BG66595B1 - A method for receiving multicomponent multylayer coatings - Google Patents
A method for receiving multicomponent multylayer coatings Download PDFInfo
- Publication number
- BG66595B1 BG66595B1 BG110885A BG11088511A BG66595B1 BG 66595 B1 BG66595 B1 BG 66595B1 BG 110885 A BG110885 A BG 110885A BG 11088511 A BG11088511 A BG 11088511A BG 66595 B1 BG66595 B1 BG 66595B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- nickel
- abrasive
- diamond
- copper
- grains
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретението се отнася до метод за получаване на многокомпонентни, многослойни покрития върху диамантни или върху свръх твърдите модификации на борния нитрид (кубичен и хексагонален). Многослойните, многокомпонентни покрития подобряват адхезионното или химично взаимодействие на абразивните зърна от диамант и борен нитрид при включването им в метална или пластмасова матрица в случаите когато от тях се изработват инструментални абразивни изделия. Произведените инструменти са с повишени експлоатационни показатели.The invention relates to a method for producing multi-component, multilayer coatings on diamond or over-rigid modifications of boron nitride (cubic and hexagonal). Multilayer, multicomponent coatings improve the adhesive or chemical interaction of diamond and boron nitride abrasive grains when incorporated into a metal or plastic matrix when tool abrasives are made from them. The instruments produced have increased performance.
Изобретението се отнася към методите на праховата металургия, както и към процесите на химическо отлагане на покрития чрез редукция във водна среда на разтвори, които съдържат йоните на различни метали, най-често никел, мед, кобалт.The invention relates to methods of powder metallurgy, as well as to the processes of chemical deposition of coatings by reduction in aqueous medium of solutions containing ions of various metals, most commonly nickel, copper, cobalt.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известни са методи за комбинирано химическо и електрохимическо отлагане на мед, на никел или кобалт, както и на комбинация от тях върху диамант с размери на частичките от 0,1 до 0,6 mm. За да се осигури добро механично или химично взаимодействие на покритите диамантни частички с матрицата в която се вграждат, покритието трябва да бъде не по-малко от 55% по маса спрямо теглото на диаманта или един карат 0,2 g трябва да бъде обработен до 0,3 g. Само в този случай метализираните диамантни зърна трудно се изкъртват от металната или пластмасова матрица на абразивния инструмент, което води до повишена работоспособност [1].Methods are known for the combined chemical and electrochemical deposition of copper, nickel or cobalt, as well as combinations thereof on diamond with particle sizes of 0.1 to 0.6 mm. In order to ensure good mechanical or chemical interaction of the coated diamond particles with the matrix in which they are embedded, the coating must be at least 55% by weight relative to the weight of the diamond or one carat of 0.2 g must be processed to 0 , 3 g. Only in this case, metallized diamond beads are difficult to scrape off from the metal or plastic matrix of the abrasive tool, resulting in increased performance [1].
Известни са методи за титанизиране или никелиране на диамантни зърна, като за целта се използва солна баня от натриев и калиев хлориди и калциев карбонат, като процесът на метализирането се осъществява при 850-900°С. Покритията са с дебелина до 1 mm [2].Methods for titanium or nickel plating of diamond beads are known, using a salt bath of sodium and potassium chloride and calcium carbonate for the purpose of metallizing at 850-900 ° C. The coatings are up to 1 mm thick [2].
Известни са методи за метализиране на диамант чрез вакуумно изпаряване на метали, като най-често покритията са от никел, кобалт, титан, силиций. Свръх твърдите модификации на борния нитрид се покриват с титан, който способства за омокряне на зърната от другите метали [3].Methods for metallizing a diamond by vacuum evaporation of metals are known, most commonly the coatings being nickel, cobalt, titanium, silicon. Excessive modifications of boron nitride are coated with titanium, which helps to moisten grains of other metals [3].
