AT270428B

AT270428B - Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: AT270428B
Application number: AT825866A
Authority: AT
Original assignee: Scandiamant Ab
Priority date: 1965-09-22
Filing date: 1966-08-31
Publication date: 1969-04-25

Description

Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung
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hältnisses zwischen dem Volumen des geschliffenen Werkstoffes und dem Volumen des Werkstoffes, den die Schleifscheibe während desi Schleifens verloren hat. Es hat sich erwiesen, dass Schleifscheiben mit eingebetteten Diamantkörnern, die gemäss der Erfindung behandelt worden sind, ein weit höheres Schleifverhältnis ergeben als Schleifscheiben mit unbehandelten Diamantkörnem. Es hat sich erwiesen, dass der optimale Bereich zwischen 5 und 20 p liegt. Schichten mit einer Dicke zwischen 10 und 15 sind nachgewiesenermassen besonders günstig für Nassschleifen.

Fig. 1 der Zeichnungen stellt eine erfindungsgemässe Rand-Schleifscheibe dar, und Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Einzelteil der gleichen Schleifscheibe.

Synthetische Diamantkörner mit einer Korngrösse von höchstens 420 1l, vorzugsweise höchstens 1771l, können in verschiedener Weise mit einer metallischen Schicht überzogen werden, wobei der metallische Stoff aus Nickel, Kobalt, Kupfer, Molybdän, Titan, Aluminium oder aus den andern vorstehend aufgezählten Metallen oder wenigstens eines dieser Metalle enthaltenden Legierungen oder Mischungen besteht. Die folgenden Beispiele erläutern, wie solche Schichten zustandegebracht werden können.

Beispiel l : In einem Autoklav unter einer Wasserstoff-Schutzgasatmosphäre und bei einem
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6B10, 300 gllKorngrösse von 88 bis 1051l reduziert ; die Diamanten sind hiebei in der Lösung dispergiert. Der Autoklav ist mit einem Umrührer ausgerüstet, und die Reduktion erfolgt bei einer Temperatur von 160 bis 170 C. Die Reduktion wird durch die Zugabe kleiner Mengen eines Katalysators wie Antrachinon ausgelöst. Die Behandlung wird so lange wiederholt, bis die Dicke der Schicht den gewünschten Wert, z. B. 101l erreicht.

Es folgt ein Beispiel für ein Verfahren, eine Schicht aus mehreren Metallen auf Diamantkörner aufzubringen.

Beispiel 2 : Eine Mischung aus Kobalt und Nickel wird durch Reduktion aus einer ammoniakali- schen Kobaltnickelammoniumsulfatlösung auf Diamantkörner 125 bis 1491l ausgeschieden, wobei letztere mit Palladiumchlorid in gleicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben aktiviert sind. Ein Reaktionsgefäss wird mit einer Lösung gefüllt, die folgende Bestandteile pro Liter aufweist : 300 g (NHSQ, 140 g CoSO,'7HzO, 90 ml konzentriertes wässeriges Ammoniak und Nis4. 6H0, so dass eine Konzentration von 9 g Nickel/l erhalten wird.

In diese Lösung werden die aktivierten Diamantkörner eingeführt und dann wird ihr unter einem Druck von 13, 5 atm, und bei einer Temperatur von 200 bis 2100C Wasserstoff zugeführt. Nach Ablauf von 150 min sind die Diamantkörner mit einer Kobalt-Nickel-Schicht überzogen. Die Schicht hat eine Dicke von 5 u und besteht aus 39, Olo Co und 4, 3% Ni des Diamantgewichts.

Die Diamantkörner können ebenfalls durch chemische Reduktion in anderer Weise mit einem Überzug versehen werden. z. B. durch das "Electroless"-Verfahren, Nachstehend wird ein Beispiel für einen Überzug durch chemische Reduktion dargestellt :
Beispiel 3: 25 Karat. Diamantkörner mit einer Korngrösse von 250 bis 420 p werden in einer aus gleichen Teilen konzentrierter Salpetersäure und Chlorwasserstoff bestehenden Mischung gereinigt und
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Acidität wird mittels CH, COOH auf pH 5 justiert.

