[go: up one dir, main page]

RU2418673C2 - Способ изготовления модифицированной абразивной прессовки - Google Patents

Способ изготовления модифицированной абразивной прессовки Download PDF

Info

Publication number
RU2418673C2
RU2418673C2 RU2008118497/02A RU2008118497A RU2418673C2 RU 2418673 C2 RU2418673 C2 RU 2418673C2 RU 2008118497/02 A RU2008118497/02 A RU 2008118497/02A RU 2008118497 A RU2008118497 A RU 2008118497A RU 2418673 C2 RU2418673 C2 RU 2418673C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
abrasive
working surface
gaseous
halogen
metal matrix
Prior art date
Application number
RU2008118497/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008118497A (ru
Inventor
Хестер РАС Анине (ZA)
Хестер РАС Анине
Original Assignee
Элемент Сикс (Продакшн) (Пти) Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Элемент Сикс (Продакшн) (Пти) Лтд filed Critical Элемент Сикс (Продакшн) (Пти) Лтд
Publication of RU2008118497A publication Critical patent/RU2008118497A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2418673C2 publication Critical patent/RU2418673C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/10Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C26/00Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241Chemical after-treatment on the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента. Осуществляют обработку абразивной прессовки путем контактирования ее рабочей поверхности или прилегающего к рабочей поверхности участка с галогенсодержащим газом или газообразной средой, содержащей источник ионов галогенидов. Обеспечивают удаление катализирующего вещества и любого постороннего вещества металлической матрицы абразивной прессовки с участка, прилегающего к рабочей поверхности абразивной прессовки. В результате повышается износостойкость абразивной прессовки и увеличивается ее прочность при ударных нагрузках за счет уменьшения растрескивания. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления модифицированных абразивных прессовок (прессованных порошковых
заготовок).
Детали режущих инструментов, в которых используются алмазные прессовки (коронки, армированные поликристаллическими алмазами), известные также под названием прессовки (вставки) из поликристаллического алмаза (ПКА или PCD) и из поликристаллического кубического нитрида бора(ПКНБ или PCBN), широко применяются при сверлении (бурении), фрезеровании, резании и других подобных абразивных работах. Такая деталь инструмента обычно включает слой ПКА или ПКНБ на связке с подложкой (опорой), в большинстве случаев с подложкой из цементированного карбида. Слой ПКА или ПКНБ может представлять собой острую режущую кромку или вершину резца, или режущую, или абразивную поверхность.
Алмазные абразивные прессовки состоят из массы алмазных частиц, содержащей значительное количество непосредственных соединений алмаза с алмазом. Поликристаллический алмаз обычно имеет вторую фазу, содержащую катализатор-растворитель алмаза, например, кобальт, никель, железо или сплав, содержащий один или несколько таких металлов. Прессовки из кубического нитрида бора (КНБ или cBN) в большинстве случаев будут содержать также связующую фазу, которая обычно является катализатором КНБ, или будут содержать такой катализатор. Подходящими связующими фазами для КНБ являются, например, алюминий, щелочные металлы, кобальт, никель, вольфрам и т.п.
Такая вставная режущая пластина при использовании на различных этапах ее срока службы подвергается воздействию больших нагрузок и высоких температур. На ранних этапах, когда острая режущая кромка пластины контактирует с подземной формацией (породой) или обрабатываемым изделием, режущий инструмент подвергается воздействию высокого контактного (удельного) давления. Это приводит к целому ряду возможных процессов образования трещин, например, к возникновению усталостного растрескивания.
По мере истирания режущей кромки пластины контактное давление уменьшается и обычно становится слишком низким, чтобы стать причиной большого разрушения. Однако такое давление все еще может вызывать развитие трещин, появившихся при высоком контактном давлении, и, в конечном счете, может привести к разрушению от термического растрескивания.
При оптимизации эксплуатационных характеристик режущего инструмента повышение износостойкости (для увеличения срока службы режущего инструмента) обычно обеспечивают путем изменения таких параметров, как средний размер абразивных зерен, общее содержание катализатора-растворителя, плотность абразивного материала и т.п. Однако при повышении износостойкости материала ПКА или ПКНБ он обычно становится более хрупким или склонным к растрескиванию. Следовательно, элементы ПКА или ПКНБ, рассчитанные на более высокую износостойкость, будут, как правило, иметь низкую прочность при ударных нагрузках или уменьшенное сопротивление растрескиванию. Проблема выбора между такими свойствами, как прочность при ударных нагрузках и износостойкость, по сути создает самоограничения при расчете оптимальных конструкций, в частности, для выполнения требуемых работ.
Если найти возможность исключить или контролировать процесс выкрашивания ПКА или ПКНБ, имеющих более высокую износостойкость, то можно обеспечить более полную реализацию потенциально улучшенных эксплуатационных характеристик режущих инструментов такого типа.
Известно, что удаление всех инфильтратов металлов из слоя ПКА приводит к существенному повышению сопротивления термической деструкции при высоких температурах, что и раскрыто в патенте US 4224380 и патенте GB 1598837. В патенте JP 59119500 заявлено об улучшении эксплуатационных характеристик спеченных материалов ПКА после химической обработки рабочей поверхности. Такая обработка обеспечивает растворение и удаление матрицы катализатор-растворитель на участке, непосредственно прилегающем к рабочей поверхности. В этом патенте утверждается, что это изобретение повышает термостойкость материала ПКА на участке, где была удалена матрица, не снижая прочности спеченного алмаза.
В патентах US 6544308 и 6562462 описаны изготовление и характеристики режущих инструментов, которые, как указано, имеют повышенную износостойкость без снижения сопротивления удару. Между прочим, режущий элемент ПКА характеризуется наличием прилегающего к режущей поверхности участка, на котором по существу отсутствует катализирующее вещество. Указано, что такое частичное удаление (до 70% алмазной поверхности освобождается от катализирующего вещества) является благоприятным с точки зрения повышения термостойкости.
К способам удаления катализирующего вещества, которые упоминаются в этих патентах, относятся способы кислотного травления (например, с использованием горячих смесей плавиковой и азотной кислоты или соляной и азотной кислоты) или электрический разряд, или другие электрические или гальванические способы, или термовакуумное испарение. Однако эти способы не учитывают изменения в составе металлической матрицы (связующего материала). Горячее прессование (спекание) абразивных прессовок проводится при высоких температурах и высоких давлениях в прессах, которые до некоторой степени отличаются непостоянством создаваемого ими режима температуры и давления. Это непостоянство осложняется трудностью контроля высоких давлений и высоких температур, требуемых для синтеза и спекания.
Непостоянство режима технологического процесса обусловлено постепенным изменением свойств деталей (узлов) пресса в результате старения при использовании, изменениями физических размеров и свойств элементов капсулы и градиентами давления и температуры в капсуле. Эти градиенты могут быть минимизированы путем тщательного выбора материалов конструкции элементов капсулы и путем основного расчета капсулы. Кроме того, для минимизации таких градиентов для пресса может быть разработан эксплуатационный режим по давлению, температуре и времени. Однако полностью устранить эти градиенты невозможно.
Гораздо более серьезной и неизбежной причиной непостоянства режима являются различные условия обработки, требуемые для спекания различных ПКА и ПКНБ, которые по замыслу имеют различные размеры зерен, разную толщину слоя, различный состав слоя и разную общую высоту и наружный диаметр.
Все вышеуказанные причины непостоянства режима приводят к различиям в конечном составе металлической матрицы. Непостоянство состава металлической матрицы приводит к изменению скорости удаления металлической матрицы, так как некоторые ее компоненты будут в большей степени поддаваться удалению этим способом, а какие-то - в меньшей степени. Если причина непостоянства состава металлической матрицы находится внутри капсулы, то это приводит к изменениям толщины термостойкого слоя в абразивной прессовке, а это - неприемлемо, так как переходит в область улучшения и ухудшения рабочих характеристик абразивной прессовки.
В тех случаях когда причиной непостоянства является пресс или режим работы пресса, иными словами, причина находится вне капсулы, возникает необходимость непрерывного регулирования эксплуатационного режима, при котором происходит удаление катализирующего вещества, в соответствии с изделием - конкретной абразивной прессовкой. С точки зрения производительности это неудобно и может обойтись дороже.
Краткое изложение существа изобретения
В настоящем изобретении предлагается способ обработки абразивной прессовки, имеющей рабочую поверхность, в котором осуществляют контактирование рабочей поверхности или участка, прилегающего к рабочей поверхности абразивной прессовки с галогенсодержащим газом или газообразной средой, содержащей источник ионов галогенидов, предпочтительно при температуре в пределах 800°С с целью удаления катализирующего вещества и любого постороннего (примесного) вещества металлической матрицы (связующего материала) с участка, прилегающего к рабочей поверхности.
Контактирование с рабочей поверхностью или прилегающим участком предпочтительно происходит при температуре от примерно 300°С до примерно 800°С, более предпочтительно - от примерно 650°С до примерно 700°С.
Абразивная прессовка предпочтительно включает ПКА или ПКНБ.
Металлическая матрица абразивной прессовки обычно включает катализатор-растворитель, например, Ni, Со или Fe, постороннее вещество металлической матрицы, например, металлы или соединения металлов, выбранные из группы, включающей такие соединения, как карбиды титана, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена и вольфрама, и, возможно, вторую фазу или фазу связующего.
Абразивную прессовку из ПКА или ПКНБ предпочтительно изготавливают в соответствии с технологическим процессом при высоком давлении и высокой температуре (ВДВТ или НРНТ).
Галогенсодержащий газ или газообразная среда предпочтительно включает хлор, хлористый водород, фтороводород, оксид углерода, водород и фтор.
В соответствии с другой особенностью изобретения создана абразивная прессовка, включающая слой абразивного материала, содержащий катализирующее вещество, постороннее вещество металлической матрицы и, возможно, вторую фазу или фазу связующего, имеющую рабочую поверхность и связанную с подложкой вдоль поверхности раздела, в частности, с подложкой из цементированного карбида; такая абразивная прессовка отличается наличием абразивного слоя, имеющего прилегающий к рабочей поверхности участок с небольшим содержанием катализирующего вещества и постороннего вещества металлической матрицы, который, в частности, является равномерным, и участок с большим содержанием катализирующего вещества и постороннего вещества металлической матрицы.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Основной решаемой проблемой изобретения является удаление из абразивной прессовки материала металлической матрицы, обычно включающего кроме катализирующего вещества, постороннее вещество металлической матрицы, так чтобы получить в основном равномерный слой или участок с небольшим содержанием металлической матрицы или катализирующего вещества.
Следовательно, данное изобретение, в частности, направлено на создание способа удаления металлической матрицы из ПКА или ПКНБ, в результате применения которого толщина обработанного слоя будет равномерной. Так как металлическая матрица типовой абразивной прессовки содержит несколько коррозионно-стойких металлов (таких, как вольфрам) и несколько металлов, подверженных коррозии (таких, как кобальт), в различных количествах, то этот способ должен обеспечить возможность удаления всех этих металлов с одинаковой скоростью, для того чтобы сформировать обработанный слой равномерной толщины.
Для удобства в целях иллюстрации изобретения будет использована абразивная прессовка, имеющая в составе вещества металлической матрицы вольфрам и кобальт. Общеизвестно, что вольфрам вступает в реакцию с галогенами с образованием группы галогенидов вольфрама. Для того чтобы исследовать проблему непостоянства толщины слоя, рассматривалась возможность разработки двухступенчатого способа, при котором вначале с помощью соляной кислоты удаляют кобальт с последующим удалением вольфрама в результате высокотемпературной реакции с источником галогенов. Предполагалось, что двухступенчатый способ необходим, потому что для улетучивания галогенидов кобальта часто требуются высокие температуры, а такие высокие температуры пагубно отразились бы на характеристиках прочности и износа абразивной прессовки. Например, кобальтовый хлорид CoCl2 плавится при 724°С и закипает при 1049°С. В варианте с абразивной прессовкой из поликристаллического алмаза максимальная температура, воздействию которой она может быть подвергнута без повреждения, составляет приблизительно 800°С и то только в нейтральной атмосфере или вакууме, и в течение короткого периода времени. Любой способ удаления металлической матрицы следовало бы осуществлять при температуре намного ниже 800°С, и, таким образом, обработка абразивных прессовок с помощью источника галогенов почти без сомнений привела бы к образованию галогенидов кобальта в твердом или расплавленном виде, которые будут пассивировать или маскировать поверхность металла и замедлять или останавливать процесс удаления металла.
Имея в виду вышесказанное, был опробован способ обработки ПКА газообразным хлором и газообразным хлором, содержащим оксид углерода, в смеси с газообразным аргоном при температуре 600°С, 650°С и 700°С. Результат был неожиданным: были удалены и кобальт, и вольфрам, однако некоторое количество вольфрама осталось. Рентгеновский флуоресцентный анализ показал, что оставшийся вольфрам был соединен с кислородом. Далее испытания проводили при температуре 400°С, 500°С, 600°С и 700°C с помощью газообразного хлора в атмосфере аргона, но на этот раз с помощью газообразного хлористого водорода в качестве источника водорода с целью обеспечить улетучивание всех оксидов вольфрама в виде оксихлоридов вольфрама. Можно также использовать смесь водорода и газообразного хлора, однако такой состав газа необходимо очень тщательно контролировать, чтобы исключить возможность взрыва.
Кроме того, этот способ должен обеспечить возможность улетучивания других возможно присутствующих металлов или соединений металлов. Присутствие этих металлов или соединений металлов может быть следствием твердофазной или жидкофазной диффузии в слой ПКА или ПКНБ из элементов капсулы при контакте со слоем во время прессования (спекания) в условиях ВДВТ. Это могут быть, например, карбиды металлов, таких, как титан, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден и вольфрам, или сами металлы.
Некоторые присутствующие соединения металлов могут образовывать пассивированные участки или слои, и этот способ должен также обеспечить возможность их удаления. Такими соединениями являются, например, оксиды или карбиды вольфрама, кобальта или конструкционные материалы элементов капсулы. Один из примеров, как этим способом можно удалить оксиды вольфрама: следует добавить источник водорода, например, газообразный хлористый водород, который вступает в реакцию с оксидами вольфрама с образованием летучих оксихлоридов вольфрама.
Было установлено, что при обработке абразивной прессовки при температурах 300-800°С, предпочтительно 650-700°С, в газообразной среде, содержащей 0,1%-100% хлора, а предпочтительно, 10%-20% хлора, с использованием газообразного аргона для баланса, можно получить в основном равномерный участок или слой материала, который по существу не содержит вещества металлической матрицы.
Для повышения степени удаления металлической матрицы, например, путем удаления всех оксидов вольфрама, все еще присутствующих в слое или на участке, можно, по выбору, использовать источник водорода, например газообразный хлористый водород, или восстановительный газ, например оксид углерода, в количествах 0,1%-99,9%, а предпочтительно, 10%-20%. Можно еще использовать соль галогенида аммония, которая в варианте с хлоридом аммония при температуре разлагается с образованием газообразного азота, газообразного водорода и газообразного хлора. В этом случае последние два при температуре могут вступать в реакцию с образованием газообразного хлористого водорода. В случае использования газообразного водорода необходимо принять меры во избежание образования взрывчатых смесей с газообразным хлором. Например, невзрывоопасная смесь должна иметь предельное содержание хлора 0-3,5%, а водорода 0-2%, остальное - инертный газ, например аргон.
При осуществлении предлагаемого в данном изобретении способа на абразивные прессовки ПКА или ПКНБ вначале наносят маскировочное покрытие для маскирования всех участков, которые должны остаться без изменения. Примером обработки с нанесением маскировочного покрытия является нанесение покрытия способом электроосаждения сплава инконель на цементированный карбид вольфрама и/или на предназначенную для этого поверхность ПКА или ПКНБ.
Абразивные прессовки помещают в камерную печь в кварцевой трубе. Трубу продувают аргоном при комнатной температуре, затем герметизируют и повышают температуру со скоростью, например, 10°С/мин в потоке аргона до тех пор, пока не будет достигнута требуемая температура.
При температуре включают подачу химически активных газов и поддерживают скорость потока, например, 900 мл/мин (при температуре 25°С и давлении, равном 1 атмосфере) в течение реакции, продолжительность которой обычно составляет 1 час, но может составлять от 15 минут до 12 часов и более в зависимости от состава газа, температуры и требуемой глубины удаления материала металлической матрицы.
При завершении реакции подачу химически активных газов выключают и медленно охлаждают печь в потоке аргона.
Маскирующий агент может быть удален путем шлифования или любым другим подходящим способом. Если выбран соответствующий маскирующий агент, то, возможно, не потребуется удалять его до применения абразивной прессовки.
Хотя для удобства особое внимание было уделено газообразному хлору и газообразным средам, содержащим ионы хлора, настоящее изобретение включает и другие галогенсодержащие газы и ионы галогенидов.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ не только решает проблему непостоянства термостойкого слоя, но и является более быстрым (чем, например, электрические или гальванические способы), уменьшает образование сточных вод (по сравнению, например, со способом кислотного травления) и в ряде случаев является менее опасным (по сравнению, например, со способом, в котором используется фтористоводородная/азотная кислота).
Данное изобретение будет теперь рассмотрено более подробно со ссылкой на не ограничивающие примеры, приведенные ниже.
Пример 1: использование газообразного хлора
Абразивную прессовку из поликристаллического алмаза с Co-WC-подложкой помещали в кварцевой трубе внутрь камерной печи и продували трубу газообразным аргоном. Температуру повышали до 700°С со скоростью 10°С/мин. После достижения конечной температуры в трубу в течение 1 часа подавали газовую смесь, содержащую 80% аргона и 20% хлора, со скоростью 900 мл/мин. Затем подачу газов отключали и охлаждали печь в атмосфере газообразного аргона. Абразивную прессовку извлекали из трубы, обрабатывали резанием и полировали, для того чтобы лучше было видно поперечное сечение слоя поликристаллического алмаза, и с помощью растрового электронного микроскопа измеряли глубину удаления материала металлической матрицы из слоя поликристаллического алмаза.
