DE2013198B2 - Verfahren zur Herstellung von diamanthaltigen Körpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von diamanthaltigen Körpern

Info

Publication number
DE2013198B2
DE2013198B2 DE2013198A DE2013198A DE2013198B2 DE 2013198 B2 DE2013198 B2 DE 2013198B2 DE 2013198 A DE2013198 A DE 2013198A DE 2013198 A DE2013198 A DE 2013198A DE 2013198 B2 DE2013198 B2 DE 2013198B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
diamond
metal
carbon
cell
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2013198A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2013198C3 (de
DE2013198A1 (de
Inventor
B J Nemeth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kennametal Inc
Original Assignee
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kennametal Inc filed Critical Kennametal Inc
Publication of DE2013198A1 publication Critical patent/DE2013198A1/de
Publication of DE2013198B2 publication Critical patent/DE2013198B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2013198C3 publication Critical patent/DE2013198C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • B01J3/062Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06High pressure synthesis
    • B01J2203/0605Composition of the material to be processed
    • B01J2203/062Diamond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06High pressure synthesis
    • B01J2203/0605Composition of the material to be processed
    • B01J2203/0625Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06High pressure synthesis
    • B01J2203/065Composition of the material produced
    • B01J2203/0655Diamond
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/23Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/27Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition

Description

15
20
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vor diamanthaltigen Körpern, wobei eine Charge aus nichtdiamantischem Kohlenstoff, einem Bindemittel und einem Kohlenstoff lösenden Metall in eine Druckkammer eingebracht und in dieser derartige Druck- und Temperaturbedingungen eingestellt werden, daß eine ω Umwandlung des Kohlenstoffs in Diamant erfolgt, derart, daß ein aus Diamantkristallen und Metall bestehender Körper entsteht, wonach Druck und Temperatur herabgesetzt und der Körper aus der Druckkammer entnommen wird.
Ein solches Verfahren ist bereits aus der GB-PS !0 00 702 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift werden die gewonnenen diamanthaltigen Körper unmittelbar zur Bearbeitung von Werkstücken verwendet. Diese diamanthaltigen Körper sind aber rundlich, ohne 4« scharfe Ecken und Kanten ausgebildet, sie sind daher nur für abrasiv arbeitende Werkzeuge geeignet und auch nur für diese vorgesehen.
Der Erfindung dagegen liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von äußerst harten, schneidkantenhaltigen Schneidplatten für die spanabhebende, schneidende Bearbeitung zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der diamanthaltige Körper in Form eines Quaders oder Prismas ausgebildet wird und daß wenigstens eine seiner Kanten nach Entnahme des Körpers aus der Druckkammer durch abrasive bzw. schleifende Bearbeitung zu einer Schneidkante geformt wird.
Der Innenraum der Druckkammer entspricht also der "n gewünschten, prismatischen bzw. quaderförmigen Plättchenform, es werden also entsprechende Formkörper erhalten, an denen Ecken und Kanten bereits angeformt sind. Es ist sodann nur eine relativ geringe schleifende Bearbeitung erforderlich, durch welche die Ecken und f>o Kanten zu Schneidecken bzw. Schneidkanten geformt werden. Damit hat man Schneidplättchen gewonnen, die beispielsweise als Wendeschneidplatten an einem Drehmeißel festgemacht werden können oder aber auch an einem Drehmeißel aufgelötet werden können, μ Diese Schneidplättchen enthalten Diamantpartikel in statistischer Verteilung, fest eingebettet in eine Metallmatrix, diese Schneidplättchen sind also äußerst hart und scharf, aber auch ausreichend zähe.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend noch näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise, im Längsschnitt, eine Vorrichtung zur Herstellung diamanlhaltiger Körper.
F i g. 2 zeigt jeweils in Draufsicht einen quadratischen 50 und einen dreieckigen 48, erfindungsgemäß als Schneideinsatz hergestellten Formkörper.
F i g. 3 und 4 zeigen Schliffbilder eines solchen Formkörpers, zweihundertfach bzw. fünfhundertfach vergrößert.
F i g. 5, 6, 7, 8 zeigen vier verschiedene Werkzeuge, die mit erfindungsgemäßen diamanthaltigen Schneidplättchen bestückt sind, und zwar zeigt
F i g. 5 einen Drehmeißel mit festgeklemmtem Schneidplättchen in Wendeplattenform,
Fig.6 einen Drehmeißel mit fest angeordneten Schneidplättchen,
F i g. 7 einen weiteren Drehmeißel mit aufgelötetem, dreieckigen Schneidplättchen,
F i g. 8 eine mit erfindungsgemäßen Schneidplättchen bestückte Säge, ausschnittsweise.
Fig. 9 zeigt ausschnittsweise im Längsschnitt eine Vorrichtung im wesentlichen gemäß F i g. 1, wo jedoch der Innenraum durch Zwischenlagen unterteilt ist, zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Schneidplättchen.