Eine andere von den bisher beschriebenen abweichende Methode istelektrolytische Ausscheidung von Metallen. Es folgt ein Beispiel für die Herstellung eines Nickelüberzuges nach diesem Verfahren : Beispiel 4 : Synthetische Diamantkörner von 149 bis 1771l werden zwecks Reinigung in konzen-
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Ausscheidung von Silber aus einer ammoniakalischen Silbernitratlösung und einem Reduktionsmittel versilbert, z. B. laut Brashearim"Handbook ofChemistry and Physics" (Handbuch der Chemie und Physik), 44. Auflage. Die Dicke der erzielten Schicht ist geringer als 0, 25p. Das Versilbern bezweckt, den Dia- mantkörnem elektrische Leitfähigkeit zu vermitteln.

Die Schicht kann molekulare Dicke besitzen, aber sie kann auch einige Zehntels erreichen. 75 Karat der versilberten Diamantkörner werden in eine zylindrische drehbare Trommel getan ; diese enthält eine wässerige Lösung aus NiSC. 6H O (140 g/l), NH4Cl(30 g/l), H3BO3 (30 g/l). Eine Nickelanode wird oberhalb derDiamantkörner angeordnet. während die Kathode mit der die Diamantkörner enthaltenden Trommel leitend verbunden wird. Der Strom wird eingeschaltet und die Stromdichte so geregelt, dass ein Wert von etwa 20 mA/cm2 Fläche der obersten Schicht der der Anode zugewendeten Diamantkörner erhalten wird. Die Trommel dreht sich mit einer

Geschwindigkeit von 1 bis 2 Umdr/min.

Die Elektrolyse wird etwa 24 h lang ausgeführt, darauf werden die Diamantkörner aus der Trommel gehoben, gespült und getrocknet. Die Dicke der Schicht beträgt jetzt etwa 25 ju.

Statt eines Silbertlberzugs kann eine Schicht eines andern leitenden Metalls auf die Diamantkörner aufgebracht werden ; diese Schicht kann ausgeschieden, aufgedämpft oder in sonst einer andern Weise aufgebracht werden. Als Beispiel solcher Schichten können Gold, Metalle der Platingruppe wie Platin oder Palladium, Kupfer, Nickel, Aluminium, Kobalt, Graphit oder andere Metalle mit guter elektrischer Leitfähigkeit genannt werden.

Wenn eine leitende Schicht gemäss der Erfindung verwendet wird, soll diese zweckmässigerweise die Dicke einer Molekularschicht bis zu höchstens 5 p haben, und vorzugsweise in einem Bereiche von molekular bis zu etwa IJL Dicke liegen.

Statt der vorstehend als Beispiel genannten Stromdichte sind andere Werte zulässig, die jedoch mindestens 10 mA/cm Fläche der obersten Schicht der der Anode zugekehrten Diamantkörner beim Aufbringen der äusseren Schicht betragen, wobei die Flüssigkeit vorzugsweise gerührt wird. Diese Werte für
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Die erfindungsgemäss z. B. nach einem der Beispiele behandelten Diamantkörner können z. B. bei der Herstellung von kunststoffgebundenen Schleifscheiben verwendet werden. Eine Schleifscheibe mit Kunststoff als Bindemittel stellt Fig. l dar. Der Diamantteil --14--, welcher der Teil der Schleifscheibe ist, der die kunststoffgebundenen Diamanten enthält, ist etwa 3 mm breit, etwa 6 mm dick und an einer mit einem Loch --16-- versehenen Nabe --15-- befestigt, die aus einem metallischen Material, z. B. einem Leichtmetall, oder aus Bakelit besteht. Ein härtbarer Kunststoff, der ein Füllmittel enthält, wird mitDiamantkömern, die mit einem Überzug bedeckt sind, gemischt, kaltgepresst und dann in einer Form auf eine geeignete Härtungstemperatur erhitzt, bis der Kunststoff gehärtet ist.

Am folgenden Beispiel soll das Verfahren näher erläutert werden.

Ein geeignetes Bindemittel wird aus Phenolharz vom Novolaktyp (1, 2 Mol Phenol pro Mol Formaldehyd) zubereitet ; es enthält 16 Gew.-Teile Hexamethylentetramin und 100 Gew.-Teile Novolak und wird auf 110 C erhitzt, dann zerkleinert und mit einem Füllstoff wie Siliziumkarbid und etwas Calcium-
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mischt. Um eine sogenannte 100-Konzentrations-Diamantschleifscheibe herzustellen, werden metallisch überzogene Diamantkörner in solcher Menge zugegeben, dass ihre Konzentration, als unbehandelte Diamanten gerechnet, 4, 4 Karat/cm* des Diamantteils der Schleifscheibe wird.

