DE1752504A1 - Schleifscheibe - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K.FINCKE Dipl.-Ing. F. A-Weichmann, Dipl.-Chem. B. Huber

175250Λ

I MÜNCHEN 27, DEN MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

Sch/Gl A/233

Hörton Abrasives Ltd., Welwyn Garden Oity, Hertfordshire Schleifscheibe

Die Erfindung betrifft Schleifscheiben sowie ein Verfahren aar Herstellung derselben.

In den vergangenen Jahren wurde das Sohleifen (d.h. die Verarbeitung oder das Drehen) von schwierig verarbeitbaren Metallen verbessert und durch gleichzeitige Anwendung eines elcktrolytischen Verfahrons eur Metallentfernung gefördert.

Die eltlrtrolytiaohe Metallentfernung kann den Hauptteil der Arbeit bei Verwendung eintr elektrisch leitenden Scheibe, wtl-

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ehe Schleifmittel teilchen enthält, erfüllen.. Das Schleiffflit- ' tel dient hauptsächlich cur Entfernung de3 elektrolytisih¹¹* zersetcten Metalls und hält, da es ein Nichtleiter ist, einen Ratun sswischen dem leitenden Seil der Scheibe und dem Werkstück aufrecht und ermöglicht auf diese Weise ein Fortschreiten des elektrolytischen Verfahrens mit Hilfe eines geeigneten Elektrolyten.

Hohe Stromdichten sind erwünscht« DdLe festen Metallscheiben, welche gewöhnlich verwendet werden, enthalten um ihren ganzen. Umfang herum das Sohleif material. Biese Scheiben besitzen jedoch den Nachteil, dass es schwierig ist, die Scheibenflachen zu speziellen Konturen, die oft erwünscht sind» «u verformen. Scheiben, die sich auf diese Weise verformen lassen, wurden bisher aus einem Schleifmittel in einer harzartigen Matrix zusammen mit einer beträchtlichen Menge Graphit hergestellt. Der Graphit hat zur folge, dass die Scheibe leitend wird und bei elektrolytlsohen Schleifverfahren einge- ! sätet werden kann. Die Leitfähigkeit einer derartigen Zusammensetzung ist jedoch relativ gering, eo dase nioht die gewünschten honen Stromdichten erzielt werden können.

Es hat sich herausgestellt, dass es für eine wirksame Durchführung elektrolytisch unterstützter Sohlelfverfahren erforderlich ist, dass die Schleifscheibe »ehr hohe Stromdichten

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liefert· Beispielsweise muss die Stromdichte bei einem Schleifen von Stahl bei einer Einhaltung einer elektromotorischen Kraft τοπ 5 ToIt bis au 2507 A/d»² (1500 A/square inch) betragen. Dies erfordert eine Scheibe nit einem geringen apezif lachen Widerstand, der vorzugsweise unterhalb 0,0065 Ohm/cm⁵ liegt.

line derartige Scheibe kann durch eine gesinterte oder ge- . gössest· Masse aus einem leitenden Metall und einem nioht-lelt«nden Schleifmittel hergestellt werden· Jedooh können derartigen Scheiben nur unter Schwierigkeiten epeeielle Konturen verliehen werden. Ausserdea wurden epesielle Zusanaeneetsungen aas hochleitenden Metallteilchen und Schleifmittel teilchen, die unter Verwendung einer kleineren Menge einea aynthetlaohen Harre» sur Gewinnung eines hochleitenden Kurpers verbunden werden, hergestellt· Dieses mit Hare gebundene Produkt lässt sich in einfacher Weise ssu jeder gewünschten Kontur verformen* Sin eehr praktiechea und wlrtaohaf tliohea Produkt wird in der Britischen Patentschrift 991 143 beschrieben. Xn diesem Falle bestehen die Metallteilchen aus hoohleitendem Kupfer oder aus hoohleitenden Kupferlegierungtn, welohe vor der Blnmengung in Al· SohleifaoheibensusaaBaense^tzung einer Desoxydationsbehandlung unterzogen worden sind. Eine derartige Eueaimenaatsuag kann einen apesiflachen Widerstand von nur 0,000434 0hm/< besitaen, so dass es »öglioh IBt₁ bei dem Sohlelfverfahren eine

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hohe Stromdichte einsuhalten.

