DE2302571A1

DE2302571A1 - ABRASIVES AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

Info

Publication number: DE2302571A1
Application number: DE19732302571
Authority: DE
Inventors: Harold Cloyd Bridwell; Arthur Graves Wilder
Original assignee: Christensen Diamond Products Co
Current assignee: Norton Christensen Inc
Priority date: 1972-01-24
Filing date: 1973-01-19
Publication date: 1973-08-02
Also published as: FR2169577A5; JPS4883486A

Description

Schleifmittel und Verfahren zu seiner HerstellungAbrasives and process for their manufacture

Die Erfindung betrifft ein Schleifmittel, das aus mehreren verschiedenen, in einer Matrix mit zusammenhängender Phase gebundenen Schleifteilchen aufgebaut ist.The invention relates to an abrasive, which consists of several different, in a matrix with coherent phase bonded abrasive particles is built up.

Schleif-, Abreib-, Schneid- und Erdbohrwerkzeuge, im folgenden als Schleifwerkzeuge bezeichnet, besitzen Schleifmittel bzw. in einem Schleifgefüge gebundene Schleifteilchen, wobei ein Binder, z.B. ein organisches Polymerharz und in einigen Fällen Metall, verwendet wird, das als Matrix wirkt und die Schleifteilchen im Schleifgefüge hält.Grinding, abrading, cutting and earth boring tools, hereinafter referred to as grinding tools, have abrasives or abrasive particles bonded in an abrasive fabric, wherein a Binder, e.g., an organic polymer resin and in some cases metal, is used which acts as a matrix and which Holds abrasive particles in the abrasive structure.

Bei einer Form des oben genannten Schleifmittelaufbaus werden mehrere unterschiedliche Schleifteilchen verwendet. ZusätzlichOne form of the above abrasive construction uses several different abrasive particles. Additionally

309831/1115309831/1115

zu Teilchen mit hohen. Härtevier ten, die als Primärschleifmaterial wirken, ist in der zusammenhängenden Phase des Metallmatrixbinders ein Sekundärschleifmaterial mit geringerem Härtewert verteilt.to particles with high. Hardness four that are used as the primary abrasive material act, is a secondary abrasive material with a lower hardness value in the coherent phase of the metal matrix binder distributed.

Der Zweck der Sekundärschleifteilchen besteht darin, bevorzugt zu verschleißen und auf diese Weise neue Schleifflächen der Primärteilchen freizulegen.The purpose of the secondary abrasive particles is to be preferred to wear out and in this way new grinding surfaces of the To expose primary particles.

Bei derartigen Schleifgefügen ist es wünschenswert, daß die Primär- und Sekundärschleifmaterialien gleichmäßig in der Matrix verteilt sind. Wenn das Primärschleifmaterial nicht gleichförmig verteilt ist, wird das Schleifgefüge nicht gleichmäßig abgenutzt, was dazu führt, daß in den Abnutzungsbereichen mit hohen Konzentrationen an Primärschleifmaterial das Schleifwerkzeug eine geringere Abnutzung erfährt als im Bereich mit geringer Konzentration an Primärschleifmaterialien.With such abrasive structures, it is desirable that the Primary and secondary abrasive materials are evenly distributed in the matrix. When the primary abrasive material is not uniform is distributed, the abrasive structure is not worn evenly, which leads to the abrasive tool in the wear areas with high concentrations of primary abrasive material Less wear is experienced than in the area with a low concentration of primary abrasive materials.

Die beschleunigte Abtragung des Sekundärschleifmaterials und die damit einhergehende örtliche Abnutzung der Bindematrix führt zu einer größeren Beanspruchung der Bereiche mit höherer Konzentration an Primärschleifmaterial, da sich das Schleifgefüge in diesen Bereichen hochschiebt. Die auf diese reduzierten Bereiche konzentrierte Beanspruchung verursacht eine erhöhte Beanspruchung bzw. einen erhöhten Druck pro Flächeneinheit auf die örtlichen Druckbereiche und auf den darunterliegenden Auf-The accelerated removal of the secondary abrasive material and the associated local wear and tear of the binding matrix result to greater stress on the areas with a higher concentration of primary abrasive material, as the abrasive structure changes pushes up in these areas. The stress concentrated on these reduced areas causes increased stress or an increased pressure per unit area on the local pressure areas and on the surfaces below

3 09831/11153 09831/1115

bau des Schleifwerkzeugs, z.B. eines Sägeblattes, an dem das Schleifmittel angebracht sein kann.construction of the grinding tool, e.g. a saw blade, on which the Abrasives can be attached.

In einigen Fällen kann diese erhöhte Beanspruchung zu einem Bruch des Primärschleifmaterials führen, so daß es aus der Matrix herausgeworfen wird und einen übermäßigen Verschleiß verursacht. In some cases, this increased stress can cause the primary abrasive material to break, ripping it out of the Matrix is thrown out and causes excessive wear.

In derartigen Fällen ist die Schneidgeschwindigkeit nicht gleichmäßig und es ist daher erforderlich, entweder die Belastung oder die Schneidgeschwindigkeit herabzusetzen.In such cases, the cutting speed is not uniform and it is therefore required either the burden or reduce the cutting speed.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile im wesentlichen dadurch, daß die Schleifteilchen mit einer pulverförmigen Metallhülle pelletisiert sind, und schafft eine gleichmäßigere Verteilung der Primär- und gegebenenfalls der Sekundärschleifteilchen in der Matrix, um auf diese Weise eine kontrollierte und im wesentlicher gleichmäßige räumliche Verteilung des Primär- und gegebenenfalls des Sekundärschleifmaterials sowie eine kontrollierte und im wesentlichen gleichmäßige Konzentration von Primärschleifteilchen im Schleifgefüge bzw. Schleifmittelaufbau zu erhalten.The invention essentially overcomes these disadvantages by providing the abrasive particles with a powdered metal shell are pelletized, and creates a more even distribution of the primary and optionally secondary abrasive particles in the Matrix in order in this way a controlled and essentially even spatial distribution of the primary and possibly of the secondary abrasive material as well as a controlled and substantially uniform concentration of primary abrasive particles to be preserved in the abrasive structure or abrasive structure.

Hierbei ist es möglich, eine Konzentration an Primär- und gegebenenfalls Sekundärschleifmaterial auszuwählen, die einen angemessenen Abstand zwischen den Teilchen bewirkt und einen ausreichenden Porenraum für eine gute Verbindung und eine ausreichende Matrixmasse zum Festhalten der Schleifteilchen schafftIt is possible to use a concentration of primary and optionally Select secondary abrasive material that is adequate Distance between the particles causes and a sufficient pore space for a good connection and a sufficient Creates matrix mass to hold the abrasive particles in place

309831/1115309831/1115

In Ausgestaltung der Erfindung wird die genannte gleichmäßige Verteilung des Primär- und gegebenenfalls Sekundärschleifmaterials dadurch erreicht, daß zunächst eine innige Mischung von Teilchen des Primär- und Sekundärschleifmaterials gebildet wird, in der die Teilchen so genau wie praktisch durchführbar im wesentlichen die gleiche Korngröße besitzen.In an embodiment of the invention, the aforementioned uniform distribution of the primary and, if appropriate, secondary abrasive material is achieved achieved by initially forming an intimate mixture of particles of the primary and secondary abrasive material in which the particles are of essentially the same grain size as practically feasible.

In den Fällen, in denen die Schleifteilchen sich über einen größeren Korngrößenbereich erstrecken, werden die Teilchen zunächst auf die gleiche Korngröße oder einen engen Korngrößenbereich gebracht.In those cases where the abrasive particles are over a Extend larger grain size range, the particles are initially to the same grain size or a narrow grain size range brought.

In einem derartigen Fall erhält man durch geeignetes Mischen der Teilchen eine gleichmäßige Verteilung von im wesentlichen gleichmäßiger Konzentration an Primär- und gegebenenfalls Sekundärschleifteilchen in der gesamten Mischung.In such a case, by properly mixing the particles, a uniform distribution of substantially more uniform can be obtained Concentration of primary and possibly secondary abrasive particles in the entire mixture.

Schleifteilchen, wie Diamanten und Wolframkarbid, sind bereits in Verfahren angewandt worden _t die als Einsicker- bzw. Infiltrier und Warmpreßverfahren bekanntgeworden sind. Bei ersterem läßt man geschmolzenes Metall durch eine poröse Masse der in einer Form von gewünschter Gestalt eingeschlossenen Schleif.teilchen sickern. Beim Warmpreßverfahren werden Mischungen aus Schleifmaterial- und Metallpulver unter Druck erhitzt, so daß das resultierende Erzeugnis ein Schleifmittel bzw. Schleifelement ist, das aus durch die Metallmatrix gebundenen Schleifteilchen besteht .Abrasive particles, such as diamond and tungsten carbide, have been already used in method _t have become known as Einsicker- or Infiltrier and hot pressing. In the former, molten metal is allowed to seep through a porous mass of the abrasive particles enclosed in a shape of a desired shape. In the hot pressing process, mixtures of abrasive material and metal powder are heated under pressure so that the resulting product is an abrasive article made up of abrasive particles bound by the metal matrix.

309831/1115309831/1115

Der Korngrößenbereich der in einem derartigen Verfahren verwendeten Schleifteilchen kann zwischen einer Korngröße, die, nach der Tyler-Siebreihe, einen Durchgang durch das Sieb Nr. 16 hat und einen Rückstand auf dem Sieb Nr. 400 bildet (-16+^iOO), liegen. Teilchen dieser Größenordnung neigen dazu, wenn sie in eine Form eingestampft oder gerüttelt werden, eine Masse mit veränderlicher Durchdringbarkeit bzw. Porosität zu bilden. In einigen Bereichen können die Poren übermäßig groß und in anderen Bereichen mit Peinstoffen gefüllt sein, so daß eine angemessene Verbindung in der gesamten Masse verhindert wird.The grain size range used in such a process Abrasive particles can range from a grit size that, according to the Tyler sieve series, will pass through the No. 16 sieve and forms a residue on sieve no. 400 (-16 + ^ iOO), lie. Particles of this size tend to have a mass when they are crushed or shaken into a mold to form variable permeability or porosity. In some areas, the pores can be excessively large and in others Areas to be filled with contaminants so that an adequate connection in the whole mass is prevented.

Dies führt beim Einsickerverfahren zu Kanalbildungen, so daß in den Poren geringerer Größe nicht genug Metall vorhanden ist und in dem Feld mit größeren Poren eine zur große Trennung der Schleifteilchen stattfindet.During the infiltration process, this leads to the formation of channels, so that there is not enough metal in the pores of smaller size and in the field with larger pores there is a great deal of separation of the abrasive particles.

Zusätzlich führen die ungleichmäßigen Teilchengrößen der Schleifmaterialien und der Matrix zu einer uneinheitlichen Verteilung der Sehleifmittelbestandteile im resultierenden Schleifelement.Additionally, the non-uniform particle sizes of the abrasive materials lead and the matrix results in a non-uniform distribution of the abrasive ingredients in the resulting abrasive element.

In gleicher Weise führt die fehlende Gleichförmigkeit der Teilchengrößen der Schleifteilchen und auch der Metallteilchen zu einem uneinheitlichen Aufbau mit örtlichen Zonen unzureichender Verbindung'undsolchen, denen die gewünschte Konzentration von Primär- und gegebenenfalls Sekundärschleifteilchen entzogen ist.In the same way, the lack of uniformity of the particle sizes leads the abrasive particles and also the metal particles lead to a non-uniform structure with localized zones inadequate Compound 'and those that have the desired concentration of Primary and possibly secondary abrasive particles is removed.

0 9 8 3 1/11150 9 8 3 1/1115

Als unerwünschtes Ergebnis ist der oben beschriebene ungleichmäßige Verschleiß zu verzeichnen.As an undesirable result, that described above is uneven Noticeable wear and tear.

In den Fällen, in denen das Schleifgefüge in einem Schneidoder Schleifwerkzeug angewandt wird, z.B. bei Gesteinsbohrkronen oder anderen Bohr- und Bearbeitungs- bzw. spanabhebenden Werkzeugen oder Sägen, beispielsweise zum Sägen von Beton, Mauerwerk Gestein, Keramik, Ziegeln usw., werden vorzugsweise Schleifmaterialien mit einer Härte von mehr als etwa 2000 kg/mm² (Knoop oder Vickers) und zwar je härter desto besser, verwendet. Ein zusätzliches Merkmal besteht darin, daß das Schleifmaterial einen Schmelz- oder Erweichungspunkt aufweisen sollte, der über der höchsten Temperatur liegt, die in dem Verfahren erreicht wird, durch das .das-Schleifgefüge bzw. der Schleifmittelaufbau gebildet wird, wie es im folgenden beschrieben ist. "In those cases in which the abrasive structure is used in a cutting or grinding tool, e.g. for rock drill bits or other drilling and machining or cutting tools or saws, e.g. for sawing concrete, masonry, stone, ceramics, bricks, etc., abrasive materials are preferred with a hardness of more than about 2000 kg / mm ² (Knoop or Vickers), namely the harder the better, is used. An additional feature is that the abrasive material should have a melting or softening point above the highest temperature reached in the process by which the abrasive structure is formed, as described below . "

Vorzugsweise wird wegen der physikalischen Eigenschaften, wie Härte_ Schmelzpunkt, chemischer Beständigkeit und anderer physikalischer Eigenschaften, eines der folgenden Schleifmaterialien verwendet und unter diesen wiederum vorzugsweise natürliche oder synthetische Diamanten. Zusätzlich zu Diamanten können die anderen, in Tabelle 1 aufgeführten Schleifmaterialien benutzt werden. Die in der Tabelle angegebenen Werte entstammen der erhältichen Literatur.It is preferred because of the physical properties, such as hardness_ melting point, chemical resistance and other physical properties Properties, any of the following abrasive materials used and among these in turn preferably natural or synthetic diamonds. In addition to diamonds, the other abrasive materials listed in Table 1 can be used. The values given in the table are taken from the ones available Literature.