Fig. 10 ist ein Querschnitt durch Fig. 9 nach Linie X-X.
Fig. 11 zeigt in Schrägansicht einen aus der Vorrichtung nach Fig.9, 10 gewonnenen diamanthaltingen Formkörper.
In F i g. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung dargestellt, in der nichtdiamantischer Graphit oder Kohlenstoff unter geeigneten Bedingungen in Diamantform umgewandelt werden kann. Hierin bedeutet 10 einen Ring, beispielsweise aus zementiertem Wolframcarbid-Material, der im Preßsitz in einem schweren, umgebenden Stahlring eingesetzt ist, damit er den einwirkenden Spannungen und Belastungen widersteht. In den Ring 10 treten Druckkolben von entgegengesetzten Enden ein, durch die ein Druck auf die im Ring befindliche Charge ausgeübt werden kann. Einer dieser Druckkolben ist an der Oberseite der Zelle teilweise dargestellt und mit dem Bezugszeichen 12 versehen; der am unteren Teil des Ringes befindliche Druckkolben ist mit dem Druckkolben 12 identisch. Die präparierte Zelle, welche die Charge enthält, umfaßt eine innere Hülse 16 aus Aluminiumoxid, ein Rohr 18 aus Graphit, welches das Rohr bzw. die Hülse 16 umgibt, sowie ein weiteres isolierendes Rohr 20, beispielsweise aus Aluminiumoxid, welches seinerseits das Rohr 18 umgibt.
Innerhalb des Rohres 16 befindet sich in der besonderen, in Fig. 1 dargestellten Zeilenanordnung ein Körper 22 aus Kohlenstoff, der vorzugsweise eine Dichte von ungefähr 1,7 bis 1,9 besitzt. In den Kohlenstoffkörper 22 sind von dessen entgegengesetzten Enden aus Löcher gebohrt, von denen jedes einen Stab oder Draht 24 aus Metall oder einer Metallegierung aufnimmt, in welches bzw. welche der Kohlenstoff während des Konversions- oder Umwandlungsprozesses in Lösung geht. Die Löcher in dem Block oder Körper 22 aus Kohlenstoff, von denen eines bei 25 dargestellt ist, sind seitlich gegeneinander versetzt, so daß sich die Stäbe oder Drähte 24 innerhalb der Löcher nicht beeinflussen, wenn die Druckkolben während der Umwandlung der Charge aufeinander zu bewegt werden.
In jedem Ende des Rohres 16 sind zwei Scheiben 26
aus Aluminiumoxid angeordnet, die eng an die Rohrwände anschließen. Größere Metallscheiben 28 erstrecken sich über die Enden der Zelle sowie den vollständigen Durchmesser des äußeren Rohres 20 und befinden sich in elektrisch leitender Verbindung mit dem benachbarten Ende des Graphitrohies 18. Das Graphitrohr 18 dient als Heizrohr und wird mittels direktem Stromdurchgang erhitzt, wobei der Strom über die Scheiben 28 zu- bzw. abgeleitet wird.
Weiterhin kann ein Metallring 29 vorgesehen werden, der auf der benachbarten Scheibe 28 ruht, wobei innerhalb de· Ringes 29 ein Stopfen 31 aus Aluminiumoxid angeordnet ist. Der Ring 29 bringt die gegenüberliegenden Druckkolben in elektrisch leitende Verbindung mit der benachbarten Scheibe 28.
Zwischen der Zelle und dem Ring 10 und zwischen dein Druckkolben und dem Ring 10 sind Abschluß- bzw. Dichtungshülsen 30 angeordnet, die aus elektrisch isolierendem Material bestehen, das beispielsweise PyrophyHit oder Talk ist oder diesen Materialien entsprechenden Eigenschaften besitzt. Vurteilhafterweise besitzen die Hülsen 30 die dargestellte Form, wobei sich zwischen beiden eine Metallhülse 32 befindet. Das Material der Hülsen 30 ist derart gewählt, daß es unter dem Druck, den der Druckkolben 12 an der Oberseite der Zelle und der entsprechende Druckkolben an der Unterseite der Zelle darauf ausüben, etwas deformiert wird, so daß sich die Druckkolben in Richtung auf die Zelle vorschieben können, wenn sich das Volumen der in der Zelle befindlichen Charge während der Umwandlung vermindert, das Material ist aber andererseits so gewählt, daß es nicht zwischen dem Ring 10 und den Druckkolben herausgepreßt wird, da sonst der Druck auf die Zelle verschwinden würde.
Nachdem die beschriebene Zelle in der dargestellten Vorrichtung angeordnet ist, werden die Druckkolben gegeneinandergepreßt, damit ein bestimmter Druck auf das Material innerhalb der Zelle ausgeübt wird. Gleichzeitig wird ein elektrischer Strom zwischen den Druckkolben durch das Rohr 18 und die Zelle hindurchgeleitet, wodurch das Rohr 18 schnell erhitzt und entsprechend auch das Material in der Zelle auf hohe Temperatur gebracht wird. Wenn die Druck- und Temperaturbedingungen in der Zelle den Bereich erreichen, in denen Diamant stabil ist, erfolgt eine plötzliche Umwandlung des Kohlenstoffs in der Zelle zu Diamant. Die Druck- und Temperaturbedingungen sowie die anderen Parameter, die in der Zelle eingestellt werden und zur Umwandlung des Kohlenstoffs zu Diamant führen, können beispielsweise durch Druckwerte von 50 000 bis 75 000 Atmosphären und Temperaturwerte von 1200 bis 20000C charakterisiert sein. Das Metall der Stäbe oder Drähte wird unter den Bedingungen, bei denen sich die Diamanten bilden, geschmolzen, und dieses geschmolzene Metall infiltriert den Kohlenstoff in der Zelle und löst den Kohlenstoff, so daß eine Metall-Kohlenstoff-Schmelze gebildet wird. Diese geschmolzene Masse führt dazu, daß der Kohlenstoff in Diamant umgewandelt wird oder kristallisiert, wobei gleichzeitig das in Diamantform befindliche Material aus der Schmelze ausgeschieden wird.
Gemäß der Erfindung werden auf diese Weise, mittels einer solchen Vorrichtung quaderförmige oder prismatische, vorzugsweise plättchenförmige, dreieckige oder viereckige Formkörper geformt, wobei also der Konverterraum der Vorrichtung entsprechend dreiekkig oder viereckig od. dgl. ist. Die so gewonnenen Formkörper brauchen dann vor allem an den Kanten und Ecken nur noch nachgeschliffen zu werden und dienen sodann als Schneideinsätze bzw. Schneidplättchen.
Derartige Werkzeuge können vorteilhaft bei der Herstellung von Schneidplatten und anderen Erzeugnissen aus Hartmetall verwendet werden, und zwar werden die rohen, noch »grünen« Preßlinge aus Carbid-Material, Aluminiumoxid bzw. Keramiken vor dem Sintern
ίο bearbeitet. Diese Preßlinge sind so hart uiid abrasiv, daß übliche Schneidwerkzeuge nicht verwendet werden können. Bisher hat man hierfür sogenannte »Einpunkt-Diamant-Werkzeuge«, also mit einem relativ großen Diamanten bestückte Werkzeuge für diese Bearbeitung der »grünen« Preßlinge verwendet, jedoch sind diese Werkzeuge sehr teuer und nur begrenzt verfügbar. Auch ist es äußerst schwierig, diese Einpunkt-Diamant-Werkzeuge nachzuschärfen. Die erfindungsgemäßen Diamant-Werkzeuge können jedoch mittels eines Silikoncarbid-Rades grob geformt werden, während für die Fein- oder Endformung ein Diamant-Rad entsprechender Feinheit benutzt wird.
In ihrer Güte, Lebensdauer und Leistungsqualität stehen die erfindungsgemäßen Schneidplättchen den
r> bisherigen Einpunkt-Diamant-Werkzeugen nicht nach.
In Fig. 1 ist die in der Zelle angeordnete Charge in Form eines Blockes oder eines Stabes aus Kohlenstoff mit eingefügten Metalldrähten dargestellt, es ist jedoch in der Praxis genau so gut möglich, die Kohlenstoffchar-
!Ii ge als Pulver in die Zelle einzubringen. Das Metall kann ebenfalls in Pulverform verwendet werden, und weiterhin können Kohlenstoff und Metallpulver einander im richtigen Verhältnis beigemischt und dann in die Zelle eingebracht werden. In einer Zelle, die mit
ü gemischtem Kohlenstoff- und Metallpulver beladen wird, ist es möglich, die Bildung von Spaltebenen hervorzurufen, indem in die Zelle Schichten aus einem Material eingebracht werden, das am Konversionsprozeß in keiner Weise mitwirkt und sich leicht von der
to damit im Zusammenhang stehenden Charge abtrennen läßt. Außerdem kann die Zellenbeladung, die weiter unten erläutert ist, in der Zelle derart angeordnet werden, daß sie nach der Konversion die Form einzelner Teile vorbestimmter Abmessung und Gestalt
ti annimmt. Schließlich kann die Charge aus abwechselnd miteinander in der Zelle angeordneten Kohlenstoff- und Metallscheiben bestehen.
