DE2309510A1

DE2309510A1 - Gesinterte schleifkoerner, die ueberwiegend aus bornitrid vom wurtzit-typ bestehen

Info

Publication number: DE2309510A1
Application number: DE19732309510
Authority: DE
Inventors: Masatada Araki; Hazime Tanaka
Original assignee: Showa Denko KK; Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp; Resonac Holdings Corp
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1973-02-26
Publication date: 1973-09-13
Also published as: JPS517349B2; FR2174617A5; JPS4889486A; GB1399564A

Description

DR. E. WtFGAND 0I⁶L-ING. W. NlEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2309510

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 555*7« 8000 MD N CH EN 15, TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

W 41 490/73 - Ko/DE 23. Februar 1973

Showa Denko Kabushiki Kaisha

und
Nippon Oil & Fats Co., Ltd.

Tokyo / Japan

Gesinterte Sohleifkörner, die überwiegend aus Bornitrid void Wurtzit-Typ bestehen

Die Erfindung befaßt sich mit neuen Schleifkörnern, die im wesentlichen aus Bornitrid bestehen, wovon ein größerer Anteil dieses Bornitrids aus einem Bornitrid vom Wurtzit-Typ aufgebaut ist, wobei die Einzelteilchen eines Bornitridpolykristalles aus einer Anordnung von Bornitridkristalliten im gesinterten Zustand bestehen, sowie mit einem Verfahren zur Herstellung dieser Schleifkörner. Bornitrid vom Wurtzit-Typ ist im Laboratorium als äußerst harte Subotans, die mit Diamanten vergleichbar ist, bekannt und sein Stabilitätsbereich wurde thermodynamisch geklärt. Da jedoch sein Stabilitätebereich bei extremen überatmosphärendrücken liegt, war es unmöglich, Bornitrid im technischen Maßstab herzustellen. Weiterhin sind zahlreiche seiner physikalischen Eigenschaften unbekannt, ausgenommen die Krintallform und einfache Eigen-

/no/.⁴»

schäften wie Dichte, so daß deshalb die wirksame Anwendbarkeit bis jetzt nicht untersucht wurde.

Kubisches Bornitrid ähnelt bekanntlich dem Bornitrid vom Wurtzit-Typ. Es wurde bereits industriell durch die General Electric Company, USA, hergestellt und wird unter der Bezeichnung "Borazon" gehandelt. Dieser Gegenstand wird durch hydrostatische Hochdruckverfahren unter Anwendung einer Überatmosphärendruckpresse unter Anwendung eines hexagonalen Bornitrids von niedriger Dichte als Ausgangsmaterial und eines Lösungsmittels (Katalysator) hergestellt. Die bei diesem Verfahren erhaltenen Schleifkörner sind praktisch vom Einzelkristalltyp, so daß