Wie oben erwähnt, wird als Primärschleifmaterial eines mit einem wesentlichen höheren Härtewert als dem des SekundärschleifmateriaAs mentioned above, the primary abrasive material used is one with a significantly higher hardness value than that of the secondary abrasive material

3 0 9 8 31/11153 0 9 8 31/1115

ausgewählt.selected.

In der Tabelle 1 sind geeignete Materialien angegeben, au» denen die Primär- und gemeinsam mit diesen verwendbaren ähnlichen Schleifmaterialien ausgewählt werden können.Suitable materials are given in Table 1, including the primary and similar abrasive materials usable in conjunction with them can be selected.

1/11151/1115

SchmelzpunktMelting point Tabelle 1Table 1 Prozent LinearerPercent more linear Härte kg/mm² Hardness kg / mm ² -- II. JJ Ni
CONi
CO SchleifmaterialAbrasive material ⁰C ⁰ C SpezifischesSpecific Ausdehnungsko
effizientExpansion coefficient
efficient Knoop*"Knoop * " OD
IOD
I. I
i I.
i Q
KJ i
f VMQ
KJ i
f VM Gewichtweight XlO²V⁰FXlO ² V ⁰ F Vickers**Vickers ** ii °!°! 0-1DOO⁰P0-1DOO ⁰ P Diamanten (synth. o.Diamonds (synthetic or similar) 1.5 ' .1.5 '. 8000*8000 * natürlich)Naturally) 20602060 3.53.5 4.44.4 3OOO*3OOO * Aluminiumoxid (Al₂O₅)Aluminum oxide (Al ₂ O ₅ ) 3.5-43.5-4 gegossenes Eutektikum-poured eutectic 48004800 wolframkarbidtungsten carbide 48004800 1515th 2.72.7 Wolframmonokarbid (WC)Tungsten monocarbide (WC) 48004800 15.815.8 1950-24001950-2400 Diwolframkarbid (W₂C)Di-tungsten carbide (W ₂ C) 17.317.3 Bornitrid(Kubisch)Boron nitride (cubic) >1700> 1700 4700*4700 * 15OO15OO 3.483.48 33 Tetrachromkarbid (Cr₁-C)Tetrachrome carbide (Cr ₁ -C) ) 19IO) 19IO 6.996.99 2.42.4 26502650 Trichromdikarbid (Cr,C₂ Trichrome dicarbide (Cr, C ₂ 28702870 6.686.68 4.24.2 3000-350O^3000-350O ^ Titandiborid (TiB₂)Titanium diboride (TiB ₂ ) 32503250 4.524.52 4.24.2 38OO*38OO * Hafniumdiborid (HfB₂)Hafnium diboride (HfB ₂ ) 31003100 11.2011.20 4.64.6 2000*2000 * Zirkoniumdiborid (ZrB₂)Zirconium diboride (ZrB ₂ ) 40504050 6.096.09 3.63.6 274oi 220*274oi 220 * Calciumhexaborid (CaBg)Calcium hexaboride (CaBg) 41004100 2.462.46 3.83.8 300οί 290**300οί 290 ** Bariumhexaborid (BaBg)Barium hexaboride (BaBg) 4.324.32 3.73.7 Tantalkarbid (TaC)Tantalum carbide (TaC) >1000°> 1000 ° 2.42.4 2200-2900*2200-2900 * SiliziumkarbidSilicon carbide 3.213.21

Durch die Erfindung wird .ein Schleifmittel geschaffen, in dem die Schleifteilchen im wesentlichen gleichmäßig verteilt und mit Abstand voneinander angeordnet sind, gegebenenfalls auf eine im wesentlichen gleichförmige Weise oder in einer anderen geeigneten Ordnung im Schleifgefüge, in dem sie verwendet werden.The invention creates an abrasive in which the abrasive particles are substantially evenly distributed and spaced from one another, optionally on one substantially uniformly or in some other suitable order in the abrasive structure in which they are used.

Das Verfahren umfaßt nach der Erfindung die Bildung im wesentlichen runder Kugeln mit einem inneren Schleifmaterialkern, der mit einer Umhüllung aus gesintertem pulverförmigem Metall überzogen ist, das zur Bildung der die Schleifteilchen verbindenden Matrix dient. Das auf diese Weise gebildete Schleifmittelverbundteilchen kann eine beliebige Korngröße aufweisen. Die Kugeln des auf diese V/eise vorbereiteten Schleif materials ergeben ein Gefüge von gleichmäßiger Porengröße und Teilchenverteilung.The method of the invention essentially comprises formation round balls with an inner abrasive material core covered with a coating of sintered powdered metal is that used to form the joining of the abrasive particles Matrix serves. The abrasive composite particle formed in this way can have any grain size. The balls of the grinding material prepared in this way results in a structure of uniform pore size and particle distribution.

In einem derartigen Fall können die Porengrößen dem theoretischen Porenvolumen einer gleichmäßig gepackten Anordnung von Kugeln mit einheitlicher Größe nahekommen, und zwar theoretisch 47,6% Porenvolumen bei Kugeln mit einheitlichem Durchmesser, die in räumlicher Anordnung gepackt sind.In such a case, the pore sizes can be the theoretical Pore volume approximate a uniformly packed arrangement of spheres of uniform size, theoretically 47.6% Pore volume in spheres with a uniform diameter that are packed in a spatial arrangement.

Durch Verwendung von Kugeln mit abgestuften Größen kann jedoch auch eine gewünschte Porenverteilung erreicht werden.However, a desired pore distribution can also be achieved by using spheres with graduated sizes.

Da die Herstellung von Schleifmaterialkugeln der gewünschten Größe, wie sie zur Herstellung industrieller Schleifmittel be-Since the production of abrasive material balls of the desired size, as required for the production of industrial abrasives

309831/1115309831/1115

nötigt werden, durch Auswahl und Formgebung des Schleifteilchens praktisch unmöglich ist, besteht einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung darin, daß durch das Verfahren nach der Erfindung die Herstellung von Schleifgefügen möglich ist, die mittels der bekannten Verfahren nicht erreicht werden können.are required by the selection and shaping of the abrasive particle is practically impossible, one of the main advantages of the invention is that by the method according to the invention the production of grinding structures is possible, which by means of the known methods cannot be achieved.

Im wesentlichen wird das Bindermetall als ein feines Pulver mit Körnern der Schleifmaterialien, nicht notwendigerweise mit der gleichen oder einer eng abgestuften Korngröße, gemischt und nach bekannten Verfahren zu Kugeln geformt, in denen das Schleifmaterial den Kern bildet und die äußere Umhüllung aus feinem Pulve besteht, das z.B. durch ein Sinterverfahren zusammengehalten wirdEssentially, the binder metal is used as a fine powder Grains of the abrasive materials, not necessarily with the same or a closely graded grain size, mixed and after known method formed into balls in which the abrasive material forms the core and the outer coating consists of fine powder, which is held together, for example, by a sintering process

Durch Regulierung der Menge des Pulvers, das dem Schleifteilchen hinzugefügt wird, kann der Durchmesser der Kugel reguliert werden. So-dann kann die Einführung der Kugeln der gleichen Größe oder abgestufter Größe, wobei sämtliche Kugeln die gleichen oder chemisch unterschiedliche Schleifmaterialien aufweisen können und sämtlich, wie oben beschrieben, beschichtet und in Kugelform gebracht sind, vorgenommen werden. Durch eine innige Mischung der Kugeln kann eine gleichmäßige Anordnung der Kugeln in der Masse erreicht werden.By regulating the amount of powder that goes into the abrasive particle is added, the diameter of the sphere can be regulated. So-then can introduce the balls of the same size or Graduated size, where all balls can have the same or chemically different abrasive materials and all, as described above, are coated and brought into spherical shape. Through an intimate mixture of Balls a uniform arrangement of the balls in the mass can be achieved.

Als weitere Hilfsmaßnahme zur Herstellung einer gleichmäßigen Verteilung der Mischungsbestandteile kann das Raumgewicht der Kugeln durch angenäherte Angleichung des Raumgewichts des Schleif-As a further auxiliary measure to produce a uniform Distribution of the mixture components, the volume weight of the balls can be adjusted by approximating the volume weight of the grinding

309831/1 1 15309831/1 1 15

materials an das spezifische Gewicht der Metallmatrix reguliert werden.materials can be regulated to the specific weight of the metal matrix.

Durch Einkapseln des Schleifteilchens mit einem von dem der Metallmatrix unterschiedlichen spezifischen Gewicht mit einer Metallhülle unterschiedlichen spezifischen Gewichts kann das Rauingewicht des eingekapselten Schleifmaterials an das der Metall matrix herangeführt werden.By encapsulating the abrasive particle with one of the Metal matrix of different specific gravity with a metal shell of different specific gravity can do that Rough weight of the encapsulated grinding material to which the metal matrix is brought up.

In gleicher Weise kann durch Auswahl des Substrats und des Beschichtungsmetalls sowie des Gewichtsprozent der vorgenommenen Beschichtung ein Schleifteilchen mit gewünschtem Raumgewicht erreicht und die Dichten der Primär- und Sekundärteilehen sowie des Bindermetalls in Übereinstimmung gebracht werden. Beispielsweise erhält man durch Abstellung des Gewichtsprozent des Wolfram auf obigen Diamanten auf etwa 6155 ein Teilchen mit einer Dichte von etwa 7g/cm und durch Beschichten von Wolframkarbid mit Titan auf 5^Ü Gewichtsprozent des beschichteten Teilchens ebenfalls ein Teilchen mit einer Dichte von etwa 7g/cm , was dem spezifischen Gewicht eines geeigneten Bindermetalls annähernd entspricht.In the same way, by selecting the substrate and the coating metal as well as the weight percent of the coating carried out, an abrasive particle with the desired density can be achieved and the densities of the primary and secondary parts and the binder metal can be matched. For example, by setting the weight percent of the tungsten on the above diamonds to about 6155, a particle with a density of about 7g / cm is obtained, and by coating tungsten carbide with titanium to 5 ^{% by} weight of the coated particle, a particle with a density of about 7g / cm is also obtained , which approximately corresponds to the specific gravity of a suitable binder metal.

Es ist nicht in allen Fällen erforderlich, die Raumgewichte der Primär- und Sekundärschleifteilchen oder gegebenenfalls auch das des Bindermetalls aneinander anzugleichen, denn bereits durch die gegenseitige Annäherung durch Einkapselung des einen oder anderen der Teilchen nach den oben beschriebenen RichtlinienIt is not necessary in all cases to change the density the primary and secondary abrasive particles or possibly also that of the binder metal to match, because already through the mutual approach by encapsulating one or the other of the particles according to the guidelines described above

309831 /1115309831/1115

kann eine verbesserte Verteilung jedes der Teilchen erreicht werden. Zur Herstellung eines gleichmäßigen Gemisches von Primär- und Sekundärschleifteilchen können die Raumgewichte der Teilchen des Primär- und Sekundärschleifmat.erials so reguliert werden, daß der Unterschied in den Raumgewichten nach Regulierung gemäß der Erfindung gleich etwa 40$bis 80$ oder weniger des Unterschieds im spezifischen Gewicht der uneingekapselten Schleif materialien ist. Vorzugsweise wird der Unterschied zwischen den Teilchen auf unter etwa 25$ verringert. Vorzugsweise werden Teilchen von Primär- oder Sekundärschleifmaterial mit einem niedrigsten Raumgewicht von etwa 30% oder mehr oder vorzugsweise 80 bis 100$ des Teilches größter Dichte durch Einkapselung des einen oder anderen oder sowohl des Primär- als auch des Sekundärschleifteilchens erzeugt.an improved distribution of each of the particles can be achieved. To produce a uniform mixture of primary and secondary abrasive particles, the density of the particles of the primary and secondary abrasive material can be regulated so that the difference in density after regulation according to the invention equals about $ 40 to $ 80 or less of the difference in the specific Weight of the unencapsulated abrasive material is. Preferably the difference between the particles is reduced to below about $ 25. Preferably, particles of primary or secondary abrasive material having a lowest density of about 30% or more, or preferably 80 to 100% of the highest density particle, are produced by encapsulating one or the other or both of the primary and secondary abrasive particles.

Als Einkapselverfahren kann im Falle der Verwendung einer nicht metallenen Matrix, z.B. aus einem organischen Polymerharz, ein beliebiges bekanntes Verfahren, z.B. elektrochemische oder elektrolytische Verfahren, benutzt werden. In den Fällen jedoch, in denen ein Metall als Matrix verwendet werden soll und das Metall in geschmolzenem Zustand auf die gemischten Teilchen aufgebracht wird, wurden als Umhüllung vorzugsweise Metalle verwendet, die einen entsprechend hohen Schmelzpunkt und weitere bestimmte physikalische Eigenschaften aufweisen. Derartige Metalle sind in Tabelle 2 angegeben.As an encapsulation method, in the case of using a not metallic matrix, e.g. of an organic polymer resin, any known method, e.g. electrochemical or electrolytic processes. However, in those cases where a metal is to be used as a matrix and the metal is applied in the molten state to the mixed particles, metals were preferably used as the cladding, which have a correspondingly high melting point and other specific physical properties. Such metals are given in Table 2.

3 0 9 8 31/11153 0 9 8 31/1115

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, besteht zwischen den verschiedenen Schleifmaterialien eine wesentliche Abweichung im spezifischen Gewicht. Um die Dichte der ausgewählten Teilchen enger aufeinander abzustimmen, werden die Teilchen mit geringerem spezifischen Gewicht mit einem Metall mit unterschiedlichem Gewicht eingekapselt, so daß die Raumgewichte der Teilchen genauer an den gleichen Wert herangeführt werden.As can be seen from Table 1, there is a significant difference in specific between the various abrasive materials Weight. In order to more closely match the density of the selected particles, the particles with a lower specific Weight encapsulated with a metal of different weight, so that the density of the particles more precisely to the the same value.

Das Gesamtgewicht der Teilchen wird erhöht und je geringer die Volumenvergrößerung der Teilchen ist, desto größer ist die Dichte der Umhüllung und umgekehrt. Da die Metallumhüllung so gewählt wird, daß deren spezifisches Gewicht größer oder geringer ist als das des bedeckten Substratteilchens, wird die Dichte der beschichteten Verbundteilchen vergrößert oder verringert.The total weight of the particles is increased and the smaller the increase in volume of the particles, the greater the density the wrapping and vice versa. Since the metal shell is chosen so that its specific weight is greater or less is than that of the coated substrate particle, the density of the coated composite particles is increased or decreased.

Die Auswirkung der Dichten der Teilchen und der Beschichtung bzw. Umhüllung ergeben sich aus folgendem: Wenn χ das Gewichtsprozent der Substratteilchen im beschichteten Teilchen, d die Dichte des Substrats, d_ß die Dichte der Umhüllung und d die Dichte des beschichteten Teilchens ist, dann ist d Fd x+dThe effect of the densities of the particles and the coating or envelope results from the following: If χ is the weight percent of the substrate particles in the coated particle, d is the density of the substrate, d _{ß is} the density of the envelope and d is the density of the coated particle, then d Fd x + d

P L^{c B} (100-x) = lOOdd . PL ^{c B} (100-x) = 100dd.

So entspricht beispielsweise eine Beschichtung von Wolframmetall (spezifisches Gewicht 19,3) von etwa 96,9 Gewichtsprozent eines beschichteten Diamantteilchens (spezifisches Gewicht 3,5) dem spezifischen Gewicht eines Eutektikumkarbids mit einem spezifischen Gewicht von 17.For example, a coating of tungsten metal (specific gravity 19.3) of about 96.9 percent by weight corresponds to one coated diamond particles (specific gravity 3.5) the specific gravity of a eutectic carbide with a specific Weight of 17.

309831/1115309831/1115

Durch Beschichtung von Wolframkarbid mit Titan (spezifisches Gewicht Λ ,5¹O kann das Raumgewicht des Wolframkarbids verringert und somit eine geringere Beschichtung auf dem Diamantteilchen zur Anpassung erforderlich werden.By coating tungsten carbide with titanium (specific gravity Λ , 5 ¹ O), the density of the tungsten carbide can be reduced and thus a smaller coating on the diamond particle may be necessary for adaptation.

Durch Beschichtung von Wolframkarbid mit Molybdän oder einem der anderen in Tabelle 2 aufgeführten Metalle mit geringeren spezifis-chen Gewichten wird das Raumgewicht des beschichteten Teilchens verringert.By coating tungsten carbide with molybdenum or one of the other metals listed in Table 2 with lower specifics Weighting reduces the density of the coated particle.

In den Fällen, in denen als Primärschleifmaterial Diamant und als Sekundärschleifmaterial Wolframkarbid verwendet wird, kann eines der in Tabelle 2 aufgeführten Metalle zur Erhöhung des Raumgewichts des Diamantteilchens verwendet werden, um es enger an die Dichte des Teilchens des Sekundärschleifmaterials und des Bindermetalls heranzuführen, wenn beispielsweise das Warmpreßverfahren verwendet wird.In cases where diamond is used as the primary abrasive material and tungsten carbide is used as the secondary abrasive material, one of of the metals listed in Table 2 to increase the density of the diamond particle can be used to make it closer to the density of the particle of the secondary abrasive material and the binder metal bring up, for example, if the hot pressing process is used.

Wenn die zusammenhängende Phase der Matrix aus Metall bestaht, werden vorzugsweise, um zusätzliche Vorteile zu erhalten, als Einkapselmetalle die in Tabelle 2 aufgeführten verwendet. Die Werte sind der erhältlichen Literatur entnommen.If the continuous phase of the matrix consists of metal, those listed in Table 2 are preferably used as encapsulating metals to obtain additional benefits. The values are taken from the available literature.

Die nach der Erfindung vorgenommene Einkapselung der Schleifteilchen mit einer Metallumhüllung ist auch neben der oben beschriebenen Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der Teilchen von Vorteil. - .The encapsulation of the abrasive particles made in accordance with the invention with a metal coating is also in addition to the above-described achievement of a uniform distribution of the particles advantageous. -.

9831/11159831/1115

In den Fällen, in denen Metall als Matrix zum Binden der Schleifteilchen im Schleifgefüge verwendet wird, wird durch die Einkapselung der Schleifteilchen die griffige Verbindung der Metallmatrix mit dem jeweiligen Schleifteilchen erhöht. Wenn die Verbindung schwach ist, werden die Teilchen aus der Metallmatrix herausgerissen und bewirken einen übermäßigen Verschleiß.In those cases where metal is used as a matrix to bond the abrasive particles used in the abrasive structure is due to the encapsulation the abrasive particle increases the non-slip bond between the metal matrix and the respective abrasive particle. When the connection is weak, the particles are torn out of the metal matrix and cause excessive wear.

309831/1115309831/1115

Spezifisches
GewichtSpecific
weight Tabelle 2Table 2 Prozent Linearer
Ausdehnungsko
effizient
xlO⁴/⁰PPercent more linear
Expansion coefficient
efficient
xlO ^{^4/0} P Elastizitätsmodul
(Young)
xlO⁶ modulus of elasticity
(Young)
xlO ⁶ ■■ Metallmetal Schmelzpunkt
⁰CMelting point
⁰ C 0-1000⁰P0-1000 ⁰ P I
*-*
σ\
ιI.
* - *
σ \
ι 19.319.3 44th 5050 II. Wolfram (W)Tungsten (W) 16.616.6 33803380 3.93.9 2727 Tantal (Ta)Tantalum (Ta) 10.210.2 29662966 2.22.2 5050 Molybdän (Mo)Molybdenum (Mo) 8.58.5 26102610 4="4 = " 2626th Niobium (Nb) d.h.
Columbium (Cb)Niobium (Nb) ie
Columbium (Cb) 5.895.89 25OO25OO 3.23.2 4141 Vanadium (V)Vanadium (V) 6.46.4 I89OI89O 33 1111 Zirkonium (Zr)Zirconium (Zr) 4.544.54 I852I852 4.74.7 16.816.8 302571302571 Titan (Ti)Titanium (Ti) 7,867.86 ' 167.5'167.5 6.56.5 28.5-28.5- Eisen (Pe)Iron (pe) 8.98.9 15351535 6.856.85 , 30, 30 Kobalt (Co)Cobalt (Co) 8.98.9 14921492 7.27.2 3030th Nickel (Ni)Nickel (Ni) 8.98.9 14531453 9.229.22 1616 Kupfer (Cu)Copper (Cu) IO83IO83

Durch die Metallverbindung zwischen der Metallmatrix und dem Primär— und/oder Sekundärschleifmaterial wird das Sehleifteilcher festgehalten, bis seine Standzeit durch Verschleiß des Teilchens oder Wegbreehen von Stücken aus dem Bereich', der von der Einkapselung an der Schleifoberfläche während der Schleifwirkung frei geworden ist, beendet ist.The grinding particle is created by the metal connection between the metal matrix and the primary and / or secondary abrasive material held until its service life due to wear of the particle or breaking away of pieces from the area of the encapsulation has become free on the grinding surface during the grinding action has ended.

Bei der Auswahl des Metalls für die Umhüllung ist es, wenn das eingekapselte Teilchen in einer als Verbindungsmittel wirkenden Metallmatrix verwendet wird, wünschenswert, daß das Metall der Umhüllung einen entsprechend höheren Schmelzpunkt als die Metallmatrix hat.When choosing the metal for the cladding, it is important that the encapsulated particle act as a bonding agent in one Metal matrix is used, it is desirable that the metal of the cladding has a correspondingly higher melting point than the metal matrix Has.

Ein weiterer Vorteil des nach der Erfindung vorgesehenen Schleifmittels mit eingekapselten Schleifteilchen in Verbindung mit einer Metallmatrix liegt in der erhöhten Geschwindigkeit der Wärmeableitung vom Schleif teilchen, die aus der innigeren Berührungsfläche zwischen der Umhüllung und dem Substratteilchen und der Umhüllung und der Metallmatrix resultiert. An den Reibbzw. Schleifflächen erzeugte Wärme bewirkt, wenn sie nicht unverzüglich an die als Kühlblech wirkende Metallmatrix abgeführt und von dieser absorbiert wird, einen örtlichen Temperaturanstieg, der eine nachteilige Wirkung auf die Lebensdauer des Schleifteilchens hat.Another advantage of the abrasive provided according to the invention with encapsulated abrasive particles in conjunction with a metal matrix lies in the increased speed of the Heat dissipation from the abrasive particles resulting from the more intimate interface between the cover and the substrate particles and the cladding and the metal matrix result. To the Reibbzw. Grinding surfaces will cause heat generated if not done immediately dissipated to and absorbed by the metal matrix acting as a cooling plate, a local temperature increase, which has an adverse effect on the life of the abrasive particle.

Zur Erzielung der abgestimmten Raumdichte kann jedes geeigneteAny suitable

309831/1115309831/1115

- 1 R _- 1 R _

Verfahren zum Niederschlagen der Metallhülle auf das Teilchensubstrat verwendet v/erden. So ermöglichen elektrochemische oder elektrolytische Verfahren, die bereits bei der Beschichtung von Schleifteilchen zur Verwendung in Schleifgefügen mit organischen· Harz angewandt worden sind, eine gewisse Abstimmung den Raumgewichts des beschichteten Teilchens. Ferner führen sie in Verbindung mit einem Metallbindemittel in einem Schleifmittelaufbau nach der Erfindung zu.einer verbesserten Verbindung zwischen der Metallmatrix und dem besc-hichteten Teilchen aufgrund der besseren Benetzung durch das geschmolzene Metall.Method used to deposit the metal shell onto the particulate substrate. To enable electrochemical or electrolytic methods have been applied already in the coating of abrasive particles for use in abrasive structures with organic resin · a certain tuning the volumetric weight of the coated particle. Furthermore, in conjunction with a metal binder in an abrasive structure according to the invention, they lead to an improved bond between the metal matrix and the coated particle due to the better wetting by the molten metal.

Die Verwendung eines beschichteten Teilchens in einem eine Metallmatrix verwendeten Gefüge bzw. Aufbau ist eine Verbesserung gegenüber der Verwendung eines nach einem elektrochemische;! oder elektr lytischen Verfahren beschichteten Schleifteilchens in Verbindung mit einem* Harzbinder. Gleichermaßen ist dies eine Verbesserung gegenüber der Verwendung unbeschichteter Schleifteilchen bei als Matrix für die Schleifteilchen wirkenden Harz- oder Metallbindern.The use of a coated particle in a metal matrix The structure or structure used is an improvement over the use of an electrochemical one! or electr lytic process in connection with coated abrasive particles with a * resin binder. Likewise, this is an improvement over the use of uncoated abrasive particles in as Matrix for resin or metal binders that act as abrasive particles.

Schleifteilchen, die nach derartigen Verfahren, wie elektrochemischen oder elektrolytischen Verfahren, bes-chichtet sind, können Niederschläge aufweisen, die durch interkristalline Einschlüsse von Verunreinigungen aus ihrer wasserhaltigen Umgebung verunreinigt sind. Außerdem weisen die Niederschläge, insbesondere im Falle elektrolytischer Niederschläge, interkristalline Schwachstellen auf, und die Beschichtung hat eine verhältnismäßig niedrigAbrasive particles formed by methods such as electrochemical or electrolytic processes that are coated can have deposits caused by intergranular inclusions are contaminated by impurities from their water-containing environment. In addition, the precipitation, especially in In the event of electrolytic precipitation, intergranular weak points, and the coating has a relatively low level

309831/1 1 15309831/1 1 15

Zug- und Biegefestigkeit. Sie verbessern somit die physikalischen Eigenschaften des beschichteten Teilchens im Vergleich zu dem unbesehiclreten Teilchen nicht in irgendeinem erheblichen Ausmaß.Tensile and flexural strength. You thus improve the physical Properties of the coated particle compared to the bare particle are not in any significant Extent.

Vorzugsweise wird daher die Metallumhüllung nach einem Verfahren gebildet, bei dem das Schleif teilchen in der Weise" bes-chiuhtet wird, das das Metall auf dem Schleifmaterial im wesentlichen frei von interkristallinen Verunreinigungen niedergeschlagen wird.The metal casing is therefore preferably made by a method formed in which the abrasive particle is "brushed" in such a way that the metal on the abrasive material is substantially exposed is precipitated by intergranular impurities.

Die nach der Erfindung vorgesehenen Metallumhüllungen der Schleif teilchen unterscheiden sich von den genannten Beschichtungen in ihrer Zusammensetzung und kristallinen Struktur.The metal coatings provided for the abrasive particles according to the invention differ from the coatings mentioned in FIG their composition and crystalline structure.

Im Gegensatz zu jenen Niederschlägen wird durch die Niederschläge gemäß dem nach der Erfindung bevorzugten Verfahren eine reine Metallhülle erzeugt, die im wesentlichen frei von interkristallinen Einschlüssen ist.In contrast to those precipitates, the precipitates according to the method preferred according to the invention become pure Metal shell produced, which is essentially free of intergranular inclusions.