Die Natur der aus der Zelle entnommenen Charge läßt erkennen, daß darin ein Wachstum von Diamantkristallen stattgefunden hat, wobei Kristalle von beträchtlicher Abmessung entstanden sind und einige davon eine relativ komplexe Gestalt besitzen. Der Raum zwischen den einzelnen Diamantkristallen und in einigen Fällen sogar Bereiche innerhalb der Diamantkrisialle sind mit
ν> dem Matrixmetall ausgefüllt, das zusammen mit dem Kohlenstoff in die Zelle eingebracht worden ist. Dieses Matrixmetall haftet, wie bereits erwähnt, sehr fest und dicht an den Diamantkristallen.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Struktur des
w) erhaltenen Materials. Die Fig. 3 zeigt eine fotografische Aufnahme einer aus der Zelle entnommenen Materialprobe, die mit einer glatten, angeschliffenen Fläche versehen worden ist, und zwar in 200facher Vergrößerung. F i g. 6 zeigt eine fotografische Aufnah-
tv'i me eines Teils des in Fig. 5 dargestellten Bereiches, jedoch bei 500facher Vergrößerung, wobei zum Zwecke der Vergrößerung des Kontrastes zwischen den Dianiantkristallen und dem Matrixmetall, in welchem
die Kristalle eingebettet und gebunden sind, geätzt worden ist.
Die Konversion des Kohlenstoffs in der Zelle in Diamant beträgt in vielen Fällen 95% oder mehr, und eine vollständig umgewandelte Charge ist deshalb im wesentlichen vollständiges Diamantmaterial mit einer Metallmatrix, welche den Raum zwischen den Diamanten ausfüllt und integral mit den Diamanten verbunden ist bzw. diese bindet. Die Diamantkristalle werden daher extrem straff und fest gehalten, und aus diesem Material geformte Einsätze sind außerordentlich fest, dauerhaft und widerstandsfähig gegen Abnutzung.
Die Bindung zwischen Metall und Diamantkristallen, die sich in der aus der Zelle entnommenen Charge eingestellt hat, unterscheidet sich in ihrer Art von der Bindung zwischen Metall und Diamant, die auf sonstigem Wege durch irgendeinen der bekannten Plattierungsprozesse erreicht werden kann. Das Metall ist an allen Grenzflächen, die es mit den Diamanten gemeinsam hat, innig mit letzterem verbunden und kann nur mittels einer chemischen und physikalischen Dauerbehandlung von den Diamantkristallen entfernt werden. Wenn die Charge verkleinert wird, haben die Diamanten die Tendenz zu brechen, bevor sich die Diamant-Metall-Bindung löst; diese Tatsache veranschaulicht besonders gut die Stärke der Bindung.
Die in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 80 versehenen Bereiche sind Diamantkristalle, während die mit dem Bezugszeichen 82 gekennzeichneten Bereiche das Matrixmetall darstellen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Diamantkristalle die verschiedensten Gestalten besitzen und daß sie ineinander verschlungen sind.
Die statistische Verteilung der Diamantkristalle in der MeiaHmatrix gewährleistet eine feste Schneidkante an jedem Teil des Einsatzes, der entsprechend feingeschliffen ist. Die Einsätze können daher verdreht und umgestellt werden und trotzdem stets eine gute Schneidkante vorweisen.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Matrixmetall den Raum zwischen benachbarten Diamantkristallen vollständig ausfüllt und sogar teilweise innerhalb der Grenzen eines Diamantkristalles eingebettet ist, so daß die Diamantkristalle vollständig in allen Richtungen in der Metallmatrix getragen bzw. gehalten werden.
F i g. 4 zeigt eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, jedoch in 500facher Vergrößerung. Die aufgenommene Oberfläche ist geätzt worden, damit sich ein besserer Kontrast zwischen den Diamantkristallen und dem Matrixmetall ergibt. In F i g. 4 sind die mit 84 bezeichneten Bereiche Diamantkristalle, während die mit 86 bezeichneten Bereiche das Matrixmetall darstellen. Aufgrund der an dem Probestück vorgenommenen Ätzung veranschaulicht F i g. 4 deutlicher als Fig. 3 das große Übergewicht der Diamanten im Material. Im wesentlichen 83 Vol.% der Probe besteht aus Diamantmaterial, während der Rest Matrixmetall ist.
Die Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen verschiedene mit erfindungsgemäßen Schneidplättchen bestückte Werkzeuge.
Beispielsweise ist in F i g. 5 ein Halter 90 dargestellt, der eine Ausnehmung 92 besitzt, in welcher ein erfindungsgemäßer, im wesentlichen rechteckig geformter Einsatz 94 angeordnet ist. Der Einsat/. 94 ist mit Hilfe einer rechteckigen Zelle hergestellt worden, wobei eine [Endbearbeitung mittels Schleifen an der Ober- und Unterseite sowie an den vier Ecken erfolgt. Ein in der vorerwähnten Weise fertigbearbeiteter Einsatz dieser Art besitzt vier Einstellpositioncn und kann verdreht werden, so daß er acht effektive Schneidbereiche aufweist. Darüber hinaus kann der Einsatz geschärft werden, wenn er stumpf wird, wobei er seine ursprünglichen Schneideigenschaften wieder erhält. Der Einsatz 94 ist mit Hilfe eines Klemmteils 96 und zweier Zwischenstücke 98,100 festgeklemmt.
