Алмазна промисловість

АЛМА́ЗНА ПРОМИСЛО́ВІСТЬ — галузь виробництва з виготовле­н­ня порошків і полікри­сталів синтетичних алмазів, а також алмазних інструментів та алмазоподібних абразивних матеріалів і виробів з них різного при­значе­н­ня. Початок створе­н­ня великомас­штаб. А. п. як галузі індустр. виробництва в Україні поклала діяльність Надтвердих матеріалів, інституту (ІНМ) ім. В. Бакуля НАНУ (Київ). Створ. 1961, ін­ститут роз­робив ефективну пром. технологію синтезу алмазів уже через 9 місяців після перших успішних лаборатор. дослідів рос. учених у Москві з пере­творе­н­ня графіту на алмаз (різні форми існува­н­ня вуглецю) під дією надвисоких тисків (4–10 ГПа) при високотемператур. на­гріван­ні (1450– 2000 К) в спец. пресових установках. Алмазне виробництво — це понад 40 технол. процесів. Осн. продукти алмаз. виробництва: алмазні монокри­стали роз­міром 2–10 мм, що за­стосовуються для прецизійної обробки, у ювелір. промисловості, електроніці, медицині; високоміцні монокри­сталічні алмазні шліфпорошки роз­міром менше 500 мкм — для різа­н­ня, свердлі­н­ня природ. каменю, бетону, скла, кераміки, виготовле­н­ня бурового інструменту тощо; міцні алмазні та алмазні полікри­сталічні шліфпорошки роз­міром менше 200 мкм — для виготовле­н­ня різного інструменту на метал. звʼязці; алмазні шліфпорошки під­вищеної крихкості роз­міром менше 300– 100 мкм — для шліфува­н­ня, полірува­н­ня твердого сплаву, металу, кераміки, скла, виготовле­н­ня паст; алмазні мікропорошки роз­міром менше 60 мкм — для доводки і полірува­н­ня загартованих сталей, сплавів, кераміки, корунду, алмазу та ін. матеріалів; алмазні субмікропорошки роз­міром менше 1 мкм — для надтонкої доводки і полірува­н­ня різних матеріалів; наноалмази роз­міром менше 100 нм — для виготовле­н­ня композиц. матеріалів, електрохім. покрит­тів, присадок до індустр. і мотор. мастил та ін.; алмазно-твердо­сплавні пластини — для оснаще­н­ня доліт, коронок, пилок, різців для точі­н­ня різних матеріалів, чистової обробки алюмінію і його сплавів, ін. кольор. металів; алмазний композиц. термо­стійкий матеріал — для виготовле­н­ня вставок, які використовують у буровому і правлячому інструменті; шліф. порошки, мікропорошки і полікри­стали кубіч. нітриду бору — для обробки загартов. і легов. сталей і чавунів, жароміц. хромо-нікелевих сплавів, наплавлених і напилених покрит­тів та ін. Сировиною для скла­да­н­ня реакційних чарунок з корис. обʼємом від 2 до 1000 см³ служать вуглец. матеріали (графіти) та металеві пластини, стружка чи порошки з багатьох пере­хід. металів: заліза, кобальту, нікелю, рутенію, родію, хрому, танталу, марганцю та ін. Від­кри­т­тя можливості за­стосува­н­ня для реал. синтезу алмазу суміші графіту з частками метал. сплавів належить вченому О. Лейпунському (1939); той самий принцип лежить в основі всіх реал. процесів синтезу алмазу, за­пропонованих незалежно у Швеції (1952), США (1953), Росії (1960). Понад 200 р. у світі ви­вчали природу алмазу, шукаючи можливості його синтезу за рахунок фазового пере­творюва­н­ня вуглецю. Над цим працювали найви­значніші вчені різних країн (І. Ньютон, А. Лавуазьє, М. Фарадей, М. Ломоносов, А. Муас­сан), а також укр. учений В. Каразин, засн. Харків. університету. Вина­йде­н­ня реал. способу синтезу алмазів у серед. 20 ст. сталося завдяки по­єд­нан­ню результатів багатьох наук: фізики та механіки твердого тіла, фіз. хімії, фізики високих тисків, хім. термодинаміки й ін. Подальший роз­виток пром. технології у напрямку вирощува­н­ня великих алмаз. кри­сталів, формува­н­ня полікри­стал. структур із за­даними властивостями, алмаз. композитів на металевих, кераміч., органіч. вʼяжучих зумовлений подальшими наук. роз­робками. В них укр. науці належить одне з провід. місць у світі (див. Алмаз) поряд із центрами Великої Британії (Де Бірс), США (Дженерал Електрик), Японії (Сумітомо Електрик).

В Ін­ституті надтвердих матеріалів склалася наук. школа (М. Новиков, О. Шульженко, В. Пере­вертайло, В. Туркевич, Г. Богатирьова, О. Боримський); створ. чимало про­гресивних технологій алмаз. виробництва, продуктами його є понад 70 марок порошків із роз­міром зерен від часток до сотень мкм, що характеризуються високим показником опору руйнуван­ню при статичному навантажен­ні (шліфувальні порошки АС2, АС4, АС6, АС15, АС32 й далі до АС200, мікропорошки АСМ, АСН з роз­міром часток менше 60 мкм та субмікропорошки з роз­міром часток менше 1 мкм). Ультрадис­персні порошки мають роз­мір часток від одного до десятків нанометрів. Промислово освоєними є алмазні полікри­стали та алмазні композити типу Славутич, Твесали. В них частинки від­повід­но природ. чи синтет. алмазів вміщені у твердо­сплавну матрицю (WС-Со). Більшість промислово освоєних марок алмаз. продуктів, створ. вченими ІНМ, захищена сотнями автор. свідоцтв, патентами України та зарубіж. країн: РФ, Японії, США, Німеч­чини, Англії, Бельгії. Основу алмаз. виробництва складають методи статич. синтезу в потуж. прес. установках, вибухового синтезу в під­рив. камерах чи в полігон. при­строях, епітаксіального синтезу кри­сталіч. агрегатів та осадже­н­ня тонкоплівкових алмазних чи алмазоподіб. аморфних або кри­сталіч. структур з іонізованої вуглецево-водневої плазми в попередньо вакуумованих камерах. Метод статич. синтезу є провід­ним і становить основу виробництва майже 90 % алмаз. продукції в Україні, США, Пд.-Афр. Респ., Пд. Кореї, Німеч­чині. У наук.-тех. комплексі ІНМ силами науковців, технологів, кон­структорів, виробничників роз­роблено, ви­пробувано та впроваджено у виробництво сотні машин, механізмів, приладів, технол. систем устаткува­н­ня для алмаз. виробництва. За технологіями ІНМ створено 6 заводів у СРСР та під­приємства в Болгарії, Білорусі. Заг. випуск порошків синтет. алмазів у 80-х рр. досяг 400 млн каратів (80 т), що дорівнювало заг.-світ. вироб-ву (без СРСР); за номенклатурою та якістю високоабразив. алмаз. продуктів було досягнуто світ. рівня. Продукція алмаз. виробництва повністю забезпечувала потреби 10 тис. під­приємств різних галузей. Це від­крило можливості екс­порту алмаз. продукції та усунуло потребу в її імпорті. Найбільші алмазні заводи України працюють у Києві, Полтаві, Львові, Бориславі. Вони забезпечують потреби промисловості України та роблять можливим роз­шире­н­ня екс­порту алмаз. продукції у десятки країн світу обсягом до 160 млн каратів (32 т) на рік. А. п. України — високотехнол. галузь, побудована на влас. наук.-тех. потенціалі, що забезпечує потреби економіки України в алмаз. інструментах. А. п. України дає змогу випускати широкий асортимент надтвердих матеріалів, зокрема кубіч. нітрид бору, алмазні твердо­сплавні пластини, кіборит та інші.

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю