DE2059254A1

DE2059254A1 - Schleifscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2059254A1
Application number: DE19702059254
Authority: DE
Inventors: Berecki William Arthur; Bovenkerk Harold Paul
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1325746A; SE8502921D0; NL7016463A; IE34650B1; BE760012A; LU62235A1; CA918433A; US3645706A; DE2065836A1; ES385538A1; SE7511573L; ZA707308B; FR2072940A5; JPS5337153B1; IE34650L; JPS5249197B1; IL35554A0; SE7900386L; SE383699B; IL35554A

Description

Bornitrid ist eine Verbindung, die in einer "weichen" Form und in zwei "harten" Formen vorkommt. In ihrer "weichen" Form kristallisiert die Verbindung im hexagonalcn System und spaltet leicht in üunlicher Weise wie Graphit und ^r4olybdändisulfid auf. Ähnlich diesen stoffen int die Verbindung ein gutes Schmiermittel.

//onn xiornitrid ."ohr honen Überdrücken bei erhöhten türen unterworfen wird, wird ca in eine kubische Ya form äiinlich den Kristallen von Zinkblende überführt und bildet eine der "harten" Formen. Die Herstellung dieser Form von Bornitrid ist in der USA-Patentschrift 2 9^7

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beschrieben.

V/enn ^!:wciches '' ,-mitrid Drücken von wenigstens etwa 113 Kilobar vorzugsweise bei Temperaturen, die etwas höher als die Raumtemperatur liegen, ausgesetzt wird, wird es in eine dichtgepackte Form von "hartem" Bornitrid überführt, das die gleiche hexagonale Kristallstruktur wie das Mineral Wurtzit besitzt. Diese Form des "harten" Bornitrids ist in der USA-Patentschrift 3 212 851 beschrieben.

Bornitrid mit Zinkblendestruktur wurde einige Jahre vor dem Auffinden der Wurtzit-Form des Bornitrids entdeckt. Zur Bezeichnung dieses Stoffes wurde der Ausdruck "Borazon" geprägt. Während die gewöhnliche Definition von "Borazon" die Wurtzit-Form des Bornitrids nicht umfaßt, sind bei der Durchführung der Erfindung die beiden Formen der Zinkblende und des Wurtzits brauchbar und es ist vorgesehen, daß der Ausdruck "Borazon" ebenfalls die Wurtzit-Form von Bornitrid umfaßt.

Das Auffinden von Borazon geschah einige Jahre nach der Entdeckung einer reproduzierbaren Synthese für Diamanten. Man glaubte anfangs, daß Borazon so hart wie Diamant war, jedoch ergaben weitere Untersuchungen, daß Borazon bezüglich der Härte dicht an zweiter Stelle auf den Diamanten folgt. Beide Stoffe sind erheblich härter als andere Schleifmaterialien.

Synthetische Diamanten wurden als Schleifmittel 1957 großtechnisch verfügbar. Man stellte frühzeitig fest, daß die Schleifmitteleigcnschaftcn von synthetischen Diamanten denen des natürlichen Diamanten überlegen waren. Dieser Unterschied zugunsten von synthetischen Diamanten nahm mit der Entwicklung von Verfahren zum Anpassen des Produkts;- an bestimmte Anwendungszwecke ständig zu.

BAD ORIGINAL

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Vom Beginn der großtechnischen Verwendung an, stellen synthetische Diamanten ein Produkt einer wachsenden Industrie dar. Die Verwendung in einer harzgebundenen Schleifscheibe zum Schleifen von Wolframcarbiden brachte große wirtschaftliche Vorteile beim Vergüten von Werkzeugen aus diesen Carbiden. Die Verwendung der synthetischen Diamanten in Metallen als Bindemittel ergab Sägen, die eine große Verbesserung beim Schneiden von natürlichen Steinen und keramischen Stoffen mit sich brachten.

Als Borazon zuerst entdeckt wurde, nahm man an, daß es eine weite Verwendung wegen der Härte und anderer Eigenschaften besitzen würde. Beispielsweise kann Borazon Temperaturen von 1371° C (2500° P) widerstehen, während Diamanten bei 871° C (1600° F) zu brennen beginnen. Trotzdem ergab sich, daß Borazon dem Diamanten als Schleifmittel für Wolframcarbide, keramische Stoffe und natürliche Steine unterlegen ist. Es bietet jedoch Vorteile gegenüber dem Diamanten beim Schneiden von gehärteten Stählen und Stahllegierungen, jedoch konnten weder Diamanten noch Borazon mit solchen Schleifmitteln, wie Aluminiumoxid, für gehärtete Stähle und Stahllegierungen in Wettbewerb treten. Obwohl Borazon 2 1/2 mal so hart wie Aluminiumoxid ist, würden dessen Kosten je Gramm etwa in gleicher Höhe liegen wie die Kosten je Kilogramm Aluminiumoxid. Obwohl andere Kostenfaktoren, wie der Arbeitsaufwand und das Herstellen von Schleifscheiben die Verwendung von Borazon begünstigen, war der Unterschied bei den Materialkosten zu groß, als daß Borazon auf dem Markt für Aluminiumoxid in Wettbewerb treten konnte.

1967 wurden metallbeschichtete Diamanten zur Verwendung in harzgebundenen Schleifscheiben auf den Markt gebracht. Die Verwendung metallbeschichteter Diamanten erweiterte die Wirksamkeit von Schleifscheiben um einen Paktor 2 als typisches Beispiel. Derartige Schleifscheiben sind in den südafrikanischen Patentschriften 66/53IO und 67/2576 beschrieben.

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"Gemäß der letztgenannten Patentschrift war es bekannt, Schleifkörner aus Aluminiumoxid mit Nickel zu beschichten, um eine verbesserte Bindung der Schleifteilchen in einer harzgebundenen Schleifscheibe zu erzielen. Außerdem stellt die Patentschrift fest, daß die größere Wärmeleitfähigkeit oder Wärmeaufnahmekapazität von Diamanten, die mit Metall beschichtet sind, die schnelle Verschlechterung der Harzmatrix in der Nähe der Schleifkörner vermeidet, wodurch das Schleifkorn länger in der Harzmatrix festgehalten wird.

Diese Patentschrift nennt Beispiele von fünf harzgebundenen Schleifscheiben unter Verwendung von Schleifmitteln aus Diamanten, die mit verschiedenen Metallen beschichtet sind. Die Verbesserung beim Schleifverhältnis gegenüber Schleifscheiben, die mit unbeschichteten Diamanten hergestellt worden sind, schwankt von 37 bis 280 %. Die am stärksten verbesserten Schleifscheiben entfernten somit 3,8 mal so viel Material von Werkstücken wie Schleifscheiben, die aus unbeschichteten Diamanten hergestellt worden waren. Diese Verbesserungen sind typisch für das, was mittels metallbeschichteten Diamanten erreicht werden kann.

Es wurde gefunden, daß eine harzgebundene Schleifscheibe, die Schleifteilchen aus Borazon enthält, welche mit Nickel in einer Menge von 30 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die beschichteten Teilchen, beschichtet sind, viel wirksamer ist, als eine ähnliche Schleifscheibe, bei der die Teilchen unbeschichtet sind.

Die Schleifscheibe, insbesondere für gehärteten Stahl und Stahllegierungen mit einer Schleiffläche aus in einer Harzmatrix gebundenen Borazonteilchen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Borazonteilchen mit 30 bis 80 Gewichtsprozent Nickel, bezogen auf die beschichteten Teilchen, beschichtet sind. Die Verwendung solcher Schleifteilchen macht keine anderen Änderungen der Schleifscheibenstruktur erforderlich, weshalb die harzgebundene Schloif-

1 0 9 3 2 G / 1 !) 2 C)

scheibe sonst von üblicher Bauart sein kann. Dies bedeutet nicht, daß die Schleifscheiben mit nickelbeschichteten Borazonteilchen keine bessere Wirkung bei der Verwendung bestimmter Harze oder bei bestimmten Herstellungsverfahren besitzt.

Bei einer typischen Herstellungsweise für eine harzgebundene Schleifscheibe mit nickelbeschichteten Borazonteilchen wird ein Gemisch von granuliertem Harz, mit Nickel beschichteten Borazonteilchen und Füllstoff in eine Schleifscheibenform gebracht, ein Preßdruck entsprechend dem bestimmten verwendeten Harz, gewöhnlich in der Größenordnung von einigen hundert Atmosphären, aufgebracht und die Form auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, daß sich die Harzkörner plastisch deformieren und in den Fällen, wenn das Harz warmhärtend ist, aushärten.

Das am meisten für harzgebundene Schleifscheiben verwendete Harz ist ein Phenol-FormaAhyd-Reaktionsprodukt. Es können jedoch auch andere Harze oder organische Polymere verwendet werden, wie Melamin- oder Harnstoff-Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyester, Polyamide und Polyimide. Insbesondere haben Polyimide vielversprechende Ergebnisse gezeigt. In einer typischen Ausfuhrungsform enthält die Schleiffläche von Schleifscheiben mit nickelbeschichteten Borazonteilchen etwa 25 Volumenprozent Schleifmittel.

Weder ist beim Aufbringen einer Nickelbeschichtung auf die Borazonteilchen eine neue Technologie erforderlich, noch ist die Größe der Teilchen für den erfindungsgemäßen erzielbaren Erfolg kritisch. Es iet jedoch erwünscht, daß die gesamte Oberfläche der Teilchen beschichtet ist und daß das Gewicht der Beschichtung 30 bis 80 % beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Teilchen mit der Beschichtung. Im allgemeinen entspricht die Teilchengröße einer lichten Siebmaschenweite von 0,246 bis 0,043 mm (60 bis 325 mesh), jedoch können größere oder kleinere Teilchen mit Vorteil je nach den Anforderungen der Schleifscheibe verwendet werden.

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Typische Verfahren zum Aufbringen einer Nickelbeschichtung auf Borazonteilchen sind die stromlose Abscheidung, die an sich bekannt ist, die Zerstäubung gemäß der USA-Patentschrift 3 351 5^3 oder das Abscheiden aus dem Hochvakuum von einem aus Nickel zusammengesetzten Faden. Im letzteren Fall ist es erforderlich, die Borazonteilchen zu rühren, um eine Nickelbeschichtung auf allen Oberflächen sicherzustellen. Nachdem ein dünner Nickelfilm durch eines dieser Verfahren aufgebracht worden ist, kann durch ein anderes Verfahren der Film aufgebaut werden, wie durch eine übliche elektrolytische Abscheidung aus einem Elektrolytbad. Es ist nicht erforderlich, daß das Nickel eine äußerst zähe Bindung mit dem Borazon als Schichtträger eingeht.

Im fügenden wird ein typisches Verfahren zur Herstellung einer harzgebundenen Schleifscheibe mit Borazonteilchen angegeben.

1. Es werden folgende Stoffe ausgewogen:

hO Volumenprozent mit Nickel beschichtete Borazonteilchen einer Gebrauchsdichte von 5,29 g/cem, 39 Volumenprozent Phenolharz einer Dichte von 1,28 g/cem (das Phenolharzpulver hat vorzugsweise eine Teilchengröße unterhalb 0,14? mm (100 mesh)), 21 Volumenprozent Füllstoff aus Siliciumcarbid einer Größe von etwa 20,um und einer Dichte von 3,22 g/cem.