In Fig. 6 ist der Halter 102 mit einem Schlitz 104 versehen, in dem sich dicht aneinandergereihte, erfindungsgemäße Schneideinsätze 106 befinden. Diese Einsätze können in ihrer Lage in dem Schlitz festgelötet oder einzementiert werden. Das Einlöten der Einsätze in ihrer Lage ist verhältnismäßig einfach, weil sich das Matrixmetall sehr einfach, beispielsweise durch Schmelzen mit dem Lot- und Schweißmaterial verbindet. Zum Einzementieren ist ein Epoxyzement besonders vorzüglich geeignet. Das Werkzeug nach Fig. 6 läßt sich beispielsweise für Bohrarbeilen bzw. die Bearbeitung von Bohrlöchern benutzen.
Gemäß F i g. 7 ist auf den Halter 110 ein dreieckiges Schneidplättchen 108 aufgelötet.
Fig. 8 zeigt einen fragmentarischen Ausschnitt aus einer Säge, beispielsweise einer Zementsäge, die Zähne 214 und Spitzen 216 besitzt, welche gemäß der Erfindung hergestellt und an die Zähne angelötet sind.
In Fig. 9 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine Zelle zur Bildurg von Artikeln vorbestimmter Gestalt gezeigt, mit der die Bearbeitungszeit, die für die Verkleinerung der Artikel auf ihre übliche Gestalt bzw. Abmessung erforderlich sind, erheblich herabgesetzt wird. Die Zellenanordnung ist in Fig. 10 im Querschnitt gezeigt, während F i g. 11 ein typisches Bearbeitungsteil darstellt, das aus der in Fig. 10 dargestellten Zelle entnommen werden kann. Im einzelnen ist in den F i g. 9 und 10 die äußerste Hülle 200 der Zelle gezeigt, die aus einem Aluminiumoxidteil besteht, das an der Außenseite zylindrisch ist und eine im wesentlichen quadratische Öffnung 202 aufweist, die eine Graphithülle 204 aufnimmt; innerhalb der Graphithülle 204 befindet sich eine dünnere Aluminiumoxidhülle 206. Die innerste Hülle 206 nimmt die Charge auf, welche die Form einzelner Körper 208 aus nichtdiamantischem Kohlenstoff und Metall besitzt. Bei dieser Anordnung stellt jeder Körper 208 im Ergebnis eine individuelle Charge dar, die in der vorerwähnten Weise umgewandelt wird Zwischen den einzelnen Körpern 208 sind Teiler 210 aus Aluminiumoxid hoher Dichte angeordnet.
Nach der Umwandlung bzw. Konversion wird die Zelle aufgebrochen, so daß die umgewandelten Körper 208 entnommen werden können. Einer dieser Körper isl in F i g. 11 mit dem Bezugszeichen 212 veranschaulicht Wie man sieht, handelt es sich um einen leichi unregelmäßigen Block, der aus einer festen Masse vor Matrixmetall und Diamanten der vorbeschriebenen ArI besteht. Der in F i g. 11 dargestellte Block 212 erforden nur eine geringe Bearbeitung, um dessen verschiedene Flächen in dem für einen Schneideinsatz erforderlicher Endzustand zu bringen und kann anschließend in einerr geeigneten Halter eingesetzt werden. Der Block 212 kann auch in irgendeiner anderen geeigneten Gestal· hergestellt werden.
Blöcke der in F i g. 11 dargestellten Art können al; Schneideinsätze verwendet werden oder, sofern man sie in relativ kleinen Abmessungen herstellt, auf die Spitzer von Zähnen 214 einer Säge aufgelötet werden, wie be 216 in F i g. 8 veranschaulicht ist. Weitere Anwendungs möglichkeilen der erfindungsgemäßen Diamantproduk te sind für den Fachmann ohne weiteres erkennbar.
Wenn die erfindungsgemäßen Diamantprodukte als Schneideinsätze verwendet werden sollen, ist es wichtig, daß das Metall, welches die Matrix bildet und in welchem die Diamantkristalle eingebettet sind, ein zähes bzw. hartes Material mit hohem Schmelzpunkt ist, insbesondere von der Art der Inconel-Legierungen, wie bereits erwähnt; es können jedoch auch andere Legierungen hoher Festigkeit verwendet werden.
Eine weitere Eigenschaft der erfindungsgemäß hergestellten Diamantprodukte ist ihre außerordentlich hohe Wärmeleitzahl. Natürliche Diamanten werden wegen ihrer außerordentlich hohen Wärmeleitzahl für Wärmesenken u. dgl. verwendet, beispielsweise dort, wo es erforderlich ist, z. B. eine elektrische Komponente, wie etwa einen Transistor innerhalb enger Temperaturschranken zu halten. Diese hohe Wärmeleitfähigkeit natürlicher Diamanten ermöglicht es, diese wesentlich wirksamer zur Stabilisierung der Temperatur eines Transistors anzuwenden, als es mit anderen Materialien möglich ist
Das erfindungsgemäße Material, das prinzipiell aus Diamantkristallen besteht, die innig an eine feste Metallmatrix gebunden sind, besitzt eine Wärmeleitzahl, die, obwohl etwas niedriger als die Wärmeleitzahl von festen natürlichen Diamanten, trotzdem wesentlich größer als die Wärmeleitzahl von Metall ist Daher kann das erfindungsgemäße Diamanterzeugnis auch für Wärmesenken od. dgl. Anwendung finden.
In Fällen, in denen das Diamanterzeugnis wegen seiner Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, ist es wichtig zu wissen, daß das Matrixmetall natürlich nicht ein zähes bzw. hartes wärmebeständiges Material der Art wie Inconel sein muß. Die Umwandlung des nichtdiamantischen Kohlenstoffs in die diamantische Form in Gegenwart eines Metalls oder einer Legierung erfordert es selbst dort, wo das Metall oder die Legierung nicht zäh bzw. hart sein oder einen hohen Schmelzpunkt besitzen muß, selbstverständlich, daß das Metall oder die Legierung ein Lösungsmittel für Kohlenstoff enthält Wenn beispielsweise ein Diamantprodukt zum Zwecke der Anwendung als Wärmesenke hergestellt werden soll, kann zusammen mit dem Metall oder der Legierung, mit dem bzw. welcher der Kohlenstofl umgewandelt wird, Kupfer wegen seiner hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, obwohl es kein Kohlenstofflösungsmittel ist
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche umfaßt die Bezeichnung »Metall« ein Kohlenstoff lösendes Metall und/oder eine derartige Legierung sowie dessen bzw. deren Mischungen mil anderen Metallen, die Kohlenstoff lösen oder dies auch nicht tun.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von diamanlhalligen Körpern, wobei eine Charge aus nichtdiamantischem Kohlenstoff, einem Bindemetall und einem Kohlenstoff lösenden Metall in einer Druckkammer eingebracht und in dieser derartige Druck- und Temperaturbedingungen eingestellt werden, daß eine Umwandlung des Kohlenstoffs in Diamant erfolgt, derart, daß ein aus Diamantkristallen und Metall bestehender Körper von vorherbestimmter Kanten aufweisender Form entsteht, wonach Druck und Temperatur herabgesetzt und der Körper aus der Druckkammer entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der diamanthaltige Körper in Form eines Quaders oder Prismas ausgebildet wird und daß wenigstens eine seiner Kanten nach Entnahme des Körpers aus der Druckkammer durch abrasive bzw. schleifende Bearbeitung zu einer Schneidkante geformt wird.
    10
DE2013198A 1969-03-19 1970-03-19 Verfahren zur Herstellung von diamanthaltigen Körpern Expired DE2013198C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80859069A 1969-03-19 1969-03-19

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2013198A1 DE2013198A1 (de) 1971-01-07
DE2013198B2 true DE2013198B2 (de) 1978-10-26
DE2013198C3 DE2013198C3 (de) 1979-06-21

Family

ID=25199198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2013198A Expired DE2013198C3 (de) 1969-03-19 1970-03-19 Verfahren zur Herstellung von diamanthaltigen Körpern

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3702573A (de)
CA (1) CA931317A (de)
DE (1) DE2013198C3 (de)
FR (1) FR2039699A5 (de)
GB (1) GB1281113A (de)
IE (1) IE34059B1 (de)

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5462772A (en) * 1957-06-27 1995-10-31 Lemelson; Jerome H. Methods for forming artificial diamond
US4874596A (en) * 1957-06-27 1989-10-17 Lemelson Jerome H Production of crystalline structures
US3745623A (en) * 1971-12-27 1973-07-17 Gen Electric Diamond tools for machining
USRE32380E (en) * 1971-12-27 1987-03-24 General Electric Company Diamond tools for machining
DE2259538C3 (de) * 1972-12-05 1982-03-25 Institut fiziki vysokich davlenij Akademii Nauk SSSR, Akademgorodok, Moskovskaya oblast' Verfahren zur Herstellung von Diamant-Metall-Werkstoffen
DE2600395C3 (de) * 1976-01-07 1982-04-29 Hiroshi Tokyo Ishizuka Ultrahochdruck-Apparat
US4109737A (en) * 1976-06-24 1978-08-29 General Electric Company Rotary drill bit
FR2423626B1 (fr) * 1978-04-21 1985-11-29 Christensen Inc Norton Trepan de forage rotatif pour forages profonds
ZA782286B (en) * 1978-04-21 1979-10-31 Christensen Inc Abrasive bodies
IE48798B1 (en) * 1978-08-18 1985-05-15 De Beers Ind Diamond Method of making tool inserts,wire-drawing die blank and drill bit comprising such inserts
US4373593A (en) * 1979-03-16 1983-02-15 Christensen, Inc. Drill bit
US4252102A (en) * 1979-04-19 1981-02-24 Christensen, Inc. Cutting element for processing rocks, metal or the like
US4525179A (en) * 1981-07-27 1985-06-25 General Electric Company Process for making diamond and cubic boron nitride compacts
US4518659A (en) * 1982-04-02 1985-05-21 General Electric Company Sweep through process for making polycrystalline compacts
DE3570480D1 (en) * 1984-03-26 1989-06-29 Eastman Christensen Co Multi-component cutting element using consolidated rod-like polycrystalline diamond
US5028177A (en) * 1984-03-26 1991-07-02 Eastman Christensen Company Multi-component cutting element using triangular, rectangular and higher order polyhedral-shaped polycrystalline diamond disks
DE3579484D1 (de) * 1984-03-26 1990-10-11 Eastman Christensen Co Mehrkomponenten-schneidelement mit dreieckigen, viereckigen und mehreckigen polykristallinen diamantscheiben.
