ПОЛІПШЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЛМАЗНОГО ШЛІФУВАЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ МОДИФІКАЦІЄЮ ПОВЕРХНІ ЗЕРЕН СИНТЕТИЧНИХ АЛМАЗІВ

В. Лавріненко; О. Бочечка; В. Полторацький; В. Смоквина; В. Солод

doi:10.15407/scine20.01.003

Автор(и)

В. Лавріненко Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0003-2098-7992
О. Бочечка Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0002-5728-891X
В. Полторацький Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0002-3569-8512
В. Смоквина Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0002-4181-7274
В. Солод Дніпровський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України https://orcid.org/0000-0002-7516-9535

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine20.01.003

Ключові слова:

алмазний шліфувальний інструмент, поверхня зерен синтетичного алмаза, окислення алмаза, модифікування поверхні алмаза, насичений розчин, ізотермічний метод, оксиди, хлориди, експлуатаційні характеристики шліфувального інструменту

Анотація

Вступ. Підприємствам машинобудування України потрібен високоефективний алмазний шліфувальний інструмент. Для його ефективного використання необхідним є застосування в ньому порошків синтетичного алмаза високої якості з поліпшеними експлуатаційними характеристиками.
Проблематика. У шліфувальному інструменті застосовують синтетичні алмази, одним з недоліків яких є схильність до окислення за умов високих температур, які можуть виникати при високопродуктивному шліфуванні сучасних важкооброблюваних матеріалів.
Мета. Дослідження можливостей поліпшення експлуатаційних характеристик алмазного шліфувального інструменту спрямованою модифікацією поверхні зерен синтетичних алмазів.
Матеріали й методи. Модифікування поверхні алмазних порошків марок АС6—АС20 здійснювали ізотермічним методом рідинно-фазного нанесення з насичених розчинів на поверхню алмазів як термостійких оксидів (В₂О₃, Al₂O₃), хлоридів (СаСl₂, NaCl, MgCl₂, FeCl₃), так і їхніх сумішей (В₂О₃ + СаСl₂, В₂О₃ + NaCl).
Результати. Розроблено базову технологію формування термостабільних зносостійких покриттів на поверхні зерен алмазних шліфпорошків з сумішей розчинних та нерозчинних кисне- (B₂O₃, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, TiO, CaO, ZnO, CeO₂, SnO₂), силікато- (Na₂O(SiO₂)_n), (K₂O(SiO₂)_n) та карбідовмісних (SiC, TiC, B₄C) сполук у різних поєднаннях. Встановлено, що модифікування дозволяє знизити витрати алмазів у кругах при шліфуванні, а найефективнішим є модифікування оксидами B₂O₃ та Al₂O₃. Показано, що модифікація поверхні алмазних зерен комбінацією B₂O₃/Al₂O₃ дозволяє підвищити заповненість матеріалом шорсткої шліфованої поверхні та збільшити її тримальну здатність. Встановлено, що при підвищенні собівартості виготовлення покриття на 9—11 % шляхом модифікування зерен абразиву шліфувальних кругів їхня зносостійкість підвищується вдвічі.
Висновки. Застосування в робочому шарі алмазних кругів таких спрямовано поліпшених алмазних шліфпорошків дозволяє підвищити експлуатаційні характеристики алмазного шліфувального інструменту та збільшити його зносостійкість.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Lavrinenko, V. I., Ilnitskaya, G. D., Sheiko, M. N., Dobroskok, V. L., Ostroverkh, Ye. V., Solod, V. Yu. (2021). Improving the performance characteristics of synthetic diamond for high-precision diamond dressing tool. Sci. innov., 17(6), 72—82. https://doi.org/10.15407/scine17.06.072.

Baoyan Liang, Zhen Dai, Qi Zhang, Wangxi Zhang, Ruĳ ie Zhang, Ying Liu, Jizhou Zhang, Li Ya (2021). Coating of diamond by thermal explosion reaction. Diamond and Related Materialі, 119 (November 2021), 108572. https://doi.org/ 10.1016/j.diamond.2021.108572.

Ukhina, A. V., Dudina, D. V., Bokhonov, B. B., Savintseva, D. V., Samoshkin, D. A., Stankus, S. V. (2022). Morphological features and phase composition of W-containing coatings formed on diamond via its interaction with WO3 . Diamond and Related Materials, 123, 108876. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.108876

Ao Deng, Jing Lu, Dongxu Li, Yanhui Wang. (2021). Exploring the activation energy of diamond reacting with metals and metal oxides by fi rst-principle calculation. Diamond and Related Materials, 118, 108522. https://doi.org/10.1016/ j.diamond.2021.108522.

Dominguez, D., Tiznado, H., Borbon-Nuñez, H. A., Muñoz-Muñoz, F., Romo-Herrera, J. M., Soto, G. (2016). Enhancing the oxidation resistance of diamond powder by the application of Al2 O3 conformal coat by atomic layer deposition. Diamond and Related Materials, 69, 108—113. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2016.08.005.

Kongping Wu, Yong Zhang, Jianli Ma, Zhifen Fu, Changzhao Chen. (2020). Two-dimensional hole gas formed at diamond surface by Al2 O3 /diamond interface engineering. Diamond and Related Materials, 105, 107807. https://doi. org/10.1016/j.diamond.2020.107807.

Naichao Chen, Fasong Ju, Fan Zhou, Shuai Chen, Kun Wei,Ping He. (2021). Growth and characterization of chemical vapor deposition diamond coating incorporated (amorphous carbon with high Raman bands induced by CuO particles. Diamond and Related Materials, 116, 108387. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108387.

Jing Lu, Yongchao Xu, Yunhe Zhang, Xipeng Xu. (2017). The eff ects of SiO2 coating on diamond abrasives in sol-gel tool for SiC substrate polishing. Diamond and Related Materials, 76, 123—131. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2017.05. 003.

Congxu Zhu, Can Cui, Xiwang Wu, Bowen Zhang, Dong Yang, Hongxiao Zhao, Zhi Zheng. (2020). Study on surface modifi cation of diamond particles and thermal conductivity properties of their reinforced metal-based (Cu or Mg) composides. Diamond and Related Materials, 108 (October 2020), 107998. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.107998.

Herrmann, M., Matthey, B., Gestrich, T. (2019). Boron-doped diamond with improved oxidation resistance. Diamond and Related Materials, 92 (February 2019), 47—52. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.12.001.

Youhong Sun, Chi Zhang, Jinhao Wu, Qingnan Meng, Baochang Liu, Ke Gao, Linkai He (2019). Enhancement of oxidation resistance via titanium boron carbide coatings on diamond particles. Diamond and Related Materials, 92 (February 2019), 74—80. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.12.019.

Lavrinenko, V. I., Solod, V. Yu. (2016). Oxidation or oxide materials in the machining zone in superabrasive grinding — a factor of infl uence on the grinding performance. J. Superhard Mater., 38(6), 417—422. https://doi.org/10.3103/S106345761606006X.

Lavrinenko, V. I., Solod, V. Yu., Kashynskyi, I. S., Dobroskok V. L. (2020). Determination of oxides intended for the sur face modifi cation of diamond grains by the functional characteristics. Journal of Superhard Materials, 42(6), 417—422. https:// doi.org/10.3103/s1063457620060064.