Эту операцию повторяли еще для двух абразивных прессовок, устанавливая конечную температуру соответственно 650°С и 600°С.
Результаты показали едва заметный слой, очищенный от металлической матрицы, по истечении 1 часа при 600°С, хорошо просматривающийся очищенный слой по истечении 1 часа при 650°С и слой, очищенный на большую глубину, спустя 1 час при 700°С. Средняя толщина очищенного слоя по истечении 1 часа при 700°С составляла 246 мкм при стандартном (среднеквадратичном) отклонении 64 мкм от края до края абразивной прессовки. Соотношение кобальт: вольфрам: кислород изменилось с 54:18:29 до обработки газами до 24:28:49 после обработки газами; это указывает на то, что преимущественно был удален кобальт, а не вольфрам, и что в прессовке остался кислород.
Пример 2: использование газовой смеси оксид углерода/хлор
Затем проводилась такая же операция, как в примере 1, за исключением того, что газовая смесь, подаваемая в трубу при температуре, содержала 20% оксида углерода, 20% хлора и 60% аргона. По истечении 1 часа при 600°С очищенный слой был едва заметным, а при 650°С он также хорошо просматривался. При обработке в течение 1 часа при 700°С средняя толщина очищенного слоя составляла 314 мкм при стандартном (среднеквадратичном) отклонении 33 мкм от края до края прессовки. Соотношение кобальт: вольфрам: кислород изменилось с 58:18:24 до обработки газами до 22:37:41 после обработки газами; это указывает на то, что также преимущественно был удален кобальт, а не вольфрам, и что в прессовке остался кислород.
Пример 3: использование газовой смеси хлор/хлористый водород
Затем проводилась такая же операция, как в примере 1, за исключением того, что газовая смесь, подаваемая в трубу при температуре, содержала 20% хлора, 20% хлористого водорода и 60% аргона. В этом примере газообразный хлористый водород получали в результате барботирования аргона через концентрированный раствор соляной кислоты. Вследствие этого в трубу также поступало некоторое количество водяного пара. При обработке в течение 1 часа при 700°C средняя толщина очищенного слоя составляла 133 мкм при стандартном (среднеквадратичном) отклонении 10 мкм от края до края прессовки, что указывает на то, что проблема непостоянства в значительной степени решена. Соотношение кобальт: вольфрам: кислород изменилось с 59:28:14 до обработки газами до 22:52:26 после обработки газами; это указывает на то, что также преимущественно был удален кобальт, а не вольфрам, и что в прессовке остался кислород.
Пример 4: использование газовой смеси безводной соляной кислоты и хлора
Затем проводилась такая же операция, как в примере 1, за исключением того, что газовая смесь, подаваемая в трубу при температуре, содержала 20% хлора, 20% хлористого водорода и 60% аргона. В этом примере газообразный хлористый водород получали из баллона с сухим газообразным хлористым водородом. При обработке в течение 1 часа при 700°С средняя толщина очищенного слоя составляла 663 мкм при стандартном (среднеквадратичном) отклонении 8 мкм от края до края прессовки, что указывает на то, что проблема непостоянства в значительной степени решена, а также увеличена скорость удаления. Соотношение кобальт: вольфрам: кислород изменилось с 53:35:12 до обработки газами до 20:27:53 после обработки газами; это указывает на удаление и кобальта, и вольфрама.
Пример 5: использование газовой смеси безводного хлористого водорода и хлора в течение длительного времени
Затем проводилась такая же операция, как в примере 4, за исключением того, что в этом примере абразивная прессовка не имела Co-WC подложки. Обработку газами проводили в течение 1 часа, 6 часов и 12 часов. Результаты показаны на кривой, представленной на фиг.1. Уменьшение глубины очищения по прошествии длительного времени объясняется регулированием скорости диффузии в абразивной прессовке. В абразивных прессовках наблюдали слой с двойным очищением, что объясняли небольшим различием скоростей удаления кобальта и вольфрама. Предполагается, что путем регулирования соотношения хлора и хлористого водорода в газовой смеси, эти скорости удаления можно сделать равными, чтобы исключить образование слоя с двойным очищением.
Сравнительные примеры
Представленные ниже сравнительные примеры приведены для иллюстрации степени непостоянства, которую можно наблюдать в прессовке при использовании обычного способа кислотного выщелачивания. Десять спеченных абразивных прессовок ПКА подвергали обычному кислотному выщелачиванию в кипящей 16%-ной соляной кислоте в течение некоторого периода времени. После этого их разрезали, чтобы показать поперечное сечение слоя, из которого удалена металлическая матрица, и с помощью растрового электронного микроскопа измеряли толщину слоя у каждой боковой стенки, а также с левой стороны, в середине и с правой стороны.
Результаты этих измерений графически представлены на фиг.2, где места измерений указаны буквами SW (боковая стенка) - L (левая сторона) - С (середина) - R (правая сторона) - SW (боковая стенка).
Для облегчения сравнения глубина выщелачивания в каждой точке измерения выражена в относительных единицах в виде процента от максимальной глубины выщелачивания, полученной для образца путем измерения. Таким образом, в образце 1 результат измерения в середине указан как 89% максимальной глубины выщелачивания для образца 1, полученной путем измерения у левой боковой стенки. Очевидно, что в этих абразивных прессовках равномерность глубины выщелачивания явно отсутствует.
Затем предлагаемый в данном изобретении способ, описанный (выше) в примере 3, применяли для выщелачивания нескольких режущих инструментов, обозначенных как режущие инструменты А, В, С, D и Е. Результаты этих процессов обработки представлены на фиг.3, из которой очевидно, что в этих абразивных прессовках имеется существенное улучшение равномерности глубины выщелачивания.

Claims (11)

1. Способ обработки абразивной прессовки, имеющей рабочую поверхность, при котором осуществляют контактирование рабочей поверхности или прилегающего к рабочей поверхности участка абразивной прессовки с галогенсодержащим газом или газообразной средой, содержащей источник ионов галогенидов, для удаления катализирующего вещества и любого постороннего вещества металлической матрицы абразивной прессовки с участка абразивной прессовки, прилегающего к рабочей поверхности.
2. Способ по п.1, в котором контактирование рабочей поверхности или прилегающего к ней участка осуществляют при температуре приблизительно 800°С или ниже.
3. Способ по п.1 или 2, в котором контактирование рабочей поверхности или прилегающего к ней участка осуществляют при температуре от приблизительно 300°С до приблизительно 800°С.
4. Способ по п.3, в котором контактирование рабочей поверхности или прилегающего к ней участка осуществляют при температуре от приблизительно 650°С до приблизительно 700°С.
5. Способ по п.1, в котором абразивная прессовка включает поликристаллический алмаз (ПКА) или поликристаллический кубический нитрид бора (ПКНБ).
6. Способ по п.5, в котором абразивная прессовка включает слой ПКА или ПКНБ, связанный с металлической матрицей, включающей катализатор-растворитель, постороннее вещество металлической матрицы и, возможно, вторую фазу или фазу связующего.
7. Способ по п.5, в котором абразивную прессовку из ПКА или ПКНБ изготавливают в процессе при высоком давлении и высокой температуре.
8. Способ по одному из пп.1-7, в котором галогенсодержащим газом или упомянутой газообразной средой являются газ или газы, выбранные из группы, включающей хлор, хлористый водород, фтороводород, оксид углерода, водород и фтор.
9. Способ по одному из пп.1-7, в котором галогенсодержащий газ или газообразная среда содержит источник водорода.
10. Способ по п.9, в котором галогенсодержащий газ или газообразная среда содержит газообразный хлор и газообразную хлористоводородную кислоту или газообразный водород.
11. Способ по п.9, в котором галогенсодержащий газ или газообразную среду получают путем разложения соли галогенида аммония.
RU2008118497/02A 2005-10-14 2006-10-12 Способ изготовления модифицированной абразивной прессовки RU2418673C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2005/08347 2005-10-14
ZA200508347 2005-10-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008118497A RU2008118497A (ru) 2009-11-20
RU2418673C2 true RU2418673C2 (ru) 2011-05-20

Family

ID=37698049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008118497/02A RU2418673C2 (ru) 2005-10-14 2006-10-12 Способ изготовления модифицированной абразивной прессовки

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7909900B2 (ru)
EP (1) EP1960158B1 (ru)
JP (1) JP4971339B2 (ru)
CN (1) CN101304843B (ru)
AT (1) ATE425844T1 (ru)
CA (1) CA2624490A1 (ru)
DE (1) DE602006005844D1 (ru)
RU (1) RU2418673C2 (ru)
WO (1) WO2007042920A1 (ru)
ZA (1) ZA200802970B (ru)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7036611B2 (en) 2002-07-30 2006-05-02 Baker Hughes Incorporated Expandable reamer apparatus for enlarging boreholes while drilling and methods of use
GB2408735B (en) 2003-12-05 2009-01-28 Smith International Thermally-stable polycrystalline diamond materials and compacts
US7647993B2 (en) 2004-05-06 2010-01-19 Smith International, Inc. Thermally stable diamond bonded materials and compacts
US8197936B2 (en) 2005-01-27 2012-06-12 Smith International, Inc. Cutting structures
GB2438319B (en) 2005-02-08 2009-03-04 Smith International Thermally stable polycrystalline diamond cutting elements and bits incorporating the same
US7918293B1 (en) 2005-03-09 2011-04-05 Us Synthetic Corporation Method and system for perceiving a boundary between a first region and a second region of a superabrasive volume
US7726421B2 (en) 2005-10-12 2010-06-01 Smith International, Inc. Diamond-bonded bodies and compacts with improved thermal stability and mechanical strength
US7864919B1 (en) 2005-10-18 2011-01-04 Smith International, Inc. Nondestructive method of measuring a region within an ultra-hard polycrystalline construction
US7616734B1 (en) 2006-05-09 2009-11-10 Smith International, Inc. Multi-step method of nondestructively measuring a region within an ultra-hard polycrystalline construction
US8066087B2 (en) 2006-05-09 2011-11-29 Smith International, Inc. Thermally stable ultra-hard material compact constructions
US8002859B2 (en) 2007-02-06 2011-08-23 Smith International, Inc. Manufacture of thermally stable cutting elements
US7942219B2 (en) 2007-03-21 2011-05-17 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability
US8499861B2 (en) 2007-09-18 2013-08-06 Smith International, Inc. Ultra-hard composite constructions comprising high-density diamond surface
US7980334B2 (en) 2007-10-04 2011-07-19 Smith International, Inc. Diamond-bonded constructions with improved thermal and mechanical properties
US8627904B2 (en) 2007-10-04 2014-01-14 Smith International, Inc. Thermally stable polycrystalline diamond material with gradient structure
US9297211B2 (en) 2007-12-17 2016-03-29 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond construction with controlled gradient metal content
US8083012B2 (en) 2008-10-03 2011-12-27 Smith International, Inc. Diamond bonded construction with thermally stable region
US8535400B2 (en) * 2008-10-20 2013-09-17 Smith International, Inc. Techniques and materials for the accelerated removal of catalyst material from diamond bodies
GB0903344D0 (en) 2009-02-27 2009-04-08 Element Six Ltd Polycrysalline diamond element
GB0903822D0 (en) 2009-03-06 2009-04-22 Element Six Ltd Polycrystalline diamond body
GB0903826D0 (en) 2009-03-06 2009-04-22 Element Six Production Pty Ltd Polycrystalline diamond element
GB2480219B (en) 2009-05-06 2014-02-12 Smith International Cutting elements with re-processed thermally stable polycrystalline diamond cutting layers,bits incorporating the same,and methods of making the same
WO2010129813A2 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Smith International, Inc. Methods of making and attaching tsp material for forming cutting elements, cutting elements having such tsp material and bits incorporating such cutting elements
EP2432963B1 (en) 2009-05-20 2017-10-11 Smith International, Inc. Cutting elements, methods for manufacturing such cutting elements, and tools incorporating such cutting elements
WO2010148313A2 (en) 2009-06-18 2010-12-23 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond cutting elements with engineered porosity and method for manufacturing such cutting elements
US20120151847A1 (en) 2010-12-21 2012-06-21 Ladi Ram L Protective system for leaching polycrystalline diamond elements
GB201021729D0 (en) 2010-12-22 2011-02-02 Element Six Production Pty Ltd Cutting element
