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. зв’язці; 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. об’ємом 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. в’яжучих 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.

Рекомендована література

1. Бакуль В. Н. и др. Синтетические алмазы в машиностроении. К., 1976;
   Google Scholar Internet
2. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справоч. Москва, 1977;
   Google Scholar Internet
3. Эльбор в машиностроении. Ленинград, 1978;
   Google Scholar Internet
4. Александров В. А. Обработка природного камня алмазным дисковым инструментом. К., 1979;
   Google Scholar Internet
5. Францевич И. Н. Сверхтвердые материалы. К., 1980;
   Google Scholar Internet
6. Захаренко И. П. Основы алмазной обработки твердосплавного инструмента. К., 1980;
   Google Scholar Internet
7. Чистяков Е. М. и др. Инструмент из металлизированных сверхтвердых материалов. К., 1982;
   Google Scholar Internet
8. Гургаль В. И., Манжар В. А. Инструмент из сверхтвердых материалов и его применение: Справоч. Л., 1984;
   Google Scholar Internet
9. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного шлифования. Х., 1985;
   Google Scholar Internet
10. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3 т. К., 1986;
    Google Scholar Internet
11. Галицкий В. Н. и др. Алмазно-абразивный инструмент на металлических связках для обработки твердого сплава и стали. К., 1986;
    Google Scholar Internet
12. Эфрос М. Г., Миронюк В. С. Современные абразивные инструменты. Ленинград, 1987;
    Google Scholar Internet
13. Физико-химия формирования абразивсодержащих материалов инструментального назначения: Сб. науч. тр. К., 1988;
    Google Scholar Internet
14. Шило А. Е. Стеклопокрытия для порошков сверхтвердых материалов. К., 1988;
    Google Scholar Internet
15. Перспективные направления алмазного инструмента в машиностроении: Сб. науч. тр. Москва, 1990;
    Google Scholar Internet
16. Захаренко И. П. и др. Прогрессивные методы абразивной обработки металлов. К., 1990;
    Google Scholar Internet
17. Прогрессивные алмазные инструменты в промышленности: Сб. науч. тр. Москва, 1990;
    Google Scholar Internet
18. Синтетические сверхтвердые материалы в геологоразведочном бурении: Сб. науч. тр. К., 1991;
    Google Scholar Internet
19. Коломиец В. В. Алмазный инструмент фасонного профиля. К., 1992;
    Google Scholar Internet
20. Шульженко А. А. и др. Синтез, спекание и свойства кубического нитрида бора. К., 1993;
    Google Scholar Internet
21. Композиционные материалы на основе алмазов и кубического нитрида бора для изготовления инструмента: Сб. науч. тр. К., 1994;
    Google Scholar Internet
22. Трефілов В. І., Степаненко А. В. Новий термостабільний алмазний полікристалічний матеріал // Доп. НАНУ. 1999. № 8;
    Google Scholar Internet
23. Алмазовмісні композиційні матеріали для виготовлення інструменту: Зб. наук. пр. К., 1999.
    Google Scholar Internet

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю