 700^оС незначительно изменяет микротвердость 160 МПа. Число перегибов при испытаниях на перегиб, выдерживаемое материалом до образования макротрещин, значительно снижается при температурах 600 и 700^оС. Эта величина характеризует технологическую пластичность материала и устойчивость против хрупкого разрушения режущей кромки при резании отрезными кругами. Возрастание времени изотермической выдержки уменьшает число перегибов, т.е. охрупчивает материал.

Применение изотермической выдержки при четко заданных температуре и времени этой выдержки обеспечивает лучшую повторяемость структуры и свойств материала и отрезных кругов при многократном изготовлении партий алмазосодержащего материала в серийном производстве. Так, максимальная скорость подачи, при которой происходит разрушение режущей кромки (разрушающая подача) при толщине режущей кромки 4 мкм в процессе сквозного разрезания пластин кремния диаметром 100 мм и толщиной ≈45 мкм, закреплены (наклеены) на адгезионную пленку из по- ливинилхлорида и пластмассы, при частоте вращения круга 34000 мин^-1 составила 62-68 мм/с.

Проведенный анализ и эксперименты показывают, что предлагаемое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, включающий предварительную прокатку алмазосодержащей шихты, спекание, последующую многократную холодную прокатку с промежуточными высокотемпературными термическими обработками и окончатальную холодную прокатку, отличающийся тем, что после высокотемпературной термической обработки проводят охлаждение вместе с печью до 630 - 670^oС с изотермической выдержкой при этой температуре в течение 0,5 - 1 ч и окончательное охлаждение на воздухе.

РИСУНКИ

Рисунок 1