Die JDesoxydationsbehandlung ist ron grosster Wichtigkeit, da /

die Anwesenheit von Oxyd oder Korrosionsprodukten auf der Oberfläche der Metallteilchen eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes der letztlich erhaltenen Schleifscheibe but Folge hat. Ausθerdem muss Sorge dafür getragen werden, dass während der Verarbeitung nach der Desoxydation eine Oxydation oder Korrosion sowtlt als möglich auf einem Minimum genalten

Es wäre möglich, Teilohen aus hoohleitenden Netallen mit grösaerer Oxydation·- und Karroftlonsbeetändlgkeit, wie beispielsweise Silber oder (told, su verwenden. Diese Metalle sind jedoch sehr teuer, wobei die Praxis gezeigt hat, dass sich ihr Einsatz nicht rechtfertigt.

Bs 1st !dar, dass die leigwig eines wirtschaftlich interessanten Metalls;wie beispielsweise ron lupfer und Kupferlegierungen, sich leicht eu oxydleren» nicht nor Su einem erhöhten spezifischen Widerstand führt, sondern auch die Herstellungsverfahren einschränkt. Ss wurden Versuche eur Auffindung wirksamerer Mittel cur Inhibierung einer derartigen Oxydation oder Korrosion durchgeführt.

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Es wurde gefunden, dass ein geringer spezifischer Widerstand unter ungünstigen Bedingungen durch die Verwendung relativ billiger, stark leitender Metallteilchen, beispielsweise aus hochleitendem Kupfer, die mit einer geringeren Menge eines Metalle mit einer grösseran Oxydations- oder Korrosionsbeständigkeit überzogen Bind, aufrechterhalten werden kann. Ein derartiger überzug kann durch elektrolytische Abscheidung oder nach einer anderen Methode, welche einen innigen elektri schen Kontakt zwischen dem ursprünglichen Teilchen und dem Überzug ermöglicht, aufgebracht werden. Die relativ geringe Menge an oxydationsbeständigem Metall, die zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses notwendig ist, ermöglicht die wirtschaftlich vertretbare Verwendung von Metallen wie Silber, Gold oder Platin«

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Schleif scheibe aus einer geformten und gehärteten Mischung aus elektrisch nichtleitenden Schleifmittelteilchen, elektrisch leitenden Metallteilohen, von denen jedes aus einem Kern aus einem ersten Me tall, welches einen Überzug aus einem zweiten Metall mit einer grösseren Oxydations- oder Korrosionsbeständigkeit als das erste Metall besitzt, besteht sowie einem Bindemittel zur Verfügung gestellt.

Oemäes einer bevorzugten Ausführungsform wird duroh die vor-

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liegende Erfindung eine Schleifscheibe geschaffen, die aus einer geformten und gehärteten Mischung aus 10 - 60 Volumen-^ aus a) elektrisch nicht-leitenden Sehleifmittelteilchen und bis zu 90 Volumen-5* aus b) elektrisch leitenden, aus zwei Phasen bestehenden Metallteilchen besteht, wobei von diesen beiden Phasen die Hauptphase ein Kern ist, der gegebenenfalls aus einem korrosions- oder oxydationsbeständigen Metall bestehen kann, während sich die kleinere Phase aus einem überzug auf den Metallteilchen zusammensetzt und aus einem Metall besteht, das eine grössere Oxydations- oder Korrosionsbeständigkeit als das Kernmetall aufweist. In der Mischung ist ferner ein potentiell härtbares Bindemittel enthalten, wobei die Metall teilchen und das Bindemittel in einem Yolumenverhältnii sswiechen 1? und 75 £ und zwischen 85 und 25 #» bezogen auf das Geeaatvo lumen an Metall teilchen und Bindemittel, vorliegen,

Bs iat darauf hinzuweisen, dass die relativen Mengen des Metails, welches den Kern der leitenden Metall teilchen dare teilt, je naoh den Erfordernissen variiert werden kann. Aue wirtschaftlichen Gründen liegt das den Überzug bildende Metall im allgemeinen in ziemlich kleinen Mengen vor, beispieleweiee in Mengen von ungefähr 1 #, es kann jedoch auch in Mengen bis zu 49 $> eingesetzt werden.