Разработен е метод за покриване на кубичен борен нитрид с титан чрез изпаряване във висок вакуум с помощта на електронен сноп на мишена от титан. Методът е използваем и за покриване както на борен нитрид, така и на зърна от диамант. Други метали също могат да бъдат отлагани по този способ.A method has been developed to cover cubic boron nitride with titanium by evaporation in high vacuum using an electron beam of a titanium target. The method is also applicable to cover both boron nitride and diamond grains. Other metals can also be deposited in this way.
Съществуват химически способи за метализиране на зърна от диамант и свръх твърди модификации на борен нитрид. Методът се осъществява с използване на летливи халогенни съединения на титан, силиций, алуминий, волфрам и други съединения, които с помощта на газносител, който е едновременно редуктор, какъвто е водорода се вкарват в предварително вакуумирана камера, в която зърната които се метализират са нагряти до 920+940°С. По този метод се получават по дебелослойни покрития в сравнение с физичните методи на изпарение във вакуум [4].There are chemical methods for metallizing diamond grains and excessively rigid modifications of boron nitride. The process is carried out using volatile halogen compounds of titanium, silicon, aluminum, tungsten and other compounds which are introduced into a pre-vacuum chamber in which the metallized grains are heated by means of a gas carrier which is simultaneously a reducing agent such as hydrogen. to 920 + 940 ° C. This method produces thick coatings in comparison with the physical methods of evaporation in vacuum [4].
В [5] се описва метод за отлагане на метално покритие върху частици от диамант, или кубичен борен нитрид. Металите, които са способни да образуват химична връзка с частиците на диаманта и кубичния борен нитрид се смесват в прахообразно състояние и се нагряват до температура, близка до температурата на топене на металите .Загряването се извършва в атмосфера, която не действа окислително и не е причина за образуване на връзки между частиците на диаманта и кубичния борен нитрид и покритието.[5] describes a method for depositing a metallic coating on diamond particles or cubic boron nitride. Metals that are capable of forming a chemical bond with diamond particles and cubic boron nitride are mixed in a powder state and heated to a temperature close to the melting point of the metals. Heating is carried out in an atmosphere that is not oxidizing and does not cause to form bonds between the diamond particles and cubic boron nitride and the coating.
Недостатъците на изброените методи са следните:The disadvantages of the listed methods are the following:
- необходимост от съвместяване на химично и електрохимично отлагане на никел, кобалт или мед за получаване на покрития със значителна дебелина, обезпечаваща до 55% нарастване на масата на покривните зърна от свръх твърди материали;- the need to combine chemical and electrochemical deposition of nickel, cobalt or copper to obtain coatings of considerable thickness, providing up to 55% increase in the mass of roofing grains from excess solid materials;
- използването на солни вани е трудоемък, нерентабилен енергийно и икономически процес, резултат от продължителността на нагряване и след това на отстраняване на солите натрупани върху обработваните зърна;- the use of salt baths is a laborious, unprofitable energy and economic process, the result of the duration of heating and then the removal of salts accumulated on the treated grains;
- изпаряването във вакуум на метали като титан, никел, кобалт, мед, силиций и други метали е свързано с използване на скъпа апаратура в която трябва да се включи приспособление раз2- Evaporation of metals, such as titanium, nickel, cobalt, copper, silicon and other metals, in vacuum involves the use of expensive equipment in which a device has to be incorporated.
66595 Bl бъркващо зърната на покриваните свръхтвърди материали диамант и борен нитрид. Същото се отнася и за изпаряването с електронен лъч на метална мишена. Процесите са ниско производителни, обикновено се получават тънки слоеве нанесен върху зърната метал;66595 Bl interfering grains of coated superhard materials diamond and boron nitride. The same applies to electron beam evaporation of a metal target. The processes are low-yielding, typically producing thin layers of grain-coated metal;
- химическите способи за отлагане от газова фаза на метални покрития върху зърна на диамант и свръхтвърдите модификации на борния карбид са по-високо производителни, получават се и по-дебелослойни покрития. За осъществяване на процеса се изисква сложна апаратура, вакуумна химически устойчива камера и помпи, тъй като в процеса се отделя хлороводород;- The chemical methods for depositing gas phase metal coatings on diamond grains and ultra-rigid modifications of boron carbide are more productive, and thick coatings are obtained. Complex apparatus, a vacuum chemically resistant chamber and pumps are required to carry out the process, since hydrogen chloride is released in the process;
- при изброените методи не се получават многокомпонентни покрития, използването на които да се съчетава с матрицата в която се инкорпорират абразивните зърна.- the above methods do not produce multicomponent coatings, the use of which can be combined with the matrix in which the abrasive beads are incorporated.
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Задача на настоящето изобретение е да създаде метод за получаване на многокомпонентни покрития върху свръхтвърди материали като диамант или модификациите на борен нитрид като се избегнат недостатъците на посочените по-горе методи при условия при които процесът на отлагане на многокомпонентни покрития да се осъществява при условия близки до тези при който се получава основната част от абразивните изделия, което прави процесът технологично гъвкав, лесно осъществяван за всеки конкретен случай.It is an object of the present invention to provide a method for producing multicomponent coatings on superhard materials such as diamond or modifications of boron nitride while avoiding the disadvantages of the above methods under conditions whereby the process of depositing multicomponent coatings is carried out under conditions close to those which produce the bulk of the abrasive products, which makes the process technologically flexible, easily carried out on a case-by-case basis.
Задачата на изобретението се решава чрез смесване на зърна на диамант или на свръхтвърдите модификации на борния нитрид с финни прахове, размерите на частичките на които да се най-малко четири до десет пъти по- дребнозърнести. При зърнистост на свръхтвърдите диамантни частички и тези на борния нитрид 0,1 до 0,6 mm праховете с които те се смесват трябва да са със зърнистост 0,06 mm.The object of the invention is solved by mixing diamond grains or ultra-rigid modifications of boron nitride with fine powders, the particle sizes of which are at least four to ten times finer in grain. In the granularity of superhard diamond particles and those of boron nitride 0.1 to 0.6 mm, the powders with which they are mixed must have a grain size of 0.06 mm.
Праховете съдържат карбидообразуващи елементи (хром, титан и др.) когато се работи с диамантни зърна. При работа със свръхтвърдите модификации на борния нитрид прахът съдържа титан. Праховете използвани за нанасяне на многокомпонентни състави върху диамант съдържат освен карбидообразуващ елемент също никел, бор, силиций и желязо. В случаите когато се използва титан праховете съдържат мед и калай.Powders contain carbide-forming elements (chromium, titanium, etc.) when handling diamond grains. When handling ultra-rigid modifications of boron nitride, the powder contains titanium. The powders used for applying multicomponent compositions to diamond contain, in addition to the carbide-forming element, also nickel, boron, silicon and iron. In cases where titanium is used, the powders contain copper and tin.
Добре хомогенизираните смеси от частички на диамант или борен нитрид се спичат без предварително пресоване във вакуум от 1.3 до 0,013 Ра или в атмосфера на водород, аргон или смес от водород и азот. Спичането в зависимост от състава на праха се провежда при 780^820°С при използване на медна композиция или при 880^-900°С когато прахът съдържа никел. В резултат на спичането върху частичките от диамант или борен нитрид се образува слой от сплав от използваната изходна композиция на прахове върху тези многокомпонентни слоеве допълнително се нанасят, в зависимост от предназначението на изработваните инструменти, тънкослойни до 0,008 mm покрития получавани чрез отлагане по химичен начин на никел, кобалт, мед или комбинирани от трите метала слоеве.Well homogenized mixtures of diamond or boron nitride particles are sintered without pre-pressing in a vacuum of 1.3 to 0.013 Pa or in an atmosphere of hydrogen, argon or a mixture of hydrogen and nitrogen. The sintering, depending on the powder composition, is carried out at 780 ^ 820 ° C using a copper composition or at 880 ^ -900 ° C when the powder contains nickel. As a result of diamond or boron nitride particle sintering, a layer of alloy from the starting powder composition used is formed on these multicomponent layers, further depending on the purpose of the fabricated tools, thin-layer up to 0.008 mm coatings obtained by chemical deposition. nickel, cobalt, copper or combined of the three metal layers.
Изобретението, същността на което е описана по-горе притежава следните предимства:The invention, the essence of which is described above, has the following advantages:
- Използването на абразивни материали като диамант и свръхтвърдите модификации на борния нитрид зърната на които са покрити с многокомпонентни слоеве повишават експлоатационните показатели (износоустойчивост, твърдост, понижено съдържание на абразив) на инструментите в които са вложени;- The use of abrasive materials such as diamond and the ultra-rigid modifications of boron nitride grains which are coated with multicomponent layers increase the performance (wear resistance, hardness, reduced abrasive content) of the instruments in which they are embedded;
- Премахната е необходимостта от използване на сложна апаратура за нанасяне на покрития върху свръхтвърди материали инкорпорирани в работната част на абразивни инструменти;- The need to use sophisticated coating equipment on superhard materials incorporated in the working part of abrasive tools has been eliminated;
- Праховете с които се осъществява нанасянето на многослойните покрития са същите в които се инкорпорират обработените абразиви. Използват се и същите съоръжения в които се изработват инструментите;- The powders used for the application of the multilayer coatings are the same as the treated abrasives. The same facilities in which the tools are made are used;
- Допълнителното тънкослойно, химически отложено покритие върху абразивните зърна облекчава преработването на инструмента в началния етап на абразивния процес на отнемане на материал от обработваното изделие.- The additional thin film, chemically deposited coating on the abrasive grains facilitates the processing of the tool at the initial stage of the abrasive process of removing material from the workpiece.
Примери, илюстриращи изобретениетоExamples illustrating the invention
Изобретението намира приложение в практиката на производството на абразивни инструменти.The invention finds application in the practice of manufacturing abrasive tools.
Когато инструментите се изработват чрез горещо пресоване при 2,5.103 до 3,5.103 Ра и 750-850°С.When tools are made by hot pressing at 2.5.10 3 to 3.5.10 3 Pa and 750-850 ° C.
В зависимост от начина на производство на абразивния инструмент и матрицата, в коятоDepending on the production method of the abrasive tool and the matrix in which
66595 Bl ще се вграждат покритите с многокомпонентен слой абразивни зърна се подбира и състава на покритието.66595 Bl will be incorporated coated with a multicomponent layer of abrasive grains to select and composition of the coating.
Към първата група начини за производство:To the first group of production methods:
Пример 1. За изработване на абразивни диамантни инструменти, диамантните зърна с размери от 0,6 до 0,1 mm се смесват с прах с едрина на частичките под 0,06 mm от никел-хромова сплав (примерно хром 12%; бор 2-3%, силиций 3-4%, останалото никел). Смесването е в съотношение 1:1 обемни части прах от сплавта към частичките от свръхтвърдия материал. Сместа се хомогенизира добре и спича при 880+900°С във вакуум 1.3 Ра в продължение на 15 min. След охлаждане спечената смес се раздробява, пресява през сито съответстващо на размера на покритите със сплавта свръхтвърди частички и подлага на химическо помедняване, при което се получава меден слой с дебелина 0,005 до 0,008 mm. Помеднените зърна се влагат в сегменти на медна основа, произвеждани чрез горещо пресоване при 750+800°С и 3.1O3 Ра налягане.Example 1. For the manufacture of abrasive diamond tools, diamond beads with a size of 0.6 to 0.1 mm are mixed with powder with a particle size of less than 0.06 mm from a nickel-chromium alloy (for example chromium 12%; boron 2- 3%, silicon 3-4%, the rest is nickel). The mixing is in a ratio of 1: 1 parts by volume of the powder of the alloy to the particles of the superhard material. The mixture was homogenized well and baked at 880 + 900 ° C in a vacuum of 1.3 Pa for 15 min. After cooling, the sintered mixture is crushed, sieved through a sieve according to the size of the alloy coated solids and subjected to chemical coupling to give a copper layer of 0.005 to 0.008 mm thick. The decayed grains are embedded in copper-based segments produced by hot pressing at 750 + 800 ° C and 3.1O 3 Pa pressure.
Пример 2. В случаите когато се изработват изделия (сегменти, абразивни дискове и др.) от състави с преобладаващо съдържание на кобалт, никел или желязо върху диамантните абразивни зърна се нанася многокомпонентно покритие чрез спичане на диаманта с прах, съдържащ 8^-12% титан, 12+20% калай, останалото мед. Както и в пример 1 размера на частичките на праха от титан, мед и калай трябва да бъде под 0,063 mm. Спичането се осъществява във вакуум 0,013 Ра или в защитна аргонова среда в продължение на 15 min при 780+820°С. Раздробените спекове се пресяват. Зърната от диамант покрити със сплавта от титан-мед-калай се кобалтират или никелират химически, като слоя на допълнителното покритие не е повече от 0,010 mm. Многослойно покритият диамант се смесва с основната метална матрица от която се изработва съответното изделие и спича чрез горещо пресоване при 850°С в графитна матрица при налягане 3.1Ο3 Ра.Example 2. In the case where articles (segments, abrasive discs, etc.) of compositions predominantly containing cobalt, nickel or iron are manufactured, a multicomponent coating is applied to the diamond abrasive grains by grinding the diamond with a powder containing 8 ^ -12% titanium, 12 + 20% tin, the rest is copper. As in Example 1, the particle size of the titanium powder, copper and tin should be less than 0.063 mm. The sintering was carried out in a vacuum of 0.013 Pa or in a protective argon medium for 15 min at 780 + 820 ° C. The crushed specks are sifted. Diamond grains coated with a titanium-copper-tin alloy are cobalted or nickel-plated chemically, with an additional coating layer of not more than 0.010 mm. The multilayer coated diamond is mixed with the main metal matrix from which the corresponding article is made and sintered by hot pressing at 850 ° C in a graphite matrix at a pressure of 3.1 Ο 3 Pa.
Пример 3. Свръхтвърдите модификации на борния нитрид се омокрят трудно от метални композиции на основата на мед или на метали от групата на желязото. За да инкорпорират зърна от кубичен борен нитрид в матрицата от тези метални композиции, частичките трябва да се обработят със сплав на основата на титан-мед калай със съдържание на титан не по-малко от 8%. Както в пример 1 и 2 частичките от борен нитрид се смесват с прах с размери под 0,063 mm със състав 8-^16% титан, калай 10+20%, останалото мед. Добре хомогенизираната смес от борния нитрид и праховете на металната композиция се спичат във вакуум 0.013 Ра при 780+800°С. Спечената смес от прахове се раздробява и пресява през сито съответстващо по размер на покритите с многослойно покритие частички от борен нитрид.EXAMPLE 3 Ultra-rigid modifications of boron nitride are difficult to wet with metallic compositions based on copper or on metals of the iron group. To incorporate cubic boron nitride grains into the matrix of these metal compositions, the particles must be treated with a titanium-copper tin-based alloy with a titanium content of not less than 8%. As in Examples 1 and 2, boron nitride particles were mixed with a powder of size less than 0.063 mm with a composition of 8-4% titanium, tin 10 + 20%, the rest copper. The well-homogeneous mixture of boron nitride and the powders of the metal composition is sanded in a vacuum of 0.013 Pa at 780 + 800 ° C. The sintered powder mixture is crushed and sieved through a sieve corresponding to the size of the multilayered coated boron nitride particles.
В случаите когато частичките от борен нитрид се инкорпорират в метална матрица съдържаща мед не се използва допълнително наслояване върху тях на тънкослойно покритие получено чрез химическо метализиране..In cases where the boron nitride particles are incorporated into a metal matrix containing copper, no further coating on them of a thin film coating obtained by chemical metallization is used.
Когато металната матрица от която се изработват сегменти или други изделия е на основата или с преобладаващо съдържание на метали от групата на желязото върху покритието се нанася чрез химическа редукция в разтвор допълнително покритие от кобалт или никел с дебелина 0,008+0,010 mm.When the metal matrix from which segments or other articles are made is based or predominantly containing metals of the group of iron, a further coating of cobalt or nickel with a thickness of 0.008 + 0.010 mm is applied by chemical reduction in solution.
Горещото пресоване на изделия съдържащи като абразив борен нитрид покрит с многослойно покритие съдържащо титан се извършва в специализирани преси за горещо пресоване, които работят във вакуум до 0.013 Ра при температура до 900°С и налягане 3.103 Ра.Hot pressing of products containing abrasive boron nitride coated with a multilayer coating containing titanium is carried out in specialized hot presses, which operate in a vacuum up to 0.013 Pa at a temperature up to 900 ° C and a pressure of 3.10 3 Pa.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG110885A BG66595B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | A method for receiving multicomponent multylayer coatings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG110885A BG66595B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | A method for receiving multicomponent multylayer coatings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG110885A BG110885A (en) | 2012-09-28 |
BG66595B1 true BG66595B1 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=47326473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG110885A BG66595B1 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | A method for receiving multicomponent multylayer coatings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG66595B1 (en) |
-
2011
- 2011-03-17 BG BG110885A patent/BG66595B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BG110885A (en) | 2012-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5106392A (en) | Multigrain abrasive particles | |
JP3934549B2 (en) | How to coat superabrasive with metal | |
KR101104051B1 (en) | Coated abrasives | |
US20090205260A1 (en) | Coated abrasives | |
US20080187769A1 (en) | Metal-coated superabrasive material and methods of making the same | |
JP5081352B2 (en) | Method for producing carbide coated diamond powder | |
EP1478712A1 (en) | Coated diamond particles | |
BG66595B1 (en) | A method for receiving multicomponent multylayer coatings | |
JP4903566B2 (en) | Boron coated abrasive | |
US20090031637A1 (en) | Coated abrasives | |
JP2011046555A (en) | Sintered compact of diamond fine particles and production method | |
JPS6267174A (en) | Production of hard carbon film coated sintered hard alloy | |
EP2714387B1 (en) | Method of making a multi-layer coating with cubic boron nitride particles | |
CN100376715C (en) | Composite structure of diamond surface coated with glass, cubic boron nitride and titanium layers and its manufacturing method | |
JP2001322067A (en) | Extra-abrasive grain coated with metal carbide, its manufacturing method and extra-abrasive grain tool | |
CN106607584B (en) | A kind of PcBN composite and preparation method thereof | |
JP2011051890A (en) | Adhesive composite coating film for diamond and for diamond-containing material, and method for producing the same | |
CN100376714C (en) | Composite structure of diamond surface coated with glass, aluminium oxide and titanium layers and its manufacturing method | |
Sharin et al. | Features of the Structural-Phase State of the Diamond-Matrix Boundary Zone in Diamond-Containing Composite Materials | |
UA126175U (en) | A METHOD OF MANUFACTURING GLASS-METAL COMPOSITE FROM EXTREMELY TOOLS | |
Sharin et al. | Structural-Phase State of the Interphase Boundary at Thermal Diffusion Metallization of Diamond Grains by Cr and Ti | |
TWI222913B (en) | Anti-acid-and-alkaline cutting and polishing tool and the method for producing the same | |
JPH0476949B2 (en) | ||
UA12203U (en) | A superhard abrasive material |