2. Das Harz und der Füllstoff worden in einem Mörser vorgemischt, bis sie ein homogenes Gemisch ergeben. Dazu wird Borazon mit 1 % eines Netzmittels, das gewöhnlich Furfural ist, zugemischt. Borazon, Furfural und das Gemisch aus Harz und Füllstoff wird leicht im Mörser gemischt, bis das Gemisch homogen ist.

3. Das Gemisch wird in den Hohlraum einer Form eingefüllt

und mittels einer Presse mit auf 176,6° C (350° F) erhitzten

ρ Platten 30 Minuten bei einem Druck von 703 kg/cm (10 000 psi) gepreßt. Das Formverfahren wird gewöhnlich bis zu einem

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— γ —

Haltepunkt durchgeführt und nicht unter konstantem Druck₃ wobei eine Menge des Gemisches verwendet wird, daß der Hohlraum der Form vollständig gefüllt ist unter Berücksichtigung der Berechnung der Dichte.

4. Die Form wird gekühlt und der Rand und der Nabenkern werden aus dem Hohlraum der Form entfernt. Das Phenolharz wird bei 190,6° C (375° F) nachgehärtet. Die Temperatur wird um 13° C (25° F) je Stunde erhöht. Sie wird 12 Stunden auf 190,6° C gehalten. Die Abkühlung geschieht mit einer Geschwindigkeit von etwa 13
samtzeit beträgt 36 Stunden.

Geschwindigkeit von etwa 13° C (25° F) je Stunde. Die Ge-

Es ist ersichtlich, daß die Ansätze und Behandlungen in weiten Grenzen schwanken können, um bestimmte Anforderungen an den Verwendungszweck zu erfüllen. Zum Beispiel kann dann, wenn anstelle eines Phenolharzes ein Polyimidharz verwendet wird, der Preßdruck auf etwa 350 kg/cm (5000 psi) gesenkt werden und die Formtemperatur beträgt etwa 260° C (500° F), die "Verweilzeit in der Form beträgt 10 bis 15 Minuten und die Behandlung nach dem Formen beträgt etwa 2 1/2 Stunden bei etwa 2^5° C (475° F). Dementsprechend ist die oben angegebene Verfahrensweise lediglich ein Beispiel und nicht als Besch-wTänkung der Erfindung aufzufassen.

Beispiele

Harzgebundene Schleifscheiben mit nickelbeschichteten Borazonteilchen wurden beim nassen und trockenen Schleifen von Stahl des Typs A-2, der gewöhnlich für Werkzeuge benutzt wird, Stahl für Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugc, Stahl vom Typ T-15 mit einem hohen Wolframgehalt und Stahl vom Typ M-2 mit Molybdän als hauptsächlichen Legierungsbestandteil verwendet. In der folgenden Tabelle I sind Werte für das Arbeiten von Schleifscheiben mit nickel-

1 0 9 8 2 H / 1 !> 2 L)

beschichtetem Borazon gegenüber unboschichtetem Borazan bei einem Stahl M-2 angegeben. Als "Schleifverhältnis"
wird die Volumencinhcit des abgeschliffenen Materials bezeichnet, die je Volumeneinheit Schleifscheibenabnutzung entfernt wird.

1 0 9 8 2 6 / 1 h 2 0

Tabelle I

Naß-Flächenschleifen

Bcrazcn- scheibe Xr.	Teilchengröße in Siebrcas chenweite C-iesh)	Beschichtung ' (Gew.% Nickel)	Schleifanstellung je Durchgang (mm)
Α5Γ-177	0,175/0,147 rom	0	0,025
	(30/100)
*£ J-17:?	τ	59,6	0,025
ASD-177	ι?	0	0,051
ASD-175	It	59,6	0,051
31Ä1-5-170	0,105/0,089 mm	0	0,025
	(140/170)
ASD-I32	11	64,6	0,025
31A1-5-170	π	0	0,051
ASr-lc2	ti	64,6	0,051

Wirkungsverbesserung gegenüber Schleif- unbeschichteter verhältnis Schleifscheibe %

273

891 29 367 109

655

139

226

1165

502

828

20S92S/1

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die Mindestvcrbesscrunr, lic durch Anwc dung einer Mickclbeschichtung auf die Borazonteilchcn erreicht wird, 226 j . ·. Lräf-t. uoch bcmerkcns rcrtcr ioo -J' relative Verbesserung der Schleifwirkung, die mit nickelbeschichtetem Borazon erreicht wird, wobei die Materialentfernung durch Erhöhen der Schleifanstellung von 0,025 mm auf 0,051 mm (0,001 bis 0,002 Zoll) verdoppelt wird. Unter den Bedingungen der erhöhten Materialentfernung beträgt das Schleifverhältnis, das mit den beschichteten Schleifteilchen gegenüber den unbeschichteten Schlcifteilchen erreicht wird, 3^5 bzw. 29· In diesem Fall beträgt die Verbesserung der Wirkung II65 %· Tatsächlich ist das Schleifvcrhältnis, das bei einem Absenken der Schleifscheibe von 0,051 mm bei den beschichteten Borazon-Schleifteilchen erreicht wird, erheblich höher als das Schleifverhältnis bei den unbeschichteten Borazon-Schleifteilchen bei einer Scheibenabsenkung von 0,025 mm. Somit beträgt die Schleifscheibenabnutzung bei dem beschichteten Borazon und doppelter /lengc entfernten Materials weniger als die Scheibenabnutzung bei unbeschichtetem Borazon bei der halben Menge abgetragenem Material.

In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse von Verglcichsversuchen bei 4 weiteren Beispielen eines Stahls M-2 mit einer Rockwell C-Härte von 60 sowie von 4 Proben eines Stahls A-2 mit einer Rockwell C-Härte von 6l angegeben.

BAD ORiGiNAL

ι ο ■) η '' (; / 1 ν 2 \)

Tabelle II Naß-Flächenschleifen

Borazonscheibe Siebmaschcnweite (Mesh)

Schleif- Wi r-

Beschich- anstellung kungs-

tung (Gew.% je Durch- Schleif- verbesse-Stahl Nickel) gang, mm verhältnis rung %

R5O9O 0,147/0,125 M-2 mm (100/120)

R5O91 0,147/0,125 M-2 mm (100/120)

R5O9O 0,147/0,125 M-2 mm (100/120)

R5O91 0,147/0,125 M-2 mm (100/120)

R5O9O 0,147/0,125 A-2 mm (100/120)

R5O91 0,147/0,125 A-2 mm (100/120)

R5O9O 0,147/0,125 A-2 mm (100/120)

R5O91 0,147/0,125 A-2 mm (100/120)

0,025	160
0,025	593
0,051	16
0,051	340
0,025	25
0,025	175
0,051	12
0,051	35⁺

270

2010

600

190

Die Schleifscheibe R 5091 wurde beim Beginn des Versuches fast aufgebraucht, und es konnte nur ein Versuchspunkt bei einer Scheibenabsenkung von 0,051 mm auf A-2 Stahl gemessen werden. Daher ist das Schleifverhältnis bestenfalls fraglich und ist nur deshalb angeführt, um zu zeigen, daß eine Verbesserung gegenüber unbeschichtetem Borazon sogar mit einer Schleifscheibe erreicht wurde, bei der nur eine extrem dünne Schicht Schleifmaterial zurückgeblieben war.

109826/1 Γ) 20

20597-54

Tabelle II zeigt, daß die Wirkungsverbcsscrung, die bei M-2-Stahl erreicht werden kann, beim A-2-Stahl erhalten bleibt.

In der folgenden Tabelle III sind einige Vergleichszahlen der Wirkung angegeben, wobei Proben von M-2-Stahl einer Rockwell-C-Härte von 64 und Τ-15-Stahl einer Rockwell-C-Härte von 65 trocken geschliffen wurden.

Tabelle III

Trockenschleifen

Anstcl- Wirkungsvorbeslung/ serung gegen-

Borazonscheibe Beschich- Doppel- Schleif- über unbeschich-Siebmaschenweite tung(Gew.$ Mate- gang, vorhält- teter Schleif- (Mesh) Nickel) rial mm nis scheibe, %

FC911 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC928 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC911 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC928 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC911 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC928 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC911 0,246/ 0,175mm (6O/8O)

FC928 0,246/ 0,175mm (60/80)

M-2 0,025

M-2 0,025 1849 1370

M-2 0,051 19

M-2 0,051 310 I53O

T-15 0,025 51 T-15 0,025 145 T-15 0,051 60 T-15 0,051 62

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Die Ergebnisse von Tabelle III bei M-2-Stahl erhärten weiterhin den überraschend hohen Wirkungsanstieg, der durch die Verwendung von mit Nickel beschichtetem Borazon erreicht werden kann. Im Fall von Τ-15-Stahl war die Verbesserung nicht so ausgeprägt bei einer Anstellung von 0,025 mm, und bei einer Anstellung von 0j051 mm war das Schleifverhältnis praktisch das gleiche bei mit Nickel beschichtetem oder unbeschichtetem Borazon. Die Ergebnisse mit Τ-15-Stahl zeigen, daß es viele Paktoren gibt, die in die Wirkungsangaben eingehen und daß cine Vorhersage nicht sehr gut möglich ist. Außer den Größen, wie dem Schoibendurchmesscr, der Scheibenbreite und der Scheibcngeschwindigkcit, spielen der Anstellungsbotrag und die physikalischen Eigenschaften des Werkstückes eine wichtige Rolle zur Bestimmung der optimalen Schleifbedingungen.

Es wurde bereits ausgeführt, daß beim Schneiden von .'/olframcarbiden Borazon dem Diamanten stark unterlegen int. Em Pail gehärteter 3tähle und Stahllcgierungen ist, wenn auch nicht gleichmäßig, das Gegenteil dor Pall. In der folgenden Tabelle IV sind die Schleifvcrhältnisse für Aluminiumoxid, mit flicke L beschichtetem Borazon und mit nickel beschichtetem Diamant bei einer Reihe gehärteter iltilriLc verglichen.

	AL₂O₃	Tabelle IV	1 09	c'ILbriLa	V/irlamgo verbesse	BAD ORtGlNAU
	¹¹ />	Ual?>-P Lachens ch lei fen	l\i c kolbe π chi ch- tcter Diamant	rung uorazon gegen über Diamant, %
	d,- j	οchIo ifverh	85	1 100
Mate- r i a 1	0,8	U icke !beach Ioh- totes Borazon	95	90
H-2	50	10 30	100	20
M- 4	20	180	135	455
T- 15	40	120	210	86
0-1	3,0	750	270	55
A-2		390	1000	-35
W-I		420	8 2 6 / H) 2 0
D-2	650

? ο R q ? ς u

In der Tabelle IV ist das Material M-4 eine Stahllcgicrung mit Molybdän, die sich von der Legierung M-2 durch einen höheren Kohlenstoffgehalt und einen Vanadiumgehalt von 4 % anstatt 2 % unterscheidet. Das Material 0-1 ist ein ölgchärteter Werkzeugstahl für die Kaltverarbeitung. Das ?4aterial Vi-I ist ein wassergehärtoter Werkzeugstahl. Das Material D-2 ist ein Werkzeugstahl für kaltes Arbeiten mit einem hohen Kohlenstoffgehalt und einem hohen Chromgehalt.

Tabelle IV zeigt, daß das mit Nickel beschichtete Dorazon dem mit Nickel beschichteten Diamanten in allen Fällen außer bei dem Stahl D-2 überlegen war. Im Falle der Stähle M-2 und 0-1 ist die Überlegenheit des ßorazons sehr hoch und überraschend. Die Gründe für die weiten Schwankungen des WirkungsvorhaLtcns können gegenwärtig noch nicht genau crkLärt v/erden. Wie bereits erwähnt, spielen jedoch die physikalischen und chemischen Eigenschaften dos Werkstückes eine große Rolle bei der Wirksamkeit der Schleifscheibe.

Tabelle EV gibt ebenfaLls die SchleIfverhältnissc für Aluminiumoxid, dem am meisten verwendeten handelsüblichen Schleifmittel für gehärtete .Jtähle und Stahlleglcrunnon, wieder. Die große überLegenheit des mit Hiekel beschichteten Borazons gegenüber Aluminiumoxid bestärkt die Wichtigkeit der Erfindung dadurch, daß nunmehr F>orazon in Wettbewerb mit Aluminiumoxid treten kann, trotz der großen Kosten und eiern Pro Lüunter:;ehled zwischen beiden Stoffen,

Die folf.unde TabeLLo V gibt einen VorgLoich dor Trockensch Lei t'fäh Igkoi L von mit Nickel beschichteten Horazon gegen über mit nicke L beschichtetem Diamant gegenüber Aluminiumoxid hol drei StahL Lep.inruiii ι;η ./leder.

BAD ORIGINAL

10 9 0 2b"/ I h 2 0

Tabelle V Trocken-Flächcnschleifen

Schleifverhältnis Wirkungsverbesserung

Mate- Nickclbcschich- Nickclbeschichte- Borazon gegenüber

rial tetcs Borazon tor Diamant Al₀O, Diamant und Al_nO.,, %

έ t> 2

10 11900 10 8900 10

M-2	1200	10
M-12	900	10
T-15	500	10

Die in Tabelle V angegebenen Ergebnisse sind Durchschnittswerte und abgerundete Werte von einer Reihe von Versuchen, die unter vergleichbaren Schleifbedingungen durchgeführt wurden.

Das Material M-42 unterschied sich vom Material M-2 durch einen Wolframgehalt von 1,5 % gegenüber 6 % bei M-2, einem Molybdängehalt von 9_S5 % gegenüber 5 ρ bei M-2 und einem Kobaltgehalt von 8 % gegenüber 0 % bei M-2. Während Tabelle IV eine überraschende Verbesserung bei mit Nickel beschichtetem Borazon gegenüber mit Nickel beschichteten Diamanten bei den meisten Stählen beim Naßschleifen zeigt, zeigt Tabelle V eine noch überraschendere Verbesserung im Falle des Trockenschleif ens. Tatsächlich ist mit Nickel beschichteter Diamant nicht besser als Aluminiumoxid beim Trockenschleifen von Werkzeugstählen und bezüglich der Wirkungsweise beim Naßschleifen stark unterlegen. Dies steht in scharfem Gegensatz zu mit Nickel beschichtetem Borazon, das beim Trockenschleifcn ebenso gut ist wie beim Naßschleifen.

Die Worte der Tabellen I bis V zeigen eine überraschende Überlegenheit von mit Nickel beschichtetem Borazon gegenüber unbeschichtetem Borazon sowie eine überraschende übcrlogon-

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heit des rait Nickel beschichteten Borazons gegenüber mit Nickel beschichtetem Diamanten beim Schleifen der meisten Werkzeugstähle und Stahllegierungen. Von besonderem Interesse und von technischer Bedeutung ist die Fähigkeit des mit Nickel beschichteten Borazons, Stahllegierungen unter trockenen Schleifbedingungen zu schleifen. Trotzdem widersprechen sich auch diese Werte in mancher Hinsicht, da sie zeigen, daß eine Überlegenheit beim Schleifen des einen Materials nicht notwendig gegenüber einem anderen Material gezeigt werden muß, oder im Falle der übertragbarkeit der Ergebnisse, daß der Überlegenheitsgrad erheblich wechseln kann. Diamant und Borazon haben lediglich die Eigenschaft extremer Härte und des kubischen Kristallsystems gemeinsam. Sowohl der Diamant wie auch Borazon können in der hexagonalen Form superhart sein, jedoch ist diese Form der Stoffe relativ selten. Vom Standpunkt der elementaren Zusammensetzung und Chemie gibt es keine Beziehung zwischen dem Kohlenstoff des Diamanten und dem Bornitrid von Borazon. Wie bereits erwähnt, kann Borazon Temperaturen von 1371° C (2500° F) widerstehen, während der Diamant bei 871° C (l600° F) zu brennen beginnt. Aus der südafrikanischen Patentschrift 67/2576 ist zu entnehmen, daß die Verbesserung bei hartgebundenen Schleifscheiben unter Verwendung metallbeschichteter Diamanten auf die verbesserte Bindung zwischen dem Harz und dem Metall und die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften des mit Metall beschichteten Diamanten gegenüber unbeschichteten Diamanten zurückzuführen ist. Die Worte der Tabellen I bis V lassen demgegenüber bestenfalls vermuten, daß diese Erklärung zu einfach ist und daß es viele andere, noch wichtigere Faktoren, die gegenwärtig nicht bekannt sind, gibt, die hierfür verantwortlich sind. Dies wird weiterhin durch die Tatsache bekräftigt, daß mit Kupfer beschichtetes Borazon keine erheblich bessere Schleifscheibe für das Trockenschleifen ergab wie unbeschichtetes Borazon. Mit Kupfer und Kobalt beschichtete Borazonschleifschoiben waren unbeschichteten Schleifscheiben beim Naßschleifen

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überlegen, jedoch dem mit Nickel beschichteten Borazon unterlegen.

Es könnte angenommen werden, daß die Kombination von Bor und Nickel für die Ergebnisse gemäß den Tabellen I bis V verantwortlich sind. Um dieses zu untersuchen, wurden drei Schleifscheiben mit einem Schleifmittel aus Borcarbid hergestellt. Diese Schleifscheiben waren identisch mit der Ausnahme, daß die eine Scheibe keine Beschichtung des Schleifmittels hatte. Bei der anderen Scheibe hatte das Schleifmittel eine Beschichtung von 49 Gewichtsprozent Nickel und bei der dritten von 58,8 % Nickel. Alle drei Schleifscheiben wurden bei M-2-Stahl untersucht. Die Schleifscheibe mit dem unbeschichteten Schleifmittel hatte ein SchleifVerhältnis von 1,00, die Seheibe mit der Beschichtung mit 49 % Nickel hatte ein Schleifverhältnis von 1,01 und die Schleifscheibe mit der Beschichtung mit 58,8 % Nickel hatte ein Schleifverhältnis von 0,73. Diese Versuchsergebnisso zeigten somit keine klare Erklärung der Grundlagen, auf denen die Erfindung beruht.

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Claims

Patentansprüche

und Stahllegierungen, mit einer Schleiffläche aus in einer Harzmatrix gebundenen Borazonteilchen, dadurch gekennzeichnet , daß die Borazonteilchen mit 30 bis 80 Gewichtsprozent Nickel, bezogen auf die beschichteten Teilchen, beschichtet sind.
2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzbindemittel ein Phenol-Formaldehydharz ist.
3. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Harzbindemittel ein PoIyimidharz ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß man Borazonteilchen mit einer Nickelbeschichtung versieht, wobei die Nickelbcschichtung etwa 30 bis 80 Gewichtsprozent der beschichteten Teilchen beträgt, die beschichteten Teilchen mit Harzmaterial vermischt und aus dem Gemisch aus den beschichteten Borazonteilchen und dem Harz eine Schleiffläche einer Schleifscheibe formt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Harzbindemittel Phenol-Formaldehydharz verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als Harzbindcmittel ein Polyimidharz verwendet.

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