DE2130347C3

DE2130347C3 - Diamanten-Pressling

Info

Publication number: DE2130347C3
Application number: DE2130347A
Authority: DE
Inventors: R J Caveney
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1981-11-19
Also published as: ZA704347B; IE35390L; GB1321807A; FR2099834A5; SE373353B; CH562758A5; DE2130347A1; BE768575A; DE2130347B2; CA934971A; IE35390B1

Description

JO

Die Erfindung betrifft einen Diamanten-Preßling mit einem Gehalt an im wesentlichen graphitfreien Diamantpartikeln, die mit einem geschlossenen Überzug aus Titan oder Molybdän versehen und in einer Metallmatrix fest eingebettet sind.

Es sind Schleif- und Schneidkörper aus Diamantteilchen bekannt, wobei die Diamantteilchen einen Überzug aus Molybdän oder Titan aufweisen und in ein metallisches Bindemittel eingebunden sind. Bei diesen Schleif- und Schneidkörpern durchdringen sich die Bestandteile von Diamantbeschichtung und Bindemittel (Matrix) einander nicht. Als Bindemittel werden im bekannten Fall Kupfer, Silber, Aluminium und Mischungen dieser Metalle verwendet. Die bekannten Schleifund Schneidkörper erweisen sich nicht allen an sie gestellten Anforderungen als gewachsen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schleifkörper aus Diamantteilchen in Gestalt eines Diamanten-Preßlings vorzuschlagen, der gegenüber bekannten Körpern dieser Art ein verbessertes Schleifverhalten zeigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallmatrix aus einer der folgenden Legierungen: Fe/Ni, Ni/Co/Cr/Fe und Fe/Si oder aus einem mit einem Übergangsmetall der 8. Gruppe des Periodensystems der chemischen Elemente verbundenen Wolfram- τ, carbid besteht.

Vergleicht man einen bekamten Schleifkörper der genannten Art und einen Diamanten-Preßling gemäß der Erfindung mit einem Schleifkörper, dem man willkürlich die Vergleichszahl 1 zuteilt, so ergibt sich, t>< > daß der bekannte Schleifkörper bezüglich seiner Schleifeigenschaften unter der Vergleichszahl 1 liegt, während die Schleifeigenschaften erfindungsgemäßer Diamanten-Preßlinge erheblich über dieser Vergleichszahl liegen. h-ί

Die nachstehende Beschreibung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Wesentlich für eine feste Einbettung der Diamantpartikel in die Metallmatrix ist, daß die Beschichtungssubstanz mit dem Metall der Matrix »kompatibel« ist. Dies bedeutet, daß die Matrix so beschaffen sein muß, daß sie eine Diffusion des Titans oder Molybdäns in die Matrix hinein erlaubt. Die Dicke der Titan- bzw. Molybdänschicht liegt normalerweise in der Größenordnung von 1000 bis 2000 A, es können aber auch Schichten mit größerer Dicke verwendet werden.

Die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Diamanten-Preßlingen bestimmten, mit Titan bzw. Molybdän beschichteten Diamanten können aufgrund herkömmlicher Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann die Beschichtung auf der Diamanter.oberfläche durch Vakuum-Bedämpfungsverfahren, wie sie in der Veröffentlichung »Vacuum Depositions of Thin Films« von L Holland, Chapman und Hall, i. Ausgabe 1956 beschrieben sind, niedergeschlagen werden. Um eine Titan/Diamanten bzw. Molybdän/Diamanten-Bindung zu erzeugen, kann gegebenenfalls der beschichtete Diamant auf eine von mehr als 500⁰C erhitzt werden. Dieses Erhitzen ist jedoch nicht notwendig, da während des Kompaktierungsvorganges Temperaturen über 500⁰C auftreten und die Bildung einer Bindung deshalb während der Preßlings-Herstellung erzielt werden kann.

Bei der Herstellung der Diamanten-Preßlinge werden die mit einer kontinuierlichen Beschichtung von Titan oder Molybdän versehenen Diamanten mit einem geeigneten Matrixmaterial vermischt, um bei der Kontaktierung eine mit der Titan- bzw. Molybdän-Beschichtung der Partikel kompatible Matrix zu gewinnen. Anschließend wird die Mischung unter Druck und Temperaturbedingungen in der stabilen Diamantenzone kompaktiert.

Dabei stellt die »stabile Diamantenzone« eine Reihe von Bedingungen dar, die an sich bekannt sind; es wird in diesem Zusammenhang auf die Veröffentlichung von Berman R. und Simon F. in der Zeitschrift Z. Elektrochem. Band 59,1955 auf der Seite 333 verwiesen.

Vorzugsweise beträgt der Druck bei dem Verdichtungsvorgang etwa 60 Kilobar bei einer Temperatur zwischen 1200⁰C und 1400°C.

Bei der Herstellung wird der eine kontinuierliche Titan- bzw. Molybdän-Beschichtung aufweisende Diamantengrieß und das zur Erzielung der gewünschten Legierung notwendige Metallpulver in eine Plastikflasche eingemessen und abgewogen. Wird beispielsweise eine Eisen/Nickel-Legierung (12:5) gewünscht, dann werden 12 Gewichtsanteile Eisenpulver und 5 Gewichtsanteile Nickelpulver in die Flasche eingewogen. Metallpulver und Diamantengrieß werden dann durch 20minütiges Einlegen der Flasche in eine Walkmaschine durchgemischt. Die Mischung wird in eine Graphitgießform geschüttet und das Ganze in eine Einheits-Synthese-Druckkapsel eingebracht. Falls das Volumen der Druckkapsel nicht vollständig von der Gieß- bzw. Druckform ausgefüllt ist, wird kompaktierter Graphit in die Druckdose hinzugefügt, um den Volumenausgleich zu erzielen.

Die Mischung wird anschließend 5 Minuten lang bei einem Druck von 60 Kilobar und bei Temperaturen zwischen 1200° und 1400⁰C einer Verdichtungswirkung unterworfen. Die erwähnten Temperaturen und Drücke liegen in der stabilen Zone des Diamanten. Unter Verwendung des oben erwähnten Verfahrens wurde eine Anzahl von Diamanten-Preßlingen hergestellt. In der nachfolgenden Tabelle ist die Partikelgröße des Diamantengrießes und das bei diesen Preßlingen verwendete Matrixmaterial angegeben.

Tabelle

Preßling

Große des

Diamanten-

partikels

Matrix

1	0,17 -0,25 mm	Fe/Ni	12/5	63/2
2	0,088-0,104 mm	Fe/Ni	12/5	63/2
3	-0,044 mm	Fe/Ni	12/5	Ni/Co/Cr/Fe: 34/18/14/5
4	0,17 -0,25 mm	WC-10% Co
5	0,17 -0,25 mm	Fe/Si :
6	0,088-0,104 mm	Fe/Si :
7	0,088-0,104 mm

In sämtlichen oben angegebenen Fällen betrug der Diamantengehzlt der Preßlinge 65 %-VoI.

Die oben erwähnten Preßlinge wurden in ihren Eigenschaften mit einem Preßling verglichen, der aus unbeschichtetem Diamantengrieß in einer Titan/Silizium-Masse bestand; es stellte sich dabei heraus, daß im Mittel das Verhältnis der Schleifwirksamkeit der erfindungsgemäßen Preßlinge größer als 1 war. Dieses Wirksamkeitsverhältnis ist das Verhältnis der Abnutzung des erfindungsgemäßen Partikels, der einer Reihe von Schleifvorgängen unterworfen war, zu dem Abnutzungsverhältnis eines Standardpreßlings, der derselben Reihe von Schleifbedingungen unterworfen wurde, multipliziert mit einem Konversionsfaktor. Der Konversionsfaktor gibt dabei die unterschiedlichen Dichten der Matrix an.

Ein Wert von mehr als 1 zeigt an, daß der erfindungsgemäße Preßling überlegene Schleifeigenschaften und Schleifwiderstände, verglichen mit dem Standardpreßling, aufweist. Aus den Versuchen ergab sich, daß die wichtigsten Ergebnisse bei solchen Preßlingen erzielt worden sind, die Matrizen aus Fe/Ni, Wolframcarbid gebunden mit 10% Co, Ni/Co/Cr/Fe und Fe/Si aufweisen, wobei die Wirksamkeitsverhältnisse in der oben angegebenen Reihenfolge 1,59, 4,53, 3,79 und 1,50 betrugen.

Claims

Patentansprüche:

1. Diamanten-Preßling mit einem Gehalt an im wesentlichen graphitfreien Diamantpartikeln, die mit einem geschlossenen Oberzug aus Titan oder Molybdän versehen und in einer Metallmatrix fest eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix aus einer der folgenden Legierungen: Fe/Ni, Ni/Co/Cr/Fe und Fe/Si oder aus einem mit einem Übergangsmetall der 8. Gruppe des Periodensystems der chemischen Elemente verbundenen Wolframcarbid besteht.

2. Preßling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichts-Verhältnisse der elementaren Metalle in den Legierungen Fe/Ni, Ni/Co/ Cr/Fe und Fe/Si 12/5,34/18/14/5 bzw. 63/2 betragen.

3. Preßling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übergangsmetall Cobalt in einer Menge von 10 Gew.-% mit dem Wolframcarbid verbunden ist.