Die bevorzugte Metallumhüllung wird aus Kristalldendritteilchen gebildet, die von der Substratoberfläche ausgehen und sich von dieser in statistischer Orientierung im wesentlichen senkrecht zur örtlichen Substratoberfläche forterstrecken und eine Obereinanderlagerung des Kristallteilchenwachstums, unterbrochen durch Niederschlag weiterer Kristallteilchengerippe auf ihrer Oberseite, bewirken. Die auf diese Weise niedergeschlagenen Kristall-The preferred metal clad is made from crystal dendrite particles formed, which extend from the substrate surface and from this in a statistical orientation essentially perpendicular to the local substrate surface and a superimposition of the crystal particle growth, interrupted by Precipitation of further crystal particle frameworks on their upper side, cause. The crystal

309831/1 1 16309831/1 1 16

teilchen bilden ein mechanisch verzahntes Kristallgefüge-und vermitteln der Metallhülle eine hohe Zugfestigkeit. Ein derartiger Kristallaufbau wird als allotriomorph bezeichnet.particles form a mechanically interlocked crystal structure and give the metal shell a high tensile strength. Such a crystal structure is referred to as an allotriomorph.

Vorzugsweise wird das genannte eingekapselte Schleifmaterial nach der Erfindung nach einem chemischen Dampfniederschlagverlahren hergestellt, in dem die Schleifteilchen der Berührung mit einer flüchtigen Metallverbindung bei einer erhöhten Temperatur, die ausreicht, die Metallverbindung in Dampfform zu halten, ausgesetzt werden, und der Dampf mit einem festen Substrat unter Metallniederschlagbedingungen in Berührung gebracht wird.Preferably said encapsulated abrasive material made according to the invention by a chemical vapor deposition process in which the abrasive particles are in contact with a volatile metal compound at an elevated temperature sufficient to maintain the metal compound in vapor form and the vapor is contacted with a solid substrate under metal deposition conditions.

In den Fällen, in denen es die chemische Natur des Schleifteilchensubstrats zuläßt, ist es ferner zweckmäßig, Metallumhüllungei zu wählen, die eine chemische Oberflächenverbindung mit dem Substrat aufgrund einer begrenzten chemischen Reaktion zwischen dem Metall und der Substratoberfläche eingehen und so ein eingekapseltes Teilchen in Form eines Cermets bzw. Hartmetalls erzeugen .In those cases where there is the chemical nature of the abrasive particle substrate allows, it is also useful to choose Metallumhüllungei that has a chemical surface connection with the Substrate due to a limited chemical reaction between the metal and the substrate surface enter into an encapsulated Generate particles in the form of a cermet or hard metal.

Die Ausbildung der zwischenflächigen Verbindung zwischen der Umhüllung und dem Substrat wird durch die in dem bevorzugten Verfahren des Metallniederschlags verwendete erhöhte Temperatur gefördert.The formation of the interfacial connection between the cover and the substrate is preferred in the Process of metal deposition used elevated temperature promoted.

In den Fällen, in denen die Metallhülle einen thermischen Aus-In cases where the metal shell has a thermal break

309831/1115309831/1115

dehnungskoeffizienten hat, der wesentlich größer ist als der des Schleifteilchens , wild das resultierende Teilchen durch Niederschlagen der Metallumhüllung auf das Substratteilchen bei einer hohen Temperatur bei Abkühlen durch die Metallumhüllung unter Druck gesetzt. Somit muß die für einen Bruch des Schleifteilchens erforderliche Zugkraft größer sein als im Falle des uneingekap^elten Teilchens.has expansion coefficient, which is much larger than that of the abrasive particle, wild the resulting particle by deposition the metal shell onto the substrate particle at a high temperature upon cooling through the metal shell put under pressure. Thus, the tensile force required to break the abrasive particle must be greater than in the case of the unencapsulated one Particle.

Diese Eigenschaft 'bietet ungeachtet des verwendeten Verbindungsmittels, sei es Harz oder Metall, einen Vorteil. This property offers an advantage regardless of the bonding agent used, be it resin or metal.

Da der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient geeigneter Schleifmaterialien im Bereich von etwa 1 bis 5xlO~⁶" pro Zoll/°P liegt, werden Metallhüllen mit höherem Ausdehnungskoeffizienten als dem des Substrats gewählt. Zum Beispiel werden Metalle mit linearen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 2x10 bis 10"^" pro Zoll/ P gewählt. Durch AufeinanderabStimmung der Ausdehnungskoeffizienten im beschriebenen Sinne kann eine gute Einkapselung erreicht werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die kubischen bzw. räumlichen Ausdehnungskoeffizienten zu obigen Zwecken als etwa das 3-fache des linearen Ausdehnungskoeffizienten angenommen werden können. Bei einer derartigen Kombination muß die einen Bruch des Substratteilchens herbeiführende Durchschlagskraft größer sein als bei einem uneingekapselten Teilchen, da sie zunächst die Druckkraft überwinden muß, die das eingekapselte Substrat zusammengedrückt bzw. unter Druck hält.Since the coefficient of linear thermal expansion of suitable abrasive materials is in the range of about 1 to 5x10 ~ ⁶ "per inch / ° P, metal shells with a higher coefficient of expansion than that of the substrate are chosen. For example, metals with linear expansion coefficients of about 2x10 to 10" ^ " per inch / P. Good encapsulation can be achieved by matching the expansion coefficients in the sense described. It should be noted that the cubic or spatial expansion coefficients for the above purposes can be assumed to be approximately 3 times the linear expansion coefficient In such a combination, the penetration force which causes the substrate particle to break must be greater than that of an unencapsulated particle, since it must first overcome the compressive force which compresses the encapsulated substrate or keeps it under pressure.

309831/1115309831/1115

So kann z.B. bei Diamanten als Substrat eines der in Tabelle aufgeführten Metalle zur Bildung der Einkapselhülle und dadurch gleichzeitig zur Erhöhung des Raumgewichts verwendet x^erden. In jedem dieser Fälle ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des Metalls wesentlich größer als der des Diamanten, was den Vorteil mit sich bringt, daß auf die Diamanten zusätzlich eine Druckkraft einwirkt, die dazu beiträgt, die Zugkräfte und Spannungen zu überwinden, die für einen Bruch bzw. eine Zerstörung des Diamanten bei dessen "Verwendung als Schleifteilchen in einem Schleifmittel verantwortlich sind.For example, in the case of diamonds as a substrate, one of the metals listed in the table can be used to form the encapsulation shell and thereby used at the same time to increase the density x ^ earth. In each of these cases the coefficient of linear expansion of the metal is significantly greater than that of the diamond, which is the The advantage is that a compressive force also acts on the diamonds, which contributes to the tensile forces and To overcome stresses that cause the diamond to break or destroy when it is used as an abrasive particle are responsible in an abrasive.

Bei der Auswahl des Einkapselmetalls' im Hinblick auf den Vorteil' unterschiedlicher Zusammenziehung werden die Metalle in Abhängigkeit von den zu erwartenden Beanspruchungen ausgewählt. Beispielsweise kommen bei den in Tabelle 2 aufgeführten Metallen und den 'Schleifmaterialien nach Tabelle 1 Metalle mit einem Ausdehnungskoeffizienten in Betracht, der etwa 5 bis 10Ji oder mehr größer ist als der Ausdehnungskoeffizient des Substrats. Dies bedeutet, daß der Ausdehnungskoeffizient-des Metalls etwa das 1,05- bis 1,1- oder Mehrfache, z.B. bis etwa das 7-fache, des Ausdehnungskoeffizienten des Substrats betragen sollte.When choosing the encapsulating metal 'for the benefit' different contraction, the metals are selected depending on the expected stresses. For example, the metals listed in Table 2 and the 'abrasive materials according to Table 1 have metals with a Expansion coefficients into consideration, which are about 5 to 10Ji or more is greater than the coefficient of expansion of the substrate. This means that the coefficient of expansion of the metal is approximately should be 1.05 to 1.1 or more times, e.g., up to about 7 times, the coefficient of expansion of the substrate.

Bei der Auswahl des Metalleinkapselmaterials werden bei Verwendung von Diamanten als Substrat und von karbidbildenden Metallen vorzugsweise solche verwendet, die nur eine begrenzte Reaktionsgeschwindigkeit bei den Niederschlagtemperaturen auf-When choosing the metal encapsulation material, consider when using of diamonds as a substrate and of carbide-forming metals preferably those that only have a limited amount Reaction rate at the precipitation temperatures

309831/1115309831/1115

weisen, wie et> im folgenden beschrieben ist. Es können z.B. Molybdän, Wolfram, Tantal, Titan und Niobium benutzt werden, die sämtlich Karbidbilder sind, sich aber nicht wie Eisen verhalten, welches unter den Niederschlagsbedingungen bzw. bei der Herstellung des Schleifmittels den Diamanten stark angreifen kann.show how et> is described below. E.g. Molybdenum, tungsten, tantalum, titanium and niobium are used, all of which are carbide images, but do not behave like iron, which can severely attack the diamond under the conditions of precipitation or during the manufacture of the abrasive.

Aus den vorstehend genannten Gründen werden in Verbindung mit den in Tabelle 1 aufgeführten Schleifteilchen unter Auswahl entsprechend ihren Eigenschaften, wie oben beschrieben, vorzugsweise Wolfram, Tantal, Niobium (Columbium) und Molybdän benutzt, wahrem als Primärschleifteilchen vorzugsweise Diamanten, entweder natürliche oder synthetische Formen, benutzt werden, wobei vorzugsweise Wolfram als Einkapselmaterial Verwendung findet, das unter Bedingungen niedergeschlagen wird, die ^u einer Erzeugung reinen Wolframs der beschriebenen Kristallform führen.For the reasons given above, in conjunction with the abrasive particles listed in Table 1, selecting accordingly their properties, as described above, preferably tungsten, tantalum, niobium (columbium) and molybdenum used as the primary abrasive particles, preferably diamonds, either natural or synthetic forms, may be used, with tungsten preferably being used as the encapsulating material, the below Conditions which are pure in a generation Lead tungsten of the crystal form described.

In den Fällen, in denen das metalleingekapselte Schleifmaterial in Schleifgefügen Verwendung findet, die durch ein das eingekapselte Schleifmaterial in einer Metallmatrix mit zusammenhängender Phase verbindendes Metall gebildet sind wird als Verbindungsnittel vorzugsweise ein Metall verwendet, das einen bedeutend iedrigeren Schmelzpunkt hat als die Metallhülle des Schleif-Substrats. Bei Verwendung von Diamanten als eingekapseltes Schlei: teilchen wird der Schmelzpunkt der Metallmatrix vorzugsweise auf eine Temperatur unter etwa 28OO°F begrenzt, damit nicht die Diamanten einer zu hohen Temperatur ausgesetzt werden, die deren mechanische Festigkeit beeinträchtigen könnte.In those cases in which the metal-encapsulated abrasive material is used in abrasive structures that are encapsulated by the Abrasive material formed in a metal matrix with contiguous phase connecting metal is called a connecting agent preferably a metal is used which has a significantly lower melting point than the metal shell of the abrasive substrate. When using diamonds as encapsulated abrasive particles, the melting point of the metal matrix is preferably increased a temperature below about 28OO ° F is limited, so not the Diamonds are exposed to too high a temperature, which could impair their mechanical strength.

309831/11 15309831/11 15

Ein weiterer wichtiger Punkt ist der thermische Wärmeausdehnungskoeffizient der als Verbindungsmittel verwendeten Metallmatrix. Another important point is the coefficient of thermal expansion the metal matrix used as a connecting means.

Da im allgemeinen die niedrigschmelzenden Metalle und Materialien eine hohe thermische Ausdehnung besitzen, ist in Abwesenheit eine Einkapsexmetalls, das durch das geschmolzene Metall'benetzt wird, die Masse der Matrix beim Abkühlen bestrebt, sich vom Schleifmaterial abzuziehen, wodurch die Verbindung beeinträchtigt wird. Es ist ein Vorteil des Einkapselmetalls, daß die thermische Ausdehnung der Metallmatrix in derselben Größenordnung wie die der Metallumhüllung liegt. Dies führt dazu, daß durch das Benetzen der Umhüllung durch die Metallmatrix ein Abziehen derselben von der Metallumhüllung verhindert wird. Geeignet sind Metalle, deren Schmelzpunkte z.B. bei Verwendung von Diamanten unter etwa 280O⁰P liegen.Since the low-melting metals and materials generally have a high thermal expansion, in the absence of an encapsulating metal which is wetted by the molten metal, the mass of the matrix tends to pull away from the abrasive material as it cools, thereby impairing the connection. It is an advantage of the encapsulating metal that the thermal expansion of the metal matrix is of the same order of magnitude as that of the metal cladding. The result of this is that the wetting of the casing by the metal matrix prevents it from being pulled off the metal casing. Metals whose melting points are below about 280O ^0, for example when using diamonds, are suitable.

Jedocn werden vorzugsweise solche Metalle verwendet, die auch die bevorzugten Eigenschaften aufweisen, die im folgenden beschrieben sind. Das ausgewählte Metall sollte bei der Temperatur flüssij sein, bei der die Verwendung des geschmolzenen Metalls zur Bildung des Schleifgefüges beabsichtigt ist, und zweckmäßigerweise im festen Zustand eine Dehnbarkeit bzw. Zähigkeit, gemessen in Werten der Mikrohärte, von unter etwa 400 kg/mm aufweisen. Zweckmäßigerweise sollte es ferner eine Druckfestigkeit von über etwaIn any case, those metals are preferably used which also have the preferred properties which are described below are. The selected metal should be liquid at the temperature where the use of the molten metal to form the abrasive structure is intended, and expedient in the solid state have a ductility or toughness, measured in terms of microhardness, of less than about 400 kg / mm. Appropriately It should also have a compressive strength of about about

2
IO5OO kg/cm (150 000 psi), eine Bruchdurchbiegung von über ca.2
10000 kg / cm (150,000 psi), a breaking deflection of over approx.

2
633O kg/cm (90 000 psi) und eine Schlagfestigkeit von über etwa2
6330 kg / cm (90,000 psi) and an impact strength greater than about

0 9 8 31/11150 9 8 31/1115

0,7 mkg (5 ft.Ib.) besitzen.0.7 mkg (5 ft.Ib.).

