SU329761A1 - Способ получени поликристаллических алмазных агрегатов заданной формы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области получени  промышленных алмазов. Оно может быть использовано в машиностроении, приборостроении , горнодобывающей, часовой промышленности и т.д.

Известен способ синтеза поликристаллического алмаза, по которому исходную дл  синтеза графитовую заготовку нагревают в две стадии с длительностью процесса синтеза 30- 60 мин, что благопри тствует росту зерен алмаза . В результате получают крупнокристаллические образовани  алмаза. Кроме того, в упом нутом способе катализатор примен етс  в виде металлических пластин, что приводит к большому содержанию включений металла в алмазах, ухудша  их прочностные свойства.

По предлагаемому способу получают прочные алмазные агрегаты заданной формы, состо щие из мелкодисперсных кристаллитов, сросшихс  в процессе синтеза. Способ дает возможность Получать крупные алмазные издели  с высокой чистотой поверхности, имеющие форму рабочих частей инструментов:.резцов, вы|-лаживателей , стеклорезов, волок, буровых коронок и т. д. Дл  полумени  мелкозернистых алмазных агрегатов реакционный графит окружают оболочкой из порошкообразного катализатора , а нагрев осуществл ют импульсом

электрического тока. Процесс кристаллизации провод т в области термодинамической стабильности алмаза при давлении выше 80 кбар и температурах, превышающих 1500°С. Известно , что образованию мелкозернистой структуры благоприп тствует быстра  кристаллизаци  в услови х сильного пересыщени  маточной среды.

Высока  скорость превращени  графита и алмаз достигаетс  благодар  сильно развитой

поверхности контакта мелкого порошкообразного катализатора с реакционным графитом. Порошкообразна  форма катализатора используетс  также дл  выбора величины его каталитической активности путем замены части катализатора инертным наполнителем. Кроме тогх),

тонкозернистый порошок катализатора выполн ет роль среды дл  почти гидростатической передачи давлени  на графит, что позвол ет в высокой степени сохран ть его форму при сжатии.

Нагрев импульсом электрического тока одновременно инициирует по всей поверхности графита его превращение в алмаз. Такое превращение обеспечиваетс  созданием во всей зоне контакта катализатора с графитом равной температуры, достаточной дл  выбранных уело

нагрев приводит к прибавке давлени  в камере, о, по-видимому, облегчает кинетику превращени  графита в алмаз, увеличива  неустойчивость решетки графита. Нагрев заканчивают в момент быстрого нарастани  электросопротивлени  реакционной  чейки в несколько раз. Расположение катализатора в виде порошка по периферии графитовой заготовки приводит к росту алмазного поликристалла в направлении от поверхности к центру графита, который такнм образом превращаетс  в прочный алмазный агрегат, не содержащий в себе крупных включений катализатора. Фрагменты катализа тора присутствуют в агрегате в внде прослоек микронной толщины между некоторыми зернами алмаза.

Пример. В камеру высокого давлени , обеспечивающую получение давлени  выще , помещают высокотемпературную реакционную  чейку. Ячейка состоит нз электрического нагревател , сопротивлени  (графит), реакционного графита, имеющего форму готового надел  , и катализатор в порошке (например , металлы Vlil группы и нх сплавы, смеси

дл  твердых сплавов типа ТК н ВК), которыми окружают как оболочкой реакционный графит. Реакционную  чейку подвергают одновременному воздействию высоких давлений (100 кбар н выше) н высоких температур (2000°С и выше). Указанные параметры поддерживают в течение времени (от 0,1 до Ш сек, в зависимости от давлени  н размера реакционного графита), необходимого дл  полного перехода графита в алмаз. После этого температуру (выключением электрического тока сразу), а затем н давление снижают. Алмазный агрегат заданной формы выдел ют простым механическим удалением остальных частей реакционной  чейки , что не требует специальной химичес(ой обработки.

Пример 2. Дл  получени  алмазных агрегатов заданной формы с поверхностью повышенной чистоты (не ниже 7-го класса) используют реакционный графит объемной плотности 2,00-2,2 г/см с поверхностью, выполненной не ниже 5-го класса чистоты. Активность катализатора подбираетс  предварительно в отдельных опытах.Остальное выполн ют по примеру I. Посторонние частички, не полностью удален ные механическим путем с поверхности ал

мазного агрегата, окончательно удал ют химической обработкой кислотами или щелочами. Синтезированы алмазные агрегаты разнообразной заданной формы н различных размеров, например, 5x5x5 мм. Их механическа  прочность и абразивна  стойкость испытаны в лабораторных и заводских услови х. Эти характеристики соизмеримы G Такими же характеристиками природных алмазов, а в некоторых случа х выше.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Способ получени  поликристаллнческих алмазных агрегатов заданной формы в присутствии катализатора из реакционного углеродсодержащего матернала, например графита, выполненного по форме готового агрегата под воздействием давлени  выше 80 кбар н температуры выше 1500° С, отличающийс  Тем, что, с келью улучшени  механических.свойств алмазных агрегатов, нагрев осуществл ют импульсом электрического тока с Длительностью 0,1-. 10 сек, причем реакционный графит окружают оболочкой нз порошкообразного катализатора.
2. 2. Способ по п. I, отличающийс  тем, что порошкообразный катализатор может содержать инертный тугоплавкий наполнитель.