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Viele Motallkoobiaationen können zur Herstellung der elektrisch leitenden Metallteilchen verwendet werden·

Ee können Teilchen aus jedem geeigneten Metall ausgewählt und gegen Oxydation oder Korrosion durch einen aufgebrachten Oberzug aus einem Metall mit einer grössersn Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit geschützt werden. Werden eine Schleif -wirkung erzeugende Produkte, wie beispielsweise Schleifeoheiben, unter Verwendung einer Masse hergestellt» die ein derartiges aus zwei Phasen bestehendes Metallpulver enthalt, wobei die Masse unter Druck verformt wird, so dass die Metallteilchen in Kontakt miteinander gebracht werden, dann gewährleistet die äuasere korroeionsbeetlndigt Phase, dass ein guter Metall/Metall-Kontakt ereielt wird und dem Durchleiten eines elektrischen Stroms in allen Richtungen in dem geformten Körper nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt wird.

Sie Tsrwendung τοη derartigen Eweiphaeeat-Metallpulrern ermöglicht ferner die Aufreohterhaltung einer hohen Leitfähigkeit tmt er Verwendung einer geringeren Me tallpulvereenge, so dass es möglich ist, eine relativ höhere Menge der Schleifmittel teilchen, die in bestimmten Fällen erwünscht sein kann, einzusetzen.

Sit Schleifmittelteilchen können aus allen beliebigen bekannten

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Sehleifmaterialien bestehen, beispielsweise aus Altiminiurnoxyd. Dae Bindemittel ist vorzugsweise ein synthetisches Harz, es können jedoch auch andere Typen von Bindemitteln verwendet werden, beispielsweise natürlicher Kautschuk und Schellack, anorganische oder mineralische Bindemittel sowie in der Wärme sioh verfestigende mineralische Hassen auf der Basis eines flüssigen Alkalisilicate, die bei !Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der verwendeten elektrisch leitenden Metalle unter Bildung einer Btabilen glasähnlichen Hasse durch Wärme ausgehärtet werden können·

Die leilohengrössen der Schleifmittelteilchen sowie der Metallteilohen werden je nach den Erfordernissen für einen bestimmten Yerwodungesweok »usfewMhlt. Beispielsweise werden Schleifscheiben, die eich alt Ärfolg in einen elektrolytischen Schleifsystem einsetzen lassen* aus Sohleifaittelteilohen mit einer Grb'sse von ungefähr O, i5 m (100 aesh) und Netall teilchen mit einer Gröeee von 0,05 - 0,15 n» (100 - 300 mesh) hergestellt.

Gegebenenfalls können die erfindungsgemäseen Schleifmittelteilchen mit einer porösen Struktur hergestellt werden. Dies

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kann auf üblichem Wege erzielt werden, beispielsweise durch Anwendung eines reduzierten Verformungsdruckes oder durch Zumengung eines porenerseugenden Additive, wie beispielsweise p-DiohlorbenÄol, In die ?onmaasee, wobei das Additiv während

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des Verformimgavorfahrens verdampft. * Die-Anwesenheit* von**?or-en erleichtert don Zutritt des Elektrolyten auf die Oberfläche der Schleifmittelteilchen während des elefetyolytischen Schleifverfahrens.

Die beigefügte Zeichnung erläutert in eohematiseher Welse' die Struktur einer erfindungBgemässen Schleifscheibe. Sie stellt eine vergrösserte Ansicht eines Schnittes durch einen

Teil einer derartigen Schleifscheibe dar. λ

Schleifmittelteilchen 1 liegen in Mischung mit leitenden Me tall teilch«n vor, wobei jedes von diesen Seilchen aus einem Kötalltern 2 besteht, der «inen überzug 3 aus einem Metall trägt, vtlentβ eine grosser« Oiydations- oder Korrosionsbeständigteit ale das Metall des Kerns 2 aufweist. Man sieht, dass die Überzüge 3 in dichtem elektrischen Kontakt untereinander stehen. Ferner ist ein Harabindemittol 5 vorhanden, das Poren 4 enthält. Diese duroh die Zeichnung gezeigte Struktur 1st jedoch nur beispielhaft.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie au "beschränken.

Beispiel 1 Herateilung einer 6 χ 1/2 χ 1 Ι/Φ-Scheibe

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Eine Materialcharge wird in folgender V/eise vermischt:

Die nachstehend angegebenen Materialien werden in einen geeigneten Behälter gegeben:

1372 g mit Silber überzogenes Kupferpulver

204 g Phenolharz

424 g Alun&niumoxyd-Sohleifmittel.

Die Volumen-Prozentsätze des mit Silber überzogenen Kupfers, " des Phenolharzes sowie des Aluminiumoxyd-Schleif mittels sind wie folgt:

Hit Silber überzogenes Kupfer 37,0 % Phenolharz 38,0 #

Aluminiumoxyd 25,0 #

Da;a mit Silber überzogene Kupferpulver wird durch elektrolytisch^ Abscheidung von Silber auf einem Kupferpulver mit hoher Leitfähigkeit hergestellt.

Die gesamte Charge wird 1/2 Stunde lang in einer (Trommel durchmischt und anschliessend durch ein grobmaschiges Sieb geaiebt.

Die Mischung wird absohliessend 1 1/2 Stunden lang in einer Trommel durohmischt.

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Aits dieser Charge werden 1134 g ausgewogen und in eine geeignete Form gegeben. Die Form wird in eine mit Heizplatten versehene Presse eingesetzt und "bei einer Temperatur von 165⁰C. unter einem Druck von 1,1 to pro cm (7 to per square inch)
verpresst. Die Form wird unter diesem Druck und bei dieser
lemperatur während einer Zeitspanne von 30 Minuten gehalten, . worauf die Schleifscheibe aus der Formentnommen wird.

Der spezifische Widerstand dieser Scheibe -ist niedriger als ä 0,0004 Ohm/cm.

Baispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt,
wobei jedoch ein goldplattiertes Kupferpulver anstelle des
oilberplattierten Kupferpulvers eingesetzt

Beispiel 5

Die in.Beispiel 1 beschriebene Methode wird wiederholt, wobei jedoch ein platinplattiertes Kupferpulver anateile des silber plattierten Eupforpulvers eingesetzt wird.

Geeignete plattierte Kupfertailchon können nach dem in der
Britischen Patentschrift 978 606 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.

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Claims (4)

1. Batentansprüche

   1« Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer verformten und gehärteten Mischung aus elektrisch nichtleitenden Schleifmlttelteilohen, elektrisch leitenden Metallteilchen, wobei sich jedes feilohen aus einem Kern aus einem ersten Metall, welohes einen überzug aus einem zweiten Metall trägt, das eine grössere Oxydations- oder Korrosionsbeständigkeit als das erste Metall besitzt, susamBensetst, und einem Bindemittel besteht.
2. 2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet 1st, dass sie in einem elektrolytisch unterstützten Schleifverfahren eingesetzt werden
3. 3. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer geformten und gehärteten Mischung aus 10-60 Volumen-)! a) elektrisch nicht-leitender Sohleifmitteltellchen und bis zu 90 Volumen-^ b) elektrisch leitender Metallteilohen aus zwei Phasen, wobei sich die Hauptphase aus einem inneren Kern, der nicht korrosions- oder oxydationsbeständig sein muss, und einer kleineren Phase, die einen Überzug auf den Xeilohcn bildet und aus ^; einem Metall besteht, das eine grössere Oxydations- oder

   Korrosionsbeständigkeit als das Metall des Inneren Kernes

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   BAD ORiGlMAL

   besitzt, zußsmniensetEt, sowie einem potentiell härtbaren Bindemittel besteht» wobei die Metallteilchen und das Bindemittel In einem Volumenverhältnis von zwischen 15 und 75 i» und zwischen 85 und 25 #» bezogen auf das Gesamtvolumen von Metallteilchen und Bindemittel, vorliegen.
4. 4. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drösse der Metalltellohen 0,05 - 0,15 mm (100 - 300 mesh) beträgt.

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