Die Mischung wird bei einer Temperatur von etwa 160 C 1/2 h geformt, wobei das Phenolharz gehärtet wird. Die geformte Schleifscheibe wird aus der Form genommen, bei einer Temperatur von 1500C 24 h nachgehärtet und erhält ihre endgültige Gestalt durch maschinelle Bearbeitung.

Andere Phenolharze, z. B. vom Novolak-und Resoltyp, können mit Füllstoffen gemischt und statt des vorstehend genannten Harztyps verwendet werden.

Andere Kunststoff-Bindemittel mit oder ohne Füllstoff lassen sich auch benutzen, z. B. Äthoxylinharze, Polyimide, Alkydharze, ungesättigte Polyesterharze, Silikone. Polybenzinimidazole, Polyamid- imide usw., sowohl wenn die Diamanten für die Fertigung von Schleifscheiben als auch für sonstige kunststoffgebundene Schleifmittel vorgesehen sind. Wird ein Füllstoff benutzt, soll seine Menge 30 bis 850/0, vorzugsweise 40 bis 80 < o, des Gesamtgewichts von Kunststoff und Füllstoff betragen. Ausser Sili- ziumkarbid können auch andere Füllstoffe wie Korund und Borkarbid benutzt werden.

Die Konzentration an Diamanten, als unbehandelte Diamantkörner gerechnet, kann von 1, 0 bis 9,0 Karat, vorzugsweise 2,2 bis 4,4 Karat pro cm'des Diamantteils der Schleifscheibe sein. Ein Karat ist. 0, 2 g.
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mit einer Metallschicht wie z. B. Nickel überzogen und in ein gehärtetes Phenolharz --13-- des vorstehend beschriebenen Novolaktyps eingebettet sind,
Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren und die erfindungsgemässe Schleifscheibe können im Rahmen der nachstehend niedergelegten Patentansprüche in vielfacher Weise abgewandelt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Schleifmittel, dasineinKunststoff-BindemitteleingebetteteDiamantenenthält, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Diamanten mit einer Schicht eines metallischen Materials überzogen sind, <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 bis 15 fl dick ist.

4. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus Nickel besteht.

5. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus Kobalt besteht.

6. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus einem oder mehreren der Metalle, Silber, Kupfer, Molybdän, Titan, Aluminium, Mangan, Kadmiumr Zinn, Zink, Chrom, Wolfram, Eisen und Zirkonium besteht.

7. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dassdie im Schleifmittel enthaltenen Diamanten synthetische Diamanten sind.

8. Schleifmittel nach den Ansprüchen 1 bis 7 in Form einer Schleifscheibe mit einem Nabenteil und einem auf dem Nabenteil befestigten Diamantteil, dadurch gekennzeichnet, dass der Diamant- teil aus einem ringförmigen Körper aus einem Kunststoff besteht, in dem Diamanten eingebettet sind, und dass die Diamanten mit einem Überzug aus einem metallischen Material von einer Dicke von 0, 5 bis 25 fl Uberzogen sind.

9. Schleifmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht 5 bis 20p dick ist.

10. SchleifmittelnachAnspruch8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht 10 bis 15p dick ist.

11. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus Nickel besteht.

12. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus Kobalt besteht.

13. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da durch ge ken n ze ichnet, dass die Überzugsschicht wenigstens in der Hauptsache aus einem oder mehreren der Metalle Silber, Kupfer, Molybdän, Titan, Aluminium, Mangan, Kadmium, Zinn, Zink, Chrom, Wolfram, Eisen und Zirkonium besteht.

14. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Bindemittel ein gehärtetes Phenolharz ist.

15. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Bindemittel ein gehärtetes Novolakharz ist.

16. Verfahren zum Herstellen eines Schleifmittels nach einem der Ansprüche l bis 15, das in ein Kunststoff-Bindemittel eingebettete Diamanten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitende Schicht auf die Diamanten aufgebracht wird, und dass die Überzugsschicht aus metallischem Material auf diese elektrisch leitende Schicht elektrolytisch ausgeschieden wird, wonach die mit der Überzugsschicht aus metallischem Material versehenen Diamanten in das Kunststoff-Bindemittel eingebettet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Überzug versehenen Diamanten mit einem Kunststoff-Bindemittel gemischt werden, und dass die Mischung zu einem ringförmigen Teil geformt wird, wonach dieser ringförmige Teil auf einer Nabe befestigt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamanten in einen mit einer Anode versehenen Elektrolyseapparat eingeführt werden, und dass die Elektrolyse miteiner' Stromstärke von mindestens 10 mA/cm Fläche der obersten Schicht der der Anode zugewendeten Diamantkömer ausgeführt wird.