Повышение требований к режущим инструментам, используемым в разных сферах деятельности, начиная от обработки твёрдых материалов до хирургических операций, в отношении твёрдости, химической инертности и стойкости к износу заставляет совершенствовать существующую технологию производства алмазного инструмента, последовательно приближая эти параметры к характеристикам самого алмаза. Вопрос жизнестойкости инструментов наиболее актуален сегодня в нефтегазодобывающей отрасли, где для бурения скальных пород используются вращательные долота, оснащенные PDC (Polycryиstalline Diamond Cutter) фрезами, которые производят спеканием при чрезвычайно высоких значениях давления и температуры.
В обзоре рассматриваются особенности производства PDC-резцов, их характеристики и ограничения по условиям применения. Стойкость PDC-фрез, цементированных кобальтом, ограничена максимально допустимой температурой 700 оС из-за разницы коэффициентов температурного расширения алмазного абразива и цементирующей связки, а также из-за графитизации алмаза кобальтом. Обзор ориентирован на инженеров, связанных с обработкой твёрдых и абразивных материалов. В нём объединены сведения, представленные в российских и зарубежных публикациях по вопросам технологии производства PDC-резцов и их упрочнения методами, СVD-осаждения поликристаллических алмазных плёнок. В заключение обсуждаются возможности применения СВЧ-реакторов ARDIS-100 и СВЧфакела для CVD-синтеза алмазных покрытий.
Increasing requirements for the cutting tools being used in the different fields of activity from the processing of solid materials down to surgery in respect of hardness, chemical inertness and resistance to wear stimulates evolution of the existing tools technology to approach their parameters near to diamond characteristics. Problem of resilience tools more relevant today in the oil and gas industry, where rotational rock-drilling bits are used. The bits are equipped with the polycrystalline diamond cutters (PDC) that have been sintered at extremely high pressures and temperatures. The review discusses the features of PDC production, their characteristics and limitations of the application. Resistance to wear of PDC cutters cemented with cobalt is limited by the maximum temperature — 700 °C because of the high difference of coefficients of thermal expansion of diamond abrasive and cobalt binder, as well as of diamond graphitization by cobalt.
The paper is dedicated for engineers related to the processing of hard and abrasive materials. Its content combines the information which was gathered among russian and abroad reviews of the PDC production technology, CVD deposition of polycrystalline diamond films, the formation and growth of carbon (diamond) films on non-diamond substrates, processing and methods for preparing the surface for a heterogeneous CVD deposition of diamond. Physical and chemical conditions MPACVD diamond synthesis are shown by the example of homoepitaxial growth of single crystals, considering that each crystal in the continuous polycrystalline diamond film grows like a single crystal in the desired orientation. Finally, most significant achievement of MPACVD technology designed to increase the area of the monocrystalline diamond substrates for use in electronics was jointing of substrates grown from HPHT monocrystalline diamond seeds. Finally, we discuss the possibility of using a microwave reactor Ardis 100 and microwave torch for CVD synthetisis of diamond coatings.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 537.5. Электронные и ионные явления. Разряды. Плазма. Излучения
621.921. Абразивы. Шлифующие и полирующие материалы - eLIBRARY ID
- 24124345