Предварительная обработка алмазного сырья.

Как отмечалось, для технических целей используются мелкие алмазные зерна, имеющие различные дефекты: трещины, наросты, сростки, включения, поры и.т.п. Если такие камни применять в буровом инструменте без предварительной обработки, то они будут разрушаться на забое в процессе бурения и коронка быстро выйдет из строя. Только 4 – 6% добываемых бортов можно применять без обработки, а 95% необходимо обрабатывать.

Применяют следующие виды предварительной обработки алмазного сырья:

1. Избирательное дробление Трещиноватые камни раскалываются по трещинам на более мелкие, но уже без трещин и, следовательно, более прочные, (масса алмазных зерен разгоняется потоком воздуха и ударяется о чугунную плиту с определенной силой, чтобы трещиноватые камни раскалывались, а целые оставались)

2. Овализация. Камни с наростами, неправильной формы сростки, с выступающими удлиненными частями в коронках будут быстро разрушаться и разрушать другие резцы, поэтому алмазным резцам придают наиболее устойчивую наиболее прочную и износостойкую форму – овальную. Для этого зерна алмазов помещают во вращающийся барабан с жидкой средой, где они трутся друг о друга и приобретают овальную форму.

3. Полирование. И необработанные и овализованные природные алмазы имеют неровную или шероховатую поверхность, что снижает их прочность и за счет большего трения увеличивает износ. Для устранения мелких неровностей и шероховатости алмазные зерна полируют – применяется механическое, химическое или газопламенное полирование. При механическом полировании алмазные зерна вращают в барабане с суспензией алмазного порошка, наросты и шероховатость стираются, и поверхность зерен становится гладкой. Химическое полирование происходит в расплаве подогретых солей, газопламенное позволяет сжигать, как бы слизывать выступы и шероховатость. Кроме получения гладкой поверхности при полировании залечиваются микротрещины на поверхности зерен, что дополнительно повышает прочность и износостойкость алмазов.

4. Металлизация. Различными способами на поверхность алмазных зерен наносится тончайший слой металла (обычно меди, входящей в состав матрицы коронки), Это позволяет повысить адгезию и прочно удерживать алмаз в матрице, он как бы припаивается.

5. Гранулирование. При использовании мелких алмазиков в импрегнированных коронках их необходимо равномерно разместить в объеме матрицы. При простом перемешивании алмазиков в порошке твердого сплава, образующего матрицу, алмазы могут оказаться размещенными неравномерно, и это снизит работоспособность коронки. Гранулирование заключается в том, что алмазные зернышки обмазывают клеем (который потом испарится) и смешивают с порошком матрицы, на алмазики налипают частицы порошка, получаются щарики-гранулы, внутри которых алмазное зерно. Весь объем алмазосодержащей части матрицы состоит из таких гранул, которые затем прессуются и пропитываются расплавом меди. Получается идеально равномерное размещение алмазов в матрице. Еще лучше двойное гранулирование, когда поверх порошка твердого сплав наносится слой порошка мельчайших алмазов.

Термообработка - применяются два прямо противоположных вида температурной обработки алмазного сырья: отпуск и криогенная обработка.

6. Отпуск – Известно, что и природные и синтетические алмазы рождаются при огромных давлениях и температурах (более 10000 С^о), поэтому в алмазных кристаллах часто остаются внутренние напряжения. Такие кристаллы могут разрушаться даже при незначительных ударах, Чтобы снять внутренние остаточные напряжения кристаллы нагревают в нейтральной среде (аргон, водород) до температуры 920-940 С^о, и затем медленно остужают. Напряжения снимаются, и прочность алмазов заметно увеличивается.

Криогенная обработка – заметное упрочнение алмазных зерен происходит, если их охладить до температуры – 196 Со, помещая их в жидкий азот. Упрочнение алмазов (и твердого сплава тоже) происходит за счет уплотнения кристаллической решеки.