US5199832A (en) * 1984-03-26 1993-04-06 Meskin Alexander K Multi-component cutting element using polycrystalline diamond disks
US6083570A (en) * 1987-03-31 2000-07-04 Lemelson; Jerome H. Synthetic diamond coatings with intermediate amorphous metal bonding layers and methods of applying such coatings
US5288556A (en) * 1987-03-31 1994-02-22 Lemelson Jerome H Gears and gear assemblies
JPH01153228A (ja) * 1987-12-10 1989-06-15 Asahi Daiyamondo Kogyo Kk 気相合成ダイヤモンド工具の製造法
US5866195A (en) * 1988-03-31 1999-02-02 Lemelson; Jerome H. Methods for forming diamond-coated superconductor wire
KR950000166B1 (ko) * 1990-01-10 1995-01-11 니흥유지 가부시끼가이샤 절삭공구 조립체
US5183362A (en) * 1990-01-10 1993-02-02 Nippon Oil And Fats Co., Ltd. Cutting tool assembly
US5382769A (en) * 1990-04-03 1995-01-17 Lockheed Corporation Resistance brazed joints for carbon/carbon structures
EP0476352A1 (de) * 1990-08-30 1992-03-25 Hughes Tool Company Bohrmeissel mit verschleissbeständigen Einsätzen
US5804321A (en) * 1993-07-30 1998-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Diamond brazed to a metal
US5740941A (en) * 1993-08-16 1998-04-21 Lemelson; Jerome Sheet material with coating
US6800095B1 (en) 1994-08-12 2004-10-05 Diamicron, Inc. Diamond-surfaced femoral head for use in a prosthetic joint
US7678325B2 (en) 1999-12-08 2010-03-16 Diamicron, Inc. Use of a metal and Sn as a solvent material for the bulk crystallization and sintering of diamond to produce biocompatbile biomedical devices
US6398815B1 (en) 2000-01-30 2002-06-04 Diamicron, Inc. Prosthetic joint having at least one superhard articulation surface
US7396505B2 (en) 1994-08-12 2008-07-08 Diamicron, Inc. Use of CoCrMo to augment biocompatibility in polycrystalline diamond compacts
US7396501B2 (en) 1994-08-12 2008-07-08 Diamicron, Inc. Use of gradient layers and stress modifiers to fabricate composite constructs
US6514289B1 (en) 2000-01-30 2003-02-04 Diamicron, Inc. Diamond articulation surface for use in a prosthetic joint
US6494918B1 (en) 2000-01-30 2002-12-17 Diamicron, Inc. Component for a prosthetic joint having a diamond load bearing and articulation surface
US7077867B1 (en) 1994-08-12 2006-07-18 Diamicron, Inc. Prosthetic knee joint having at least one diamond articulation surface
US7494507B2 (en) 2000-01-30 2009-02-24 Diamicron, Inc. Articulating diamond-surfaced spinal implants
US6596225B1 (en) 2000-01-31 2003-07-22 Diamicron, Inc. Methods for manufacturing a diamond prosthetic joint component
US5616372A (en) * 1995-06-07 1997-04-01 Syndia Corporation Method of applying a wear-resistant diamond coating to a substrate
US5714202A (en) * 1995-06-07 1998-02-03 Lemelson; Jerome H. Synthetic diamond overlays for gas turbine engine parts having thermal barrier coatings
US5688557A (en) * 1995-06-07 1997-11-18 Lemelson; Jerome H. Method of depositing synthetic diamond coatings with intermediates bonding layers
US5871805A (en) * 1996-04-08 1999-02-16 Lemelson; Jerome Computer controlled vapor deposition processes
US6030596A (en) * 1997-01-31 2000-02-29 Vilella Jirau; Mario Q. Synthesis of diamonds
US7556763B2 (en) 1999-12-08 2009-07-07 Diamicron, Inc. Method of making components for prosthetic joints
US7569176B2 (en) 1999-12-08 2009-08-04 Diamicron, Inc. Method for making a sintered superhard prosthetic joint component
US6709463B1 (en) 2000-01-30 2004-03-23 Diamicron, Inc. Prosthetic joint component having at least one solid polycrystalline diamond component
US8603181B2 (en) 2000-01-30 2013-12-10 Dimicron, Inc Use of Ti and Nb cemented in TiC in prosthetic joints
US6655845B1 (en) 2001-04-22 2003-12-02 Diamicron, Inc. Bearings, races and components thereof having diamond and other superhard surfaces
US6904935B2 (en) 2002-12-18 2005-06-14 Masco Corporation Of Indiana Valve component with multiple surface layers
US8555921B2 (en) 2002-12-18 2013-10-15 Vapor Technologies Inc. Faucet component with coating
US8220489B2 (en) 2002-12-18 2012-07-17 Vapor Technologies Inc. Faucet with wear-resistant valve component
US7866343B2 (en) 2002-12-18 2011-01-11 Masco Corporation Of Indiana Faucet
US7866342B2 (en) 2002-12-18 2011-01-11 Vapor Technologies, Inc. Valve component for faucet
US8449991B2 (en) 2005-04-07 2013-05-28 Dimicron, Inc. Use of SN and pore size control to improve biocompatibility in polycrystalline diamond compacts
US20070026205A1 (en) 2005-08-01 2007-02-01 Vapor Technologies Inc. Article having patterned decorative coating
DE102007017306A1 (de) * 2007-04-11 2008-10-16 H.C. Starck Gmbh Längliches Hartmetallwerkzeug mit Eisenbasis-Binder
US8663359B2 (en) 2009-06-26 2014-03-04 Dimicron, Inc. Thick sintered polycrystalline diamond and sintered jewelry
US10377631B1 (en) 2018-04-25 2019-08-13 Charles Montross Catalyst solvents for carbon nitride

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2041346A (en) * 1933-02-23 1936-05-19 Louis S Moulthrop Method of making an abrasive cutting tool
US3101260A (en) * 1957-08-09 1963-08-20 Gen Electric Diamond tool
US3407445A (en) * 1966-03-02 1968-10-29 Gen Electric High pressure reaction vessel for the preparation of diamond

Also Published As

Publication number Publication date
FR2039699A5 (de) 1971-01-15
DE2013198C3 (de) 1979-06-21
IE34059L (en) 1970-09-19
DE2013198A1 (de) 1971-01-07
US3702573A (en) 1972-11-14
GB1281113A (en) 1972-07-12
CA931317A (en) 1973-08-07
IE34059B1 (en) 1975-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2013198C3 (de) Verfahren zur Herstellung von diamanthaltigen Körpern
DE2413166C2 (de)
DE3431887C2 (de)
DE2117056B2 (de) Schneideinsatz
DE2912861C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sinterhartmetallkörpers
DE2628285A1 (de) Drahtziehmatrize
DE4100706A1 (de) Verfahren zur herstellung eines hochdruckphasengesinterten gegenstandes aus bornitrid zur verwendung bei schneidwerkzeugen und durch das verfahren erzeugter gesinterter gegenstand
DE3134959A1 (de) "schneidwerkzeug"
DE1234485B (de) Schneidkoerper aus Hartmetall oder keramischem Schneidstoff
CH522038A (de) Wolframcarbid enthaltender Sinterhartmetallkörper
DE2232227A1 (de) Aus kubischem bornitrid und sinterhartmetall bestehende koerper zur spanabhebenden materialbearbeitung
DE2808455A1 (de) Schneid- und schleifwerkzeug
DE1471078C2 (de) Verfahren zum verbinden eines sinterhartmetalls mit einem metallischen koerper
CH675386A5 (de)
DE3335341A1 (de) Bornitridhaltiger sinterkoerper hoher dichte als schneidewerkzeug und verfahren zu dessen herstellung
DE4304104C2 (de) Hartgelötetes Schneidwerkzeug
EP3342516A1 (de) Werkzeug
DE2845755C2 (de)
DE611860C (de) Verfahren zur Herstellung einer Diamantstaub enthaltenden harten Sinterlegierung und daraus bestehender Werkzeuge
EP1496031A1 (de) Heisspresswerkzeug
DE3843712C2 (de) Titanborid-Keramikmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
DE622823C (de) Verfahren zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, bei denen harte Schneidteilchen in eine tragende Grundmassen aus sinterungsfaehigen Stoffen eingebettet sind
DE2934567C2 (de)
DE3337240C2 (de)
DE2100147C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von polykristallinen Diamanten

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee