RU2286243C1 - Связка для изготовления алмазного инструмента - Google Patents
Связка для изготовления алмазного инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286243C1 RU2286243C1 RU2005135026/02A RU2005135026A RU2286243C1 RU 2286243 C1 RU2286243 C1 RU 2286243C1 RU 2005135026/02 A RU2005135026/02 A RU 2005135026/02A RU 2005135026 A RU2005135026 A RU 2005135026A RU 2286243 C1 RU2286243 C1 RU 2286243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- nickel
- bond
- manufacture
- dopant
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в качестве связок при изготовлении алмазного режущего инструмента для стройиндустрии и камнеобработки. Связка содержит никель и легирующую добавку в виде нанопорошка, содержание которой в связке составляет ЛД мас.%, где 1,6<ЛД≤15, при этом в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама, или вольфрам или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия, или ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем. Технический результат: повышение износостойкости без существенного увеличения температуры спекания, твердости, прочности и ударной вязкости. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения изделий из твердосплавных материалов. Изобретение может быть использовано в качестве связок на основе никеля при изготовлении алмазного режущего инструмента для стройиндустрии и камнеобработки, включая отрезные сегментные круги (АОСК) различной конструкции и канаты для резки железобетона и асфальта, применяемые при реконструкции шоссейных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, реновации металлургических предприятий, АЭС, мостов и других сооружений; сверла для резки монолитного железобетона; диски и канаты для карьерной добычи натурального камня и крупносерийного производства облицовочных материалов.
Связка оказывает влияние на конструкцию инструмента. В зависимости от связки выбирается материал корпуса, метод соединения алмазоносного слоя с корпусом. Физико-механические свойства связок предопределяют возможную получаемую форму и размеры алмазно-абразивного инструмента.
Известна связка для изготовления алмазного инструмента (RU 2172238 С2, опублик. 2001.08.20, кл. B 24 D 3/06), содержащая основу в виде меди и добавки в виде олова, никеля, алюминия и ультрадисперсного алмаза.
Недостатком известного материала является недостаточная износостойкость, твердость, прочность и ударная вязкость.
Прототипом заявленного изобретения является связка для абразивного материала, включающая более 40%, вес никеля и легирующие добавки (JP 2972623 В2, опублик. 05.02.02).
Недостатком известной связки также является недостаточная твердость и прочность.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении износостойкости без существенного увеличения температуры спекания, а также твердости, прочности и ударной вязкости.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Связка для изготовления алмазного инструмента содержит никель и легирующую добавку в виде нанопорошка. Содержание в связке легирующей добавки составляет 1-15 мас.%.
При этом в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама, или вольфрам, или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия.
Также в качестве легирующей добавки используют ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем.
За счет наличия никеля, как основного компонента состава, связка удовлетворяет следующим требованиям:
а) обладает хорошей смачиваемостью по отношению к алмазу;
б) прочно удерживает алмазные зерна;
в) обеспечивает самозатачивание, т.е. по мере затупления алмазных зерен изнашивается, способствуя выкрашиванию затупившихся зерен и вскрытию режущих граней новых зерен;
г) обладает достаточной термостойкостью и имеет хорошую теплопроводность;
д) в паре с обрабатываемым материалом имеет минимальный коэффициент трения;
е) имеет коэффициент линейного расширения, приближающийся к коэффициенту линейного расширения алмаза;
ж) не вступает в химическое взаимодействие с обрабатываемым материалом и охлаждающей жидкостью.
За счет наличия никеля, как основного компонента состава, связка удовлетворяет следующим требованиям
Легирующие добавки указанного состава обеспечивают высокую твердость, жаропрочность и термостойкость связок.
Содержания легирующих добавок в количестве ниже минимального значения указанного диапазона (1 мас.%) недостаточно для обеспечения равномерного распределения по всему объему материала и их влияние на структуру и свойства, полученного материала незначительно. При превышении максимального значения диапазона (15 мас.%) содержание легирующего материала - нанокомпонента слишком велико. Так как легирующий материал является более твердым материалом по сравнению с никелем, то он выступает в роли концентратора напряжений, что сильно охрупчивает материал и приводит к снижению прочностных характеристик и износостойкости связки.
Связки могут быть получены методом порошковой металлургии: спеканием с последующим прессованием при температуре спекания. Этот метод является высокопроизводительным, так как продолжительность процесса нагрева до температуры спекания, выдержка при температуре спекания, прессование и охлаждение до комнатной температуры не превышают 15 минут. Высокие скорости нагрева и равномерное распределение температур в рабочей камере обеспечиваются за счет пропускания электрического тока через спекальную форму, которая одновременно является и пресс-формой. По окончании выдержки при температуре отжига сразу же проводится прессование для обеспечения необходимых плотности и формы изделий. Конструкция пресс-формы позволяет проводить процесс в инертной или защитной атмосфере, что повышает качество инструмента.
В таблице приведены примеры, показывающие зависимость состава связок и получаемых свойств.
Таблица | ||||
Состав, мас.% | Твердость по Роквеллу, 1.5/980 | Прочность на изгиб σизг, МПа | Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 | |
100% Niсвязка (В13) | 88 | 920 | 3,36 | |
99,3% Niсвязка +07% легирующая добавка (Al2O3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 93 | 919 | 3,37 | |
99% Niсвязка + 1,0% легирующая добавка (Al2O3, или WC, или W, или | 98 | 1198 | 3,80 | |
ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni или Салмаз УДП + Ag) | ||||
98% Niсвязка + 2,0% легирующая добавка (Al2О3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 101 | 1200 | 3,90 | |
90% Niсвязка + 10,0% легирующая добавка (Al2О3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз удп + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 104 | 1250 | 4,04 | |
85% Niсвязка + 15,0% легирующая добавка (Al2О3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 102 | 1200 | 4,00 | |
80% Niсвязка + 20,0% легирующая добавка (Al2О3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 102 | 1190 | 3,87 | |
78% Niсвязка + 22,0% легирующая добавка (Al2О3, или WC, или W, или ZrO2, или NbC, или Салмаз УДП + Ni, или Салмаз УДП + Ag) | 92 | 953 | 3,01 |
Материалы связок по изобретению обеспечат лучшие экономические показатели по сравнению с аналогами ведущих мировых производителей по критериям цена/ресурс и цена/производительность. Так, например, алмазосодержащие сегменты для резки асфальта работают в сверхтвердой абразивной среде. Традиционное упрочнение матрицы за счет введения карбида вольфрама имеет ограничение по концентрации из-за необходимости повышения температуры спекания (это означает снижение прочности алмазов и дополнительный износ технологической оснастки).
Введение легирующих добавок - наночастиц в связку позволит увеличить ее износостойкость без существенного увеличения температуры спекания. Сегменты для резки гранита вовлечены в массовое производство строительных облицовочных материалов и поэтому сами являются массовым продуктом. Стоимость их изготовления и удельные расходы на эксплуатацию играют важную роль в экономике соответствующего производства. Замена традиционных высококобальтовых связок на связки на основе никеля уменьшит соответствующие затраты на сырье. При этом служебные характеристики (износостойкость, твердость, ударная вязкость) таких связок будут сохранены введением в них наночастиц WC, Al2О3 и др. Материалы, использующиеся в качестве связки для изготовления перлин, пригодные для горячего прессования, во многом подошли к пределу по служебным характеристикам.
Дальнейшее развитие идет по пути технологии горячего изостатического прессования (ГИП), что требует очень больших капитальных затрат на оборудование стоимостью в несколько миллионов долларов. С другой стороны, методом горячего прессования за счет введения в связку наночастиц можно изготовить перлины с характеристиками, близкими к перлинам, полученным по ГИП-технологии.
Введение легирующих добавок - нанопорошков карбида вольфрама, или вольфрама, или оксида алюминия, или диоксида циркония, или карбида ниобия - обеспечивает высокую прочность, теплопроводность и трещиностойкость. Контролируемые малые добавки легирующих элементов дают уникальное сочетание свойств: прочности, твердости, трещиностойкости, коэффициента трения в зоне резания, что позволяет повысить срок службы изделий в особо нагруженных условиях на 10-20% относительно базового варианта при сохранении режущей способности. Замена кобальтовых связок на более дешевые связки на основе никеля и железа позволит снизить затраты на производство изделий на 15-20%.
Claims (3)
1. Связка для изготовления алмазного инструмента, содержащая никель и легирующую добавку (ЛД) в виде нанопорошка, при этом содержание в связке легирующей добавки составляет 1,6<ЛД≤15 мас.%,
2. Связка по п.1, в которой в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама, или вольфрам, или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия.
3. Связка по п.1, в которой в качестве легирующей добавки используют ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135026/02A RU2286243C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
US12/084,923 US9764448B2 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
ES06812911T ES2775950T3 (es) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Aglutinante para la fabricación de herramientas de diamante |
EP06812911.3A EP1971462B1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
PCT/RU2006/000491 WO2007055616A1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135026/02A RU2286243C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2286243C1 true RU2286243C1 (ru) | 2006-10-27 |
Family
ID=37438625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005135026/02A RU2286243C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2286243C1 (ru) |
-
2005
- 2005-11-14 RU RU2005135026/02A patent/RU2286243C1/ru active IP Right Revival
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9156137B2 (en) | Copper based binder for the fabrication of diamond tools | |
Konstanty et al. | Wear mechanism of iron-base diamond-impregnated tool composites | |
Zhao et al. | Effect of Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix | |
Nitkiewicz et al. | Tin influence on diamond–metal matrix hot pressed tools for stone cutting | |
ES2775950T3 (es) | Aglutinante para la fabricación de herramientas de diamante | |
Liao et al. | Effects of matrix characteristics on diamond composites | |
CN105904598B (zh) | 热压双面凹斜干切片 | |
CN109694977A (zh) | 一种孕镶金刚石的制备方法和孕镶金刚石、孕镶钻头的制备方法和孕镶钻头 | |
RU2286241C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
CN107116490A (zh) | 节块式金刚石刀头的shs制备方法 | |
CN102632296B (zh) | 用于切割金属的金刚石锯片刀头 | |
RU2286242C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
CN105904597B (zh) | 无压烧结干切片 | |
RU2432249C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента | |
CN104128606A (zh) | 一种金刚石锯片的制备方法 | |
RU2432247C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента | |
RU2286243C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
KR100756390B1 (ko) | 절삭공구용 절삭팁 | |
CN104128613A (zh) | 一种预合金粉的制备方法 | |
CN105345011A (zh) | 一种高耐磨金刚石锯片的制备方法 | |
Chen et al. | Effect of basalt fiber on the microstructure and holding strength of sintered WC-based diamond composite | |
CN107364010B (zh) | 双面烧结w型槽金刚石工具及其制备方法 | |
RU2679807C1 (ru) | Алмазный инструмент на теплопроводной металлической связке | |
RU2487005C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления режущего инструмента со сверхтвердым материалом | |
Islak et al. | Wear characteristics of circular cBN/diamond saws produced by hot pressing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091115 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120427 |