US9366090B2 (en) 2011-02-10 2016-06-14 Smith International, Inc. Kerfing hybrid drill bit and other downhole cutting tools
US9347275B2 (en) 2011-06-22 2016-05-24 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with core fragmentation feature
US8864858B1 (en) * 2011-12-13 2014-10-21 Us Synthetic Corporation Methods of fabricating a polycrystalline diamond compact including gaseous leaching of a polycrystalline diamond body
US8969833B1 (en) 2011-12-16 2015-03-03 Us Synthetic Corporation Method and system for perceiving a boundary between a first region and a second region of a superabrasive volume
GB201122434D0 (en) * 2011-12-29 2012-02-08 Element Six Abrasives Sa Method of processing polycrystalline diamond material
US9493991B2 (en) 2012-04-02 2016-11-15 Baker Hughes Incorporated Cutting structures, tools for use in subterranean boreholes including cutting structures and related methods
US8961630B2 (en) 2012-05-04 2015-02-24 Baker Hughes Incorporated Methods of forming cutting elements by removing metal from interstitial spaces in polycrystalline diamond
GB2528740B (en) * 2012-11-07 2018-02-07 Nat Oilwell Varco Lp Systems and methods for vapor pressure leaching polycrystalline diamond cutter elements
WO2014106163A2 (en) 2012-12-31 2014-07-03 National Oilwell Varco, L.P. Apparatus and methods for high pressure leaching of polycrystalline diamond cutter elements
US9878957B2 (en) * 2015-06-30 2018-01-30 Halliburton Energy Services, Inc. Catalyst material extraction from polycrystalline diamond tables
CN114150364B (zh) * 2021-12-03 2023-10-27 长安大学 一种金刚石表面改性的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1598837A (en) * 1977-02-18 1981-09-23 Gen Electric Temperature resistant abrasive compact and method for making same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4224380A (en) 1978-03-28 1980-09-23 General Electric Company Temperature resistant abrasive compact and method for making same
JPH0288782A (ja) * 1988-09-27 1990-03-28 Hitachi Ltd ダイヤモンドコーテイング部材の製造法
JP3814841B2 (ja) * 1995-07-06 2006-08-30 住友化学株式会社 金属酸化物粉末の製造方法
US5728227A (en) * 1996-06-17 1998-03-17 General Electric Company Method for removing a diffusion coating from a nickel base alloy
JP3129232B2 (ja) * 1997-05-08 2001-01-29 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US6592985B2 (en) 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
CN1620491A (zh) 2002-02-20 2005-05-25 六号元素(控股)公司 涂覆的金刚石颗粒
CN1922382B (zh) * 2003-12-11 2010-12-08 六号元素(控股)公司 多晶金刚石磨蚀元件

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1598837A (en) * 1977-02-18 1981-09-23 Gen Electric Temperature resistant abrasive compact and method for making same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1960158B1 (en) 2009-03-18
ATE425844T1 (de) 2009-04-15
JP2009511744A (ja) 2009-03-19
CN101304843A (zh) 2008-11-12
US7909900B2 (en) 2011-03-22
RU2008118497A (ru) 2009-11-20
ZA200802970B (en) 2009-11-25
CA2624490A1 (en) 2007-04-19
CN101304843B (zh) 2013-01-09
WO2007042920A1 (en) 2007-04-19
EP1960158A1 (en) 2008-08-27
JP4971339B2 (ja) 2012-07-11
DE602006005844D1 (de) 2009-04-30
US20090139150A1 (en) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2418673C2 (ru) Способ изготовления модифицированной абразивной прессовки
US5266236A (en) Thermally stable dense electrically conductive diamond compacts
US4636253A (en) Diamond sintered body for tools and method of manufacturing same
EP0230926B1 (en) Re-sintered boron-rich poly-crystalline cubic boron nitride and method for making same
EP2087144B1 (en) Process for the refurbishing of a sputtering target
KR20100027146A (ko) 코팅된 다이아몬드
JP6744014B2 (ja) 立方晶窒化硼素多結晶体及びその製造方法
EP0460306A1 (en) Fabricating fracture-resistant diamond and diamond composite articles
KR20050072753A (ko) 소결 지지된 다결정성 다이아몬드 압분체의 제조방법
GB2499092A (en) Leaching material from a polycrystalline diamond body
KR102605373B1 (ko) 입방정 질화붕소 소결체, 그것을 포함하는 절삭 공구, 및 입방정 질화붕소 소결체의 제조 방법
JP2010208942A (ja) 高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体およびその製造方法
JP3472630B2 (ja) 切削工具用立方晶窒化ほう素燒結体及び切削工具
JP2710287B2 (ja) 工具用多結晶ダイヤモンド
JPH04146007A (ja) 多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法
JPH0679504A (ja) 多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法
KR102472999B1 (ko) Pcbn 소결 콤팩트
SU1528727A1 (ru) Способ рекуперации алмазов
EP0706850A1 (en) Brazable cobalt-containing CBN compacts
JP2001025971A (ja) ダイヤモンド研磨用砥石及びダイヤモンド研磨方法並びにダイヤモンド研磨加工体
JPH0592307A (ja) ダイヤモンド多結晶体切削工具およびその製造方法
JPH08301661A (ja) 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途
JPH07291735A (ja) 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途
Radchenko et al. Structural traits of destruction of tungsten base cathode materials
JPH07291733A (ja) 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141013