Zur Erfüllung dieser Bedingungen können Legierungen auf Kupferbasis, z.B. Messing- und Bronzelegierungen und Legierungen auf Kupferbasis mit verschiedenen Mengenanteilen von Nickel, Kobalt, Ztnn, Zink, Mangan, Eisen und Silber verwendet werden.To meet these conditions, copper-based alloys, e.g. brass and bronze alloys and copper-based alloys with various proportions of nickel, cobalt, Ztnn, zinc, manganese, iron and silver can be used.

Da bei Verwendung eingekapselter Diamanten der Diamant vor einem Angriff durch das Metall geschützt ist, können Legierungen auf der Basis von Kobalt, Nickel und Eisen mit den gewünschten Eigenschaften verwendet werden. Diese Legierungen sind von einer Verwendung als Metallmatrix bei Benutzung uneingekapselter Diamanten ausgeschlossen, weil sie in geschmolzenem Zustand den Diamanten übermäßig angreifen. So kann nach der Erfindung bei einem einge- ■ kapselten Diamanten z.B. die Nickel-Kupfer-Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Schmelzpunkt unter 2000⁰F verwendet werden. Ferner können Gußeisen-, Kobalt-, Chrom- und Wolframlegierungen mit Schmelzpunkten unter etwa 280O⁰F verwendet werden.Since, when using encapsulated diamonds, the diamond is protected from attack by the metal, alloys based on cobalt, nickel and iron with the desired properties can be used. These alloys cannot be used as a metal matrix when using unencapsulated diamonds because they excessively attack the diamond in the molten state. So encapsulated diamonds for example, the nickel-copper-aluminum-silicon alloy may be used having a melting point below 2000 F ⁰ according to the invention in a taken ■. Cast iron, cobalt, chromium and tungsten alloys with melting points below about 280O ⁰ F can also be used.

In den Fällen, in denen das Schleifteilchen ein Wolframkarbidoder Diamantteilchen ist, das durch Nickel, Kobalt oder Eisenlegierungen angegriffen wird, verhindert die Einkapselung des Wolframkarbids oder des Diamanten mit einer Metallhülle mit wesentlich höherem Schmelzpunkt nach der Erfindung ein Angreifen, das beim uneingekapselten 'Teilchen anderenfalls unter den Herstellungsbedingungen des Schleifmittels erfolgen würde.In those cases where the abrasive particle is a tungsten carbide or Diamond particles that are attacked by nickel, cobalt or iron alloys prevent the encapsulation of the Tungsten carbide or the diamond with a metal shell with a significantly higher melting point according to the invention, an attack, the unencapsulated particle otherwise under the manufacturing conditions of the abrasive would be done.

309831/1 1 15309831/1 1 15

Das bevorzugte Verfahren, welches in seiner Anwendung zur Herstellung des neuartigen eingekapselten Schleifteilchens die hervorragende Umhüllung liefert, ist die Umwandlung einer flüchtigen j Metallverbindung in auf dem Substrat niedergeschlagenes Metall und ein gas- oder dampfförmiges Reaktionsprodukt, das außer Berührung mit dem Einkapselmetall gebracht werden kann. Hierbei verbleibt eine Umhüllung, die im wesentlichen frei von eingeschlossenen Verunreinigungen ist.The preferred method used in its application to manufacture of the novel encapsulated abrasive particle provides excellent coverage, the conversion of a volatile j Metal compound in metal deposited on the substrate and a gaseous or vaporous reaction product that is out of contact can be brought with the encapsulating metal. This leaves a casing that is essentially free of entrapped Impurities is.

Zu diesem Zweck werden vorzugsweise die Halogenide oder !Carbonyle der Metalle verwendet. Zur Vereinfachung der Arbeitsweise werden vorzugsweise diejenigen Verbindungen angewandt, deren Siedepunkt bei atmosphärischem Druck unter der Reaktionstemperatur liegt.The halides or carbonyls are preferably used for this purpose of metals used. To simplify the procedure, preference is given to using those compounds whose boiling point is below the reaction temperature at atmospheric pressure.

Während Verbindungen, die in den flüssigen Zustand versetzt und durch Vakuumdestillation oder Verringerung ihres Partialdruckes mittel? eines Trägergases destilliert werden können, möglich sind, werden die in Tabelle 3 aufgeführten Verbindungen mit angemessenen Siedepunkten, so daß deren Verdampfung mühelos erreicht wird j vorgezogen.While compounds that are brought into the liquid state and by vacuum distillation or reducing their partial pressure middle? a carrier gas can be distilled are possible, the compounds listed in Table 3 with appropriate Boiling points, so that their evaporation is easily reached, is preferred.

0 9 8 3 1/11150 9 8 3 1/1115

O CD CXJ COO CD CXJ CO

Tabelle 3Table 3 Siedepunkt ⁰C bei.760 mm*Boiling point ⁰ C at 760 mm * II. INJ
CO INJ
CO II. -- • * -• * - 102.8+102.8+ OO !! Eisenkarbonyl [Pe(CO)J
Molybdän?entachlorid LMoClJ]Iron carbonyl [Pe (CO) J
Molybdenum? Entachloride LMoClJ] 268268 a%a% jj MoIybdänhexafluorid [MoPg"]Molybdenum hexafluoride [MoPg "] 3535 --4
__*--4
__ * Molybdänkarbonyl [Mo(C0)g1Molybdenum carbonyl [Mo (C0) g1 156.4156.4 Wolframpentabromid [WBr₁-"]Tungsten tabromide [WBr ₁ - "] 333333 Wolframhexabromid [W^Br6*lTungsten hexabromide [W ^Br 6 * l 17.517.5 Wolframpentachlorid 1"WClTJTungsten Tachloride 1 "WCITJ 275.6275.6 II. Wolframhexachlorid CwclgTTungsten hexachloride CwclgT 346.7346.7 Wolframkarbonyl QW(CO)JTungsten Carbonyl QW (CO) J 175 bei 766 mm175 at 766 mm II. Tantalpentachlorid [TaCL₁TjTantalum pentachloride [TaCL ₁ Tj 242242 Tantalpentafluorid QTaP₅JTantalum pentafluoride QTaP ₅ J 229.5229.5 Titantetraborid QTiB^Titanium tetraboride QTiB ^ 230230 Titanhexafluorid QTiFg ]Titanium hexafluoride QTiFg] 35.535.5 Titantetrachlorid QTiCl^]Titanium tetrachloride QTiCl ^] 136.4136.4 Columbiumpentabromid PCbBr-ΠColumbium pentabromide PCbBr-Π 36I.636I.6 Columbiumpentafluorid QCbP 1 Columbium pentafluoride QCbP 1 236236 Columbiumpentachlorid Γ C. Cl₁-"!Columbium pentachloride Γ C. Cl ₁ - "! 236236 Nickelhexafluorid QNiPg]Nickel hexafluoride QNiPg] 4 bei 25 mm4 at 25 mm Vanadiumtetrachlorid [VaCl^"]Vanadium tetrachloride [VaCl ^ "] 148+148+ Vanadiumpentaf luorid FVaCl₁-IVanadium pentafluoride FVaCl ₁ -I 111 +111 + M, Wenn nicht anders angegeben M, unless otherwise stated

Im-Hinblick auf die obigen Darlegungen wird V/oIfram zur Verwendung als Einkapselmetall wegen seiner hohen Dichte und seines hohen Schmelzpunktes bevorzugt. Es führt unter den Herstellungsbedingungen nach der Erfindung zu einer Beschichtung von außergewöhnlich hoher Festigkeit. Es wird leicht durch die oben beschriebenen geschmolzenen Metallmatrizen benetzt und bildet eine feste metallurgische Verbindung mit den nach der Erfindung verwendeten Metallmatrizen. Es ist insbesondere in den Fällen hervorragend geeignet, in denen das Substrat Diamant ist oder solche Substrate vorliegen, die mit dem Wolfram reagieren, z.B. diejenigen, die mit Wolfram Cermets bzw. Hartmetalle bilden.In view of the above, V / oIfram is used as an encapsulating metal because of its high density and its high melting point preferred. Under the manufacturing conditions according to the invention, it leads to a coating of exceptional quality high strength. It is easily wetted by the molten metal matrices described above and forms one solid metallurgical bond with those used according to the invention Metal matrices. It is particularly eminently suitable in those cases in which the substrate is diamond or such There are substrates that react with the tungsten, e.g. those that form cermets or hard metals with tungsten.

Das bevorzugte Primärschleifmaterial ist Diamant. Bei Einkapselung mit Wolfram oder anderen geeigneten Metallen, wie oben beschrieben, wird es, nachdem die freiliegende, in Berührung mit dem Werkstück stehende Metallhülle verschlissen ist, dem Werkstück ausgesetzt, steht jedoch andererseits in griffiger Verbindung mit der Einkapselhülle, die ihrerseits in griffiger Verbindung mit der Metallmatrix steht.The preferred primary abrasive material is diamond. With encapsulation with tungsten or other suitable metals as described above, after the exposed, it will come into contact with The metal shell standing on the workpiece is worn, exposed to the workpiece, but is on the other hand in a non-slip connection with the encapsulation shell, which in turn is in a non-slip connection with the metal matrix.

Anstelle des oder zusätzlich zu dem eingekapselten Diamanten können die anderen oben beschriebenen Schleifmaterialien und von diesen vorzugsweise eingekapseltes Aluminiumoxid, jedoch insbesondere auch eingekapseltes Wolframkarbid oder Siliziumkarbid bzw. Karborund, verwendet werden, wie es im folgenden ausführlicher beschrieben ist.Instead of, or in addition to, the encapsulated diamond, the other abrasive materials described above may and may be used Of these, preferably encapsulated aluminum oxide, but in particular also encapsulated tungsten carbide or silicon carbide or carborundum, may be used, as described in more detail below is described.

31/111531/1115

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the Claims and the following description of several exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 ein Schemabild des bevorzugten Einkapselverfahrens, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Form zur Verwendung im Einsickerverfahren zur Herstellung des Schleifmittels nach einer Ausführungsform der Erfindung,1 is a schematic diagram of the preferred encapsulation process; Figure 2 is a section through a mold for use in the infiltration process for making the abrasive according to one embodiment of the invention,

Fig. 3 ,einen Schnitt durch eine Form zur Verwendung im bei der Herstellung eines Schleifelements angewandten Warmpre-ßverfahren,Fig. 3, a section through a mold for use in the hot-pressing process used in the manufacture of a grinding element,

Fig. ^ einen Schnitt nach der Linie h-k der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2, Fig. 6 einen Anwendungsfall des Schleifmittels nach der Erfindung, Fig. ^ A section along the line hk of Fig. 3, Fig. 5 is a section along the line 5-5 of Fig. 2, Fig. 6 is an application of the abrasive according to the invention,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Form zur Herstellung einer das Schleifmittel nach der Erfindung aufweisenden Kernbohrkrone, und
Fig. 8 eine Darstellung der Kernbohrkrone nach Fig. 7.7 shows a section through a mold for producing a core drill bit having the abrasive according to the invention, and FIG
FIG. 8 shows a representation of the core drill bit according to FIG. 7.

In Fig. 1 ist schematisch der Ablauf des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung des neuartigen eingekapselten Schleifmaterials nach der Erfindung dargestellt. Die zu beschichtenden Teilchen werden in das Reaktionsgefäß 1 eingegeben, dessen Kappe 2 entfernt worden ist. Zur Abstützung der Teilchen mit ausgewählterIn Fig. 1 is a schematic of the sequence of the preferred process for making the novel encapsulated abrasive material shown according to the invention. The particles to be coated are placed in the reaction vessel 1, the cap 2 of which is removed has been. To support the particles with selected

309831/1115309831/1115

Korngröße besitzt das Reaktionsgefäß einen perforierten Boden. jGrain size, the reaction vessel has a perforated bottom. j

Bei wiederaufgesetzter Kappe 2, geschlossenen Ventilen 3,'4,5 und | 3 3 und geöffnetem Ventil 7 wird die Vakuumpumpe angestellt, um j das System zu entgasen. Das Ventil 7 wird daraufhin geschlossen und das System mit Wasserstoff aus einem Vorratsbehälter 11 gefüllt, wobei das Ventil 5 offen ist.When the cap 2 is put back on, the valves 3, 4, 5 and | are closed 3 3 and valve 7 open, the vacuum pump is turned on to j to degas the system. The valve 7 is then closed and the system is filled with hydrogen from a storage container 11, the valve 5 being open.

Das Reaktionsgefäß wird durch den Ofen 9 auf Reaktionstemperatur, z.B. etwa 1000⁰P bis 1200°P erhitzt, während ein langsames Durchblasen mit Wasserstoff erfolgt. Der Wasserstoffdurchfluß wird erhöht, bis ein Wirbelbett erreicht ist. Vor seinem Eintritt in das Reaktionsgef-äß strömt der Wasserstoff durch einen herkömmlichen Palladiumkatalysator, damit Verunreinigungen, beispielsweise im Wasserstoff enthaltener Sauerstoff, entfernt v/erden. Eine dampfförmige Metallverbindung wird aus der Verdampfungskammer ld, die gegebenenfalls durch den Ofen I¹J erhitzt werden kann, zusammen mit einem inerten, bzw. chemischträgen Gas, z.B. Argon aus einem Argonbehälter 6, in die Reaktionskammer eingegeben. The reaction vessel is heated by furnace 9 to reaction temperature, for example about 1000 to 1200 ° ⁰ P P while a slow bubbling takes place with hydrogen. The hydrogen flow is increased until a fluidized bed is reached. Before it enters the reaction vessel, the hydrogen flows through a conventional palladium catalyst so that impurities, for example oxygen contained in the hydrogen, are removed. A vaporous metal compound is introduced ^{into the reaction chamber from the evaporation chamber 1d, which can optionally be heated by the furnace I 1} J, together with an inert or chemically inert gas, for example argon from an argon container 6.

Vorzugsweise werden die oben erwähnten flüchtigen Metallhalogenid verwendet, obgleich in einigen Fällen auch die in Tabelle 3 aufge führten Karbonyle benutzt werden können. In den Fällen, in denen Halogenid verwendet wird, wird in der Reaktion Wasserstoff halogenid gebildet, das durch die Blasenabscheider (bubble traps) ge-Preferably, the above-mentioned volatile metal halide is used, although in some cases the carbonyls listed in Table 3 can also be used. In those cases where Halide is used, hydrogen halide is formed in the reaction, which is released by the bubble traps.

30 9 831/111530 9 831/1115

leitet und im Absorptionsgefäß absorbiert wird. In den Fällen, in denen die flüchtige Verbindung ein Fluorid ist, ist das gebildete Produkt ein Wasserstofffluorid, wobei Natriumfluorid zu dessen Absorption benutzt werden kann. Vorzugsweise wird Wasserstoff in einem stöehiometrischen Überschußverhältnis verwendet. conducts and is absorbed in the absorption vessel. In the cases in which the volatile compound is a fluoride, the product formed is a hydrogen fluoride, with sodium fluoride can be used for its absorption. Preferably, hydrogen is used in a stoichiometric excess ratio.

Bei der Reaktion wird Metall auf das Substrat niedergeschlagen und das sich in dampfförmigem Zustand befindende ausströmende Material wird abgeführt und hinterläßt keine Verunreinigungsstoffe am oder im Metall. Das Metall wird in seinem reinen Zustand gebildet.During the reaction, metal is deposited on the substrate and that which is in a vaporous state is discharged Material is discharged and does not leave any contaminants on or in the metal. The metal becomes pure in its own right State formed.

Der Grad des Metallniedersehlags hängt von der Temperatur und dem Strömungsdurchsatz der reagierenden Stoffe ab und ist um so größer, je höher die Temperatur und je größer der Strömungsdurchsatz des Wasserstoffs und der flüchtigen Metallverbindung ist.The degree of metal precipitation depends on the temperature and the flow rate of the reacting substances and is greater, the higher the temperature and the greater the flow rate of hydrogen and the volatile metal compound.

Nach Bildung des Niederschlags werden die Ventile 4 und 5 geschlossen. Argon weiterhin dem Reaktionsgefäß zugeführt und das mit Metall eingekapselte Schleifmaterial kann in dem nichtoxydaere; den Zustand der Argon-Umgebung auf Raumtemperatur abkühlen.When the precipitate has formed, valves 4 and 5 are closed. Argon continues to be supplied to the reaction vessel and the metal-encapsulated abrasive material can be stored in the non-oxide; cool the state of the argon environment to room temperature.

Durch die Bedingungen im Reaktionsgefäß, sowohl hinsichtlich der Korngröße und der Größenverteilung der Teilchen als auch hinsichtlich der Geschwindigkeit der Dämpfe und Gase, wird eineBy the conditions in the reaction vessel, both with regard to the grain size and the size distribution of the particles as well as with regard to the speed of the vapors and gases, becomes a

309831/1 1 15309831/1 1 15

Wirbelschicht der Teilchen gebildet. Wie der Fachmann erkennt, wird eine dichte Phase im unteren Teil des Reaktionsgefäßes gebildet, in dem die Teilchen mehr oder weniger gleichmäßig in heftiger Bewegung in der dichten Phase verteilt sind. Dies führt zu einem im wesentlichen einheitlichen Niederschlag pro Oberflächeneinheit der Teilchen.Fluidized bed of particles is formed. As those skilled in the art will recognize, a dense phase is formed in the lower part of the reaction vessel, in which the particles are more or less evenly distributed in vigorous motion in the dense phase. this results in a substantially uniform precipitate per unit surface area of the particles.

Die Reaktionsprodukte, Trägergase und Überschußwasserstoff gelangen in den oberen, als Trennraurn bezeichneten Raum, wo sie von mitgenommenen Teilchen getrennt werden.The reaction products, carrier gases and excess hydrogen get into the upper space called the separation space, where they are separated from particles that have been carried along.

In den Fällen, in denen das Diamantteilchen glatt ist, z.B. im Falle synthetischer Diamanten, kann die Verbindung der Metall-■hülle mit der Diamantsubstratfläche, die durch das oben beschriebene Verfahren erzeugt wird, durch eine vorausgehende Oberflächenätzung des Diamanten verbessert werden. Die Ätzung der Diamanten ist auch in den Fällen vorteilhaft, in denen eine Metallhülle nach einem anderen Verfahren erzeugt wird, beispielsweise elektrochemischen oder elektrolytisch.en Niederschlagsverfahren. A.US den vorbeschriebenen Gründen ist jedoch das nach dem oben beschriebenen Dampfniederschlagsverfahren erzeugte Produkt überlegen, so daß dieses Verfahren bevorzugt wird.In cases where the diamond particle is smooth, for example in the case of synthetic diamonds, the connection of the metal shell with the diamond substrate surface, which is produced by the method described above, by a previous surface etching of the diamond can be improved. Etching the diamonds is also beneficial in those cases where one Metal shell is produced by another method, for example electrochemical or electrolytic deposition processes. A.US the reasons described above, however, is that after produced product superior to the above-described vapor deposition process, so this process is preferred.

Beispiel 1
Die Diamanten werden zum Ätzen in ein Schmelzbad eines Alkali- example 1
The diamonds are etched in a molten bath of an alkali

309831/11 15309831/11 15

metallnitrats oder alkalischen Erdnitrats rait einer Temperatur unterhalb der z,eriegungsteniperatur getaucht. Bei Verwendung von Kaliumnitrat läge der Temperaturbereich zwischen 63O + P und 75O⁰F₃ bei Natriumnitrat bei etwa 58O⁰F und'unter ca. 70O⁰F, bei Bariumnitrat bei oder über 1100⁰F und unterhalb der Zerlegungstemperatur. Vorzugsweise wird Kaliumnitrat bei etwa 63O⁰F für etwa eine Stunde verwendet.metal nitrate or alkaline earth nitrate is immersed in a temperature below the normal temperature range. When using potassium nitrate in the temperature range between 63O and 75O ⁰ F + P ₃ would in sodium nitrate at about 58o F ⁰ ⁰ F und'unter about 70o, with barium at or above 1100 ⁰ F and below the decomposition temperature. Preferably potassium nitrate is used at about 63O ⁰ F for about one hour.

Nach Beendigung des Wärmprozesses wird das Schmelzbad gekühlt und das gekühlte Bad daraufhin mit Wasser ausgelaugt, um das Salz zu lösen, wobei die geätzten Diamanten zurückbleiben, die dann separiert und getrocknet werden können.After the heating process has ended, the molten bath is cooled and the cooled bath is then leached with water in order to remove the To dissolve salt, leaving the etched diamonds behind, which can then be separated and dried.

Der Grad des Ätzens hängt von der Eintauchzeit ab. Eine angemessene Zeit ist etwa 1 Stunde, unter welchen Bedingungen die Teilchen etwa 1/2 bis 1% ihres Gewichts verlieren. Die Oberfläche der Diamanten wird angerauht bzw. angefressen und bildet einen wünschenswerten, verbesserten Substratgrund.The degree of etching depends on the immersion time. A reasonable time is about 1 hour under which conditions the particles lose about 1/2 to 1% of their weight. The surface of the diamond is roughened or pitted and forms a desirable, improved substrate base.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren des Niederschlagens einer Metallhülle auf ein Substrat veranschaulichen.The following examples are intended to illustrate the process of precipitation illustrate a metal shell on a substrate.

Example 2

Synthetische oder natürliche Diamanten, vorzugsweise wie oben geätzt, mit einer für eine Wirbelschichtbildung geeigneten Korn- Synthetic or natural diamonds, preferably etched as above, with a grain size suitable for fluidized bed formation

09831/111509831/1115

größe v/erden in das Reaktionsgefäß 1 eingeführt. Die verwendete Korngröße richtet sich nach der Betriebsart des Schleifwerkzeuge. Bei der Verwendung an Gesteinsbohrwerkzeugen, Schneiden, Sägen und Schleifvorrichtungen können Teilchen mit einer Korngröße, die, nach der Tyler-Siebreihe, einen Durchgang durch das Sieb Nr. 16 hat und einen Rückstand auf dem Sieb Nr. 400 bildet (-16+400), benutzt werden. Vorzugsweise wird eine Körnung der Siebnummern 40 bis 100, beispielsweise -40+50, verwendet. Beim Niederschlag von Wolfram wird vorzugsweise Wolframhexafluorid verwendet, das im Behälter 10 in Dampfform vorhanden isfc. Es ist bei Raumtemperaturen flüchtig und braucht nicht erwärmt zu werden. Im Reaktionsgefäß ist, nachdem das System entgast und wieder aufgefüllt ist, der Wasserstoffstrom auf einen niedrigen Strömungsdurchsatz von etwa 100 ml/min, eingestellt und nachdem, wie oben beschrieben, die Temperaturen im Reaktionsgefäß 1 auf 1150 F, gemessen durch das Thermoelement, eingestellt worden sind, wird der Wasserstoffstrom auf etwa 1250 bis 1350 ml/min und der Strom des Wolframfluoriddampfes auf etwa 150 ml/min erhöht, sowie das Argor.-gas auf etwa 285 ml/min eingestellt, wobei sämtliche Messungen durch die in Fig. 1 angedeuteten 'Durchflußmesser erfolgen und der Wasserstoff im stöchiometrischen Überschußverhältnis gegenüber dem Wolframhexafluorid vorhanden ist.size v / earth introduced into the reaction vessel 1. The grain size used depends on the operating mode of the grinding tool. When used on rock drilling tools, cutters, saws and grinding devices, particles with a grain size which, after the Tyler sieve row, has a passage through the sieve No. 16 and forms a residue on the No. 400 sieve (-16 + 400). Preferably, a grain size of Sieve numbers 40 to 100, for example -40 + 50, are used. Tungsten hexafluoride is preferably used for the precipitation of tungsten, which is present in the container 10 in vapor form. It is at Room temperatures volatile and does not need to be heated. After the system is degassed and refilled in the reaction vessel the hydrogen flow is adjusted to a low flow rate of about 100 ml / min, and then as above described that the temperatures in the reaction vessel 1 have been set to 1150 F as measured by the thermocouple, the Hydrogen flow increased to about 1250 to 1350 ml / min and the flow of tungsten fluoride vapor increased to about 150 ml / min, as well as the Argor. Gas set to about 285 ml / min with all measurements done by the indicated in Fig. 1 'flow meter and the Hydrogen is present in a stoichiometric excess ratio compared to the tungsten hexafluoride.

Die Dicke der Wolframschicht auf den Diamanten hängt von der Be¹-handlungsdauer ab und beträgt 1 mil in etwa einer Stunde bei den oben beschriebenen Diamanten mit einer Korngröße der Siebnummern 40 bis 50. Geeignete Niederschlagsdicken gehen von etwaThe thickness of the tungsten layer on the diamond depends on the Be ¹ from -handlungsdauer and is 1 mil in about one hour at the above-described diamond having a grain size of the mesh screens 40 to 50. Suitable thicknesses precipitate go from about

30 9831/111530 9831/1115

ο, 1 bis 1,5 iiiil.ο, 1 to 1.5 iiiil.

Example 3

Anstelle von Diamanten kann Aluminiumoxid verwendet werden. Korn größe, Temperatur und das Beschichtungsverfahren können wir im Beispiel 2 beschrieben, zur Erzeugung eines Wolfrainüberzugs der genannten Dicke befolgt werden.Aluminum oxide can be used in place of diamonds. We can manage grain size, temperature and the coating process in Example 2 can be followed to produce a Wolfrain coating of said thickness.

Example l \

Gleichermaßen kann Wolframkarbid nach dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren mit Wolfram beschichtet werden. Die Substratoberfläche ist vollständig beschichtet, was anzeigt, daß das Verfahren des chemischen Dampfniederschlags unter Vakuum eine große Streufähigkeit besitzt.Similarly, tungsten carbide can be made according to that described in Example 2 Process to be coated with tungsten. The substrate surface is completely coated, indicating that the process of chemical vapor deposition under vacuum has great throwing power.

Example 5

Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde bei der Beschichtung von Siliziumkarbidteilchen mit einer Korngröße von -80+100 angewendet. The method according to Example 2 was applied to the coating of silicon carbide particles with a grain size of -80 + 100.

Die äußere Oberfläche der überzogenen Teilchen ist mit der äußeren 0, ^rfläche des bedeckten Substrate topographisch kongruen und reproduziert sie. Durch das ineinandergreifende Gefüge wirdThe outer surface of the coated particles is topographically congruent with the outer surface of the coated substrate and reproduces them. The interlocking structure becomes

309831/1115309831/1115

ein überzug von hoher Zug- und Biegefestigkeit erzeugt. Da der überzug bzw. die Beschichtung bei hohen Temperaturen erfolgt, ist bei der Abkühlung von etwa 1100 F deren Schrumpfung bzw. Zusammenziehung, wie beschrieben, wesentlich stärker als die des Substrats, so daß durch die resultierende Endschrumpfung eine Einschnürung und Komprimierung des eingehüllten Schleifteilchens hervorgerufen wird.a coating of high tensile and flexural strength is produced. Since the If the coating or the coating is carried out at high temperatures, it will shrink or contract when it cools down from about 1100 F, as described, much stronger than that of the substrate, so that the resulting final shrinkage a Constriction and compression of the encased abrasive particle is caused.

Zur Erzeugung der bemessenen Schleifteilchen für die Herstellung eines Schleifmittelaufbaus wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen. To create the sized abrasive particles for manufacture of an abrasive structure, the procedure is preferably as follows.

Die nach den obigen Angaben hergestellten, eingekapselten Teilcher werden nach der Erfindung mit Metallpulver beschichtet. Das bevorzugte Verfahren zum Beschichten des. eingekapselten Schleifmaterials erfolgt unter Verwendung herkömmlicher Pelletisiertechniken, durch die das eingekapselte Schleifmaterial nit Wasser benetzt und mit pulverisiertem Metall gemischt wird, das, wie oben beschrieben, zur Verwendung als Metallmatrix geeignet st. Die Mischung wird in einer Trommel geschleudert. Die Korngröße des Metallpulvers hat zweckmäßigerweise einen Durchgang durch ein Sieb Nr. 200 (-200). Die Schleifteilchen werden ungeachtet ihrer Form durch.Ausgleich der Größe der Metallteilchen und die Dauer des Schleudervorgangs zu Kugeln von gewünschter Größe geformt, die jedoch nicht notwendigerweise die ideale Kugelform aufweisen. Die Technik zum Kugeligmachen von Teilchen ist ein bekanntes Pelletisierverfahren. The encapsulated particles made according to the above are coated with metal powder according to the invention. The preferred method of coating the encapsulated abrasive material takes place using conventional pelletizing techniques, through which the encapsulated abrasive material with water wetted and mixed with powdered metal which, as described above, is suitable for use as a metal matrix. The mixture is spun in a drum. The grain size of the metal powder expediently has a passage through a Sieve No. 200 (-200). The abrasive particles are made by regardless of their shape. Balance the size of the metal particles and the duration formed into balls of the desired size during the spinning process, but which do not necessarily have the ideal spherical shape. the The technique of spheroidizing particles is a well known pelletizing process.

0 9 8 31/11150 9 8 31/1115

Die auf diese Weise hergestellten Kugeln bzw... Sphäroiden werden
mit pulverförmigem Aluminiumoxid gemischt und sorgfältig erwärmt, um die Kugeln zu trocknen, sowie bei einer erhöhten Temperatur
unter atmosphärischen Druck in einer inerten bzw. Reduktionsatmosphäre z.B. Wasserstoff bei atmosphärischem Druck, gesintert.The balls or spheroids produced in this way are
mixed with powdered alumina and carefully heated to dry the balls, as well as at an elevated temperature
sintered under atmospheric pressure in an inert or reducing atmosphere, for example hydrogen at atmospheric pressure.

Die gesinterten Teilchen des mit einem Aluminiumoxidpulver beschichteten Metalle werden vom Rest des Aluminiumoxids durch eine Siebvorgang getrennt.The sintered particles of the coated with an alumina powder Metals are separated from the rest of the alumina by a Separate sieving process.

Eine PacKung dieser Teilchen hat ein Porenvolumen von etwa 30 bis 70$, da die Teilchen nicht sämtlich ideale Kugeln mit dem gleicher Durchmesser sind.A package of these particles has a pore volume of about 30 to $ 70 because the particles are not all ideal spheres with the same Diameter are.

auch
Es können/Kugeln aus pulverförmigem Metall unter Verwendung eines wesentlich· größeren Metallstückes als Kern für das pelletisierte Metall gebildet werden. Das Metallteilchen wird benetzt und mit
Metallpulver pelletisiert, mit Aluminiumoxid beschichtet, gesintert und gesiebt, wie oben beschrieben.even
Powdered metal balls can be formed using a much larger piece of metal as the core for the pelletized metal. The metal particle is wetted and with
Metal powder pelletized, coated with alumina, sintered and sieved as described above.

Durch Auswählen des Verhältnisses des pelletisieren Schleifmaterials und der pelletisieren Matrix im Hinblick auf das durch die gewünschte Mischung von Metall und Schleifmaterial zugelassene Porenvolumen kann die gewünschte Schleifmaterialkonzentration erreicht werden.By choosing the ratio of the pelletized abrasive material and the pelletized matrix in view of that permitted by the desired mixture of metal and abrasive material Pore volume, the desired grinding material concentration can be achieved.

Da das spezifische Gewicht der Verwendung findenden Metallma-Since the specific weight of the metal machin-

309831 /1115309831/1115

trizen von dem des SchleiTmaterials abweicht, kann das spezifisch*. Gewicht des Schleifmaterials dadurch reguliert werden, daß für die Einkapselung ein Metall ausgewählt wird, das, wie oben beschrieben, ein einen Ausgleich bewirkendes spe-zifisches Gewicht hat.trizen differs from that of the abrasive material, this can be specific *. Weight of the abrasive material can be regulated by selecting a metal for encapsulation which, as described above, has a specific weight causing a compensation.

Da das bevorzugte Primärschleifmaterial Diamant ist, wird der Diamant vorzugsweise derart eingekapselt, daß ein Raumgewieht von etwa 6 bis 10 zum Angleichen an das spezifische Gewicht des Metallpulvers erzeugt wird, wie.es oben beschrieben ist.Since the preferred primary abrasive material is diamond, the diamond is preferably encapsulated so that a bulk weight of about 6 to 10 is generated to match the specific gravity of the metal powder, as described above.

Falls ein Sekundärschleifmaterial Verwendung finden soll, können Aluminiumoxid oder Karborund verwendet und deren Raumgewieht in der gleichen Weise erhöht werden. Außerdem kann das spezifische Gewicht der gewünschten Schleifmaterialien, z.B. Wolframkarbid, in der Weise reguliert werden, daß das Raumgewieht für ein Angleichen an das der Metallmatrix und des beschichteten Primärschleifmaterials verringert wird.If a secondary abrasive material is to be used, you can Aluminum oxide or carborundum are used and their bulk weight can be increased in the same way. In addition, the specific Weight of the desired abrasive materials, e.g. to that of the metal matrix and the coated primary abrasive material is decreased.

Die nach dem obigen Verfahren unter Verwendung der eingekapselten Schleifmaterialien beschichteten Teilchen können zur Herstellung verbesserter Schleifgefüge bei allen Herstellungsverfahren, die in Zusammenhang mit nicht eingekapselten Schleifteilchen bekannt geworden sind, verwendet werden. Hierzu gehören solche Verfahren, die als Oberflächenbelegen, Einsickerung bzw. Infiltration, Warmpressung und Flammetallisierung bekannt geworden sind.The particles coated by the above method using the encapsulated abrasive materials can be used in manufacture improved grinding structure in all manufacturing processes used in Association with unencapsulated abrasive particles can be used. This includes such procedures as surface coverings, seepage or infiltration, Hot pressing and flame metallization have become known.

30 983 1/1 1 1530 983 1/1 1 15

Example 6

Beispielsweise kann ein oberflächenbelegter Gesteinsbohrer nach Fig. 8 (ähnlich dem in der US-PS 2 838 284 beschriebenen) in einer Graphitform 18 gebildet werden. Die Form weiat Muffen in ihrer inneren Oberfläche im an die Bohrfläche des in der Form herzustellenden Bohrers angrenzenden Bereich auf. Ein Bohrereinsteckende ist in der Formnit Abstand von deren innerer Oberfläche angeordnet. In dem Raum in der Form zwischen dem Einsteckende und Diamanten l6 befindet sich eine Matrix 17, die aus einem im wesentlichen gleichmäßigen Gemisch bemessener pelleti&ierter Teilchen eingekapselten gegossenen Wolframkarbids und pelfetisierten Metallpulvers, ausgewählt und hergestellt entsprechend den obigen Ausführungen, zusammengesetzt ist. Diese Mischung befindet sich in car Form über der Fläche, auf der die Diamanten angeordnet sind. Die Kugelgröße des beschichteten Wolframkarbids und des Metallpulvers ist zur Erzielung der zutreffenden Verdichtung und des Porenvolumens entsprechend den Siebnummern 30 bis 60 (-30+60), wie oben beschrieben, gewählt. Zur Verdichtung der Teilchen wird die Form gerüttelt.For example, a surfaced rock drill as shown in Fig. 8 (similar to that described in US Pat. No. 2,838,284) can be formed in a graphite mold 18. The mold has sleeves in its inner surface on the drilling surface of the in the mold to be produced drill on the adjacent area. A drill insertion end is spaced from the inside surface of the mold arranged. In the space in the form between the insertion end and diamond 16 is a matrix 17, which consists of a a substantially uniform mixture of sized pelletized particles, encapsulated cast tungsten carbide and pelfetized Metal powder, selected and manufactured in accordance with the above statements, is composed. This mixture is located themselves in car shape over the surface on which the diamonds are arranged. The sphere size of the coated tungsten carbide and the metal powder is to achieve the correct compression and the pore volume according to the sieve number 30 to 60 (-30 + 60), as described above, selected. The mold is shaken to compress the particles.

Das Verhältnis des Metalls zum gesamten Porenvolumen der Form ist zweckmäßigerweise so, daß das Metall, wenn es schmilzt, den gesamten Raum zwischen dem Wolframkarbid füllen und die vorstehenden Diamanten bedecken kann.The ratio of the metal to the total pore volume of the mold is advantageously such that the metal, when it melts, the entire Fill space between the tungsten carbide and cover the protruding diamonds.

Wie oben beschrieben, wird bei der Durchführung dieses VerfahrensAs described above, when performing this procedure

309831 /1115309831/1115

eine Formungstemperatur gewählt, die unter etwa 28OO°F liegt, damit nicht die Diamanten einer zu hohen Temperatur ausgesetzt werden. Die Bindermetallkugeln und die Metallumhüllung des pelletisierten Wolframkarbids schmelzen und sickern durch die Zwischenräume, wobei sie sämtliche Poren füllen, wie oben beschrieben. Wenn die Diamanten und gegebenenfalls die Sekuridärschleifteilchen einen Metallüberzug aufweisen, benetzt das Bindermetall di^ Oberflächen der eingekaps-elten Teilchen und erzeugt dadurch eine feste Verbindung mit der Matrix. Durch die Einkapselung der Primär- und Sekundärschleifmaterialien wird ein Angreifen dieser Materialien durch das einsickernde Metall verringert, wohingegen unbeschichtete Schleifmaterialien leicht durch die einsickernden Metalle angegriffen werden können, wie es oben beschrieben wurde.chosen a molding temperature that is below about 2800 ° F so the diamonds are not exposed to too high a temperature. The binder metal balls and the metal shell of the pelletized Tungsten carbides melt and seep through the gaps, filling all pores as described above. If the diamonds and possibly the secondary abrasive particles have a metal coating, the binder metal wets di ^ Surfaces of the encapsulated particles and thereby creates a solid connection with the matrix. The encapsulation of the primary and secondary abrasive materials prevents them from being attacked Materials reduced by the infiltrating metal, whereas uncoated abrasive materials are easily reduced by the infiltrating Metals can be attacked as described above.

Das in der obigen Konstruktion verwendete Sekundärsehieifmaterial kann zweckmäßigerweise ein Wolframkarbid im Bereich von WC mit 6,1 Gew.-% Kohlenstoff bis W₂C mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 3,16 Gew.-# sein. Ein gut geeignetes Material ist sog. gesintertes Wolframkarbid, das aus feinsten WC-Kristallen und Kobaltmetall besteht, die durch Sintern in der Flüssigphase bei hoher Temperatur miteinander verbunden sind. Der Kobaltgehalt variiert von 3 Gew.-35 bis über 25 Gew.-JS. Dieses Material hatThe secondary carbide used in the above construction may conveniently be a tungsten carbide in the range of WC with 6.1 wt % carbon to W ₂ C with a carbon content of about 3.16 wt%. A well-suited material is so-called sintered tungsten carbide, which consists of the finest WC crystals and cobalt metal, which are bonded to one another by sintering in the liquid phase at high temperature. The cobalt content varies from 3% by weight to over 25% by weight. This material has

eine Härte von etwa 1250 bis 1350 kg/mm (Knoop). Eine andere Form einer Eutektikumlegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa H Gew.-% und einer Härte im Bereich von 1900 bis 2000 kg/mm (Knoop) kann ebenfalls verwendet werden.a hardness of about 1250 to 1350 kg / mm (Knoop). Another form of Eutektikumlegierung with a carbon content of about H wt -.% And a hardness in the range from 1900 to 2000 kg / mm (Knoop) can also be used.

309831/1115309831/1115

Um das Rauingewicht des Wolframkarbids herabzusetzen, kann es mit einem Metall geringen spezifischen Gewichts eingekapselt werden, so daß sein Raumgewicht enger an das des Einsickermetalls herange führt wird.To reduce the rough weight of the tungsten carbide, it can be used with a metal of low specific weight are encapsulated, so that its density is closer to that of the infiltrating metal will lead.

Anstelle von Wolframkarbid kann Aluminiumoxid, beispielsweise ^der genannten Korngröße, verwendet und mit einem Metall höheren spezifischen Gewichts, beispielsweise Wolframkarbid oder einem anderen Metall, beschichtet werden, wie es oben beschrieben wurde um sein Raumgewicht entsprechend den oben beschriebenen Verfahren so abzustimmen, daß es dichter bei dem des Bindermetalls liegt. Das eingekapselte Aluminiumoxid kann, wie oben beschrieben, pelletisiert und anstelle des Wolframkarbidsnach Beispiel 6 bei der Herstellung der Bohrkrone bzw. des Bohrers verwendet werden.Instead of tungsten carbide, aluminum oxide, for example of the grain size mentioned, can be used and with a metal higher specific gravity, for example tungsten carbide or another metal, can be coated as described above to adjust its density according to the method described above so that it is closer to that of the binder metal. The encapsulated alumina can be pelletized as described above and added in place of the tungsten carbide of Example 6 used in the manufacture of the drill bit or the drill.

Schleifelemente können auch nach einem Imprägnierverfahren hergestellt werden, indem man die pelletisierten Primär- und Sekundärschleifmaterialien mischt, die Mischung in einer geeigneten Form rüttelt bzw. verdichtet und in die Mischung eine Bindermetalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt, die als Pulver bei dem Pelletxsiervorgang, wieoben beschrieben, verwendet worden ist, eir sickern.läßt.Abrasive elements can also be manufactured using an impregnation process by removing the pelletized primary and secondary abrasive materials mixes, the mixture is shaken or compressed in a suitable form and a binder metal alloy is added to the mixture with a low melting point used as a powder in the pelletizing process as described above, eir seeps. lets.

Example 7

Die Fig. 2 und 5 zeigen eine geeignete Graphitform zur Verwendung im Exnsickerverfahren bei der Herstellung von Sägeblattsegmenten,FIGS. 2 and 5 show a suitable graphite mold for use in the exsacking process in the production of saw blade segments,

3 0 9 8 31/11153 0 9 8 31/1115

die an ein Sägeblatt angelötet werden. Die Form besteht aus einer Grundplatte 10l, der eigentlichen Form 102 mit einem Anker 103, der einen mit einer Klemmschraube 105 festgeklemmten Trichter 104 trägt, und ist mit einem Ofendeckel 106 .abgedeckt. Die eigentliche Form besteht aus in Umfangsriehtung mit Abstand angeordneter Formausnehmungen, deren Abmessungen in Umfangsrichtung wesentlich kleiner sind als ihre radiale Länge. Die Formausnehmung kann eine innige Mischung von wolframbeschichteten Diamantteilchen, die mit einer Bronze-Kupfer-Zinn-Legierung mit einem Schmelzpunkt unter 2OOO°F pelletisiert sind, und pulverfö'rmigem Wolframkarbid, das mit dem gleichen Metallpulver pelletisiert worden ist, enthalten. Die Korngröße des Bronze-Kupfer-Zinn-Legierungspulvers hat zweckmäßigerweise einen Durchgang durch ein Sieb Nr. 200 (-200). Die Korngröße des pelletisieren Diamanten und Wolframkarbids ist zweckmäßigerweise etwa gleich. Die Größe der Diamantteilchen und der Wolframkarbidteilchen ist so gewählt, daß sie etwa 30 bis 70% des Formvolumens einnehmen. Die Teilchen werden innig gemischt und in. die Form eingestampft.which are soldered to a saw blade. The form consists of a base plate 10l, the actual form 102 with an anchor 103, the one clamped with a clamping screw 105 funnel 104 carries, and is covered with a furnace lid 106. The real one The form consists of form recesses arranged at a distance in the circumferential direction, the dimensions of which are significant in the circumferential direction are smaller than their radial length. The mold recess can be an intimate mixture of tungsten-coated diamond particles, which are pelletized with a bronze-copper-tin alloy with a melting point below 2OOO ° F, and powdery tungsten carbide, which has been pelletized with the same metal powder. The grain size of the bronze-copper-tin alloy powder Appropriately has a passage through a No. 200 (-200) sieve. The grain size of the pelletized diamond and tungsten carbide is expediently about the same. The size of the diamond particles and the tungsten carbide particles are selected so that they Take up about 30 to 70% of the mold volume. The particles will intimately mixed and pulped into the form.

Das gleiche Metallpulver wird in den Trichter eingefüllt. Die Menge des Metallpulvers sollte ausreichen, wenn es geschmolzen ist, den gesamten Porenraum zu füllen.The same metal powder is poured into the funnel. The amount of metal powder should be sufficient when it is melted is to fill the entire pore space.

Zum Beispiel könnaa bei der Herstellung eines 12"-Sägeblattes, an das etwa 19 der obigen Abschnitte an dessen Außenumfang angelötet werden, Abschnitte von etwa 1 7/8" Länge, 1/8" Breite und etwa 5/32" Dicke" durch Einführung von etwa 3500 Steinchen der obigenFor example, in making a 12 "saw blade to which about 19 of the above sections are soldered to the outer circumference thereof, sections about 1 7/8" long, 1/8 "wide, and about 5/32" thick "could be introduced by insertion from about 3500 stones of the above

309831/11 15309831/11 15

Korngröße oder etwa 1,1 karätigem Diamantkorn gebildet werden.Grain size or about 1.1 carat diamond grain are formed.

Anstatt beispielsweise die bei niedriger Temperatur schmelzende Bronze zu verwenden, können als Bindermatrix die höher schmelzenden Metalle, z.B. Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen dieser Metalle,benutzt werden, wobei die Form auf Temperaturen von 1535°F in Abhängigkeit vom Schmelzpunkt des zur Bildung des Binders ausgewählten Metalls erhitzt wird.Instead of, for example, the one that melts at a low temperature To use bronze, the higher melting metals, e.g. iron, cobalt, nickel or alloys of these can be used as a binder matrix Metals, are used, with the mold at temperatures of 1535 ° F depending on the melting point of the metal selected to form the binder.

Anstatt das in Beispiel 7 beschriebene Einsickerverfahren zu verwenden, kann ein Warmpreßverfahren zur Formgebung des Schleifmittels nach der Erfindung Anwendung finden. Bei einem derartigen Verfahren ist die in der Form enthaltene Mischung eine Mischung aus Schleifteilchen und pulverförmigem Metall, das der Bildung der zusammenhängenden Mecallmatrix für eine Bindung der Schleifteilchen dient.Instead of using the infiltration procedure described in Example 7, For example, a hot pressing process can be used to shape the abrasive of the invention. With such a In the process, the mixture contained in the mold is a mixture of abrasive particles and powdered metal that is used to form the contiguous Mecall matrix for bonding the abrasive particles serves.

Example 8

Die verwendete Form ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Die Form ist der in Fig. 2 dargestellten ähnlich, außer daß kein Trichter verwendet wird und die Schraube 105 durch einen Zapfen 107 ersetzt ist. Der Trichter 104 ist durch den Deckel 108 anstelle des Deckels 106 ersetzt. Die Form wird in eine Presse gebracht und z.B. in einem Induktionsofen erhitzt.The shape used is shown in Figs. The shape is similar to that shown in FIG. 2 except that a funnel is not used and the screw 105 is replaced by a pin 107 . The funnel 104 is replaced by the lid 108 instead of the lid 106. The mold is placed in a press and heated, for example, in an induction furnace.

30 9831/111530 9831/1115

Zur Herstellung des Sägeblatteelementes (vgl. Fig. 6) nach dem oben beschriebenen Warmpreßverfahren wird eine innige Mischung Wolframmetallpulver, pulverförmiges Wolframkarbid und Diamantkorn, das mit einer 10 /iorfiicken Wolframumhüllung beschichtet woraen ist und die beide, wie oben beschrieben, mit Metallpulver, einer Bronze-Zinn-Legierung, die einen Durchgang durch ein Sieb Nr..200 hat, pelletisiert sind, in die Form nach den Fig. k und eingestampft. Die Konzentration der Diamanten in der Mischung beträgt zweckmäßigerweise etwa 25$. Das Verhältnis der Teilchengröße des Diamanten und Wolframkarbids sowie des Metallpulvers und die relativen Größen des pelletisieren Schleifmaterials und des kugeligen Metallpulvers kann wie in den Beispielen 5_S6 unjä 7 angegeben sein. Beabsichtigt ist, eine im wesentlichen gleichmäßige Mischung pelletisierter Primär- und Sekundärschleifmaterials und des Bindermetalls von im wesentlichen gleichen KugejL größen zu bilden und genügend Metall zu verwenden, um die Zwischenräume zwischen den Diamanten und dem Wolframkarbid 'zu füllenL wenn das Metall schmilzt und in die Zwischenräume einsickert. Die Mischung wird in die Form eingestampft. Die Form wird auf etwa l600°F bei einem Druck von etwa 210 kg/cm (3000 psi) zur Herstellung des Sägeblatteschleifelementes, das an das Sägeblatt. 202 angelötet werden kann, erhitzt.For the production of the saw blade element (cf. Fig. 6) according to the hot-pressing process described above, an intimate mixture of tungsten metal powder, powdery tungsten carbide and diamond grain, which has been coated with a 10% iorfi-thick tungsten coating, and both, as described above, with metal powder, a bronze -Tin alloy, which has a passage through a sieve Nr..200, are pelletized, in the form according to Fig. K and pulped. The concentration of diamonds in the mixture is conveniently about $ 25. The ratio of the particle size of the diamond and tungsten carbide, and the metal powder and the relative sizes of the pelletized material and grinding of the spherical metal powder may be as indicated in Examples 5 _S 6 unjä. 7 The intent is to form a substantially uniform mixture of pelletized primary and secondary abrasive material and the binder metal of substantially equal ball sizes and to use enough metal to fill the spaces between the diamonds and the tungsten carbide when the metal melts and into the spaces infiltrates. The mixture is pulped into the mold. The mold is raised to about 1600 ° F at a pressure of about 210 kg / cm (3000 psi) to produce the saw blade abrasive element that attaches to the saw blade. 202 can be soldered on, heated.

Anstelle von Wolframkarbid kann wolframbeschichtetes Wolframkarbi oder ein anderes oben beschriebenes metallbeschichtetes Sekundärschleifmaterial verwendet werden, z.B. wolframbeschichtetes Aluminiumoxid oder Karborund.Instead of tungsten carbide, tungsten-coated tungsten carbide or another metal-coated secondary abrasive material as described above can be used can be used, e.g. tungsten-coated aluminum oxide or carborundum.

0,9831/11 150.9831 / 11 15

Aufgrund der Verwendung metalleingekapselter Diamanten können anstelle der bei niedriger Temperatur schmelzenden Bronze die höher schmelzenden Metalle als Bindermatrix, z.B. Eisen, Kobalt,Due to the use of metal-encapsulated diamonds, instead of the bronze, which melts at a low temperature, the higher melting metals as a binder matrix, e.g. iron, cobalt,

f iiickel oder Legierungen dieser Metalle, verwendet v/erden, wobei die Warmpreßform auf Temperaturen über 1535°? in Abhängigkeit vom Schmelzpunkt des 2ur Bildung des Binders ausgewählten Metalls erhitzt wird.f or alloys of these metals, used v / earth, where the hot press mold to temperatures above 1535 °? depending on the melting point of the metal selected to form the binder is heated.

Bei der Durchführung der Verfahren nach den Beispielen 3 bis 8 wird für das erwähnte eingekapselte Schleiönaterial vorzugsweise das im Beispiel 2 beschriebene Einkapselverfahren verwendet und im Falle von Diamanten, sofern es sich um synthetische Diamanten mit einer glatten Fläche handelt, werden diese vorzugsweise, z.3. durch das Verfahren nach Beispiel 1, geätzt.When carrying out the procedures according to Examples 3 to 8 the encapsulation process described in Example 2 is preferably used for the encapsulated loop material mentioned and in the case of diamonds, provided that they are synthetic diamonds with a smooth surface, these are preferred, z.3. by the method of Example 1.

309831/1115309831/1115

Claims

Patent claims:

-1. Abrasives characterized in that the abrasive particles are pelletized with a powdered metal shell.

2. Abrasive according to claim 1, characterized in that

that the abrasive particles have a hardness greater than about 2000 kg / mm

own.

3. Abrasive according to claim 1 or 2, characterized in that 'the abrasive particles are diamonds, tungsten carbide, Are aluminum oxide or silicon carbide.

k. Abrasive according to one of Claims 1 to 3> characterized in that the abrasive particles are encapsulated with a metal shell.

5. Abrasive according to claim k _y, characterized in that the encapsulating metal is tungsten, tantalum, columbium (niobium) or molybdenum.

6. Abrasive according to claim 4, characterized in that the abrasive material is diamond and the encapsulating metal is tungsten, aluminum oxide, tungsten carbide, silicon carbide, tantalum, columbium or molybdenum.

7. Schleifmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pelletisieren Schleifteilchen in einem7. Abrasive according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the abrasive particles are pelletized in one

309831 /1115309831/1115

Mixture to form an abrasive element with a contiguous one Phase of a metal matrix are all contained essentially in spherical form and the outer casing of the spheres consists of powdered matrix metal.

8. Abrasive according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pelletized particles substantially have the same ball size.

9. Abrasive according to one of claims 1, 3 to 5 and to 8, characterized in that the abrasive particles are different Have hardness values, the particles being larger

ο hardness have a hardness of more than about 2000 kg / mm.

10. Abrasive according to claim 9 »characterized in that the particles of greater hardness are diamonds, tungsten carbide, Are aluminum oxide or silicon carbide.

11. Abrasive according to claim 9 »characterized in that that the abrasive particles of greater hardness are encapsulated with tungsten, tantalum, columbium (niobium) or molybdenum, and diamonds which are tungsten carbide, aluminum oxide or silicon carbide with different hardness values.

12. Abrasive according to one of claims 9 to 11, characterized in that the abrasive particles are different have specific gravity and certain abrasive particles with

309831 /1115309831/1115

Encapsulated tungsten, tan'tal, columbium (niobium) or molybdenum

are.

13. A method for making an abrasive according to a of claims 1 to 12, with a continuous phase of a metal matrix and abrasive particles distributed in the metal matrix, characterized in that the abrasive particles are coated with the matrix metal pelletized in powder form, the pelletize particles mixed with pelletized matrix metal, the mixture heated and the matrix metal to form the coherent phase, in which the abrasive particles are distributed, is caused to melt.

Ik. A method for producing an abrasive according to any one of claims 9 to 12, with a coherent phase of a metal matrix, characterized in that the abrasive particles are pelletized with an outer coating of powdery matrix metal, the pelletized abrasive particles are mixed with powdery matrix metal and the abrasive is added molded in a mold at an elevated temperature under pressure.

15 '. Method for making an abrasive article according to a of claims 9 to 12, with a continuous phase of a metal matrix, characterized in that the abrasive particles and particles of the matrix are pelletized with a coating of powdered matrix metal and to form substantially one uniform mixture of pelletized particles are mixed and the mixture in a mold under pressure to produce the

309831/1115309831/1115

Abrasive is heated.

16. 'The method according to any one of claims 13 to 15, characterized marked that there? specific gravity of the metal matrix in the range from about 6 to 10 and the density of the encapsulated Abrasive material is also chopped in the range of about 6 to 10.

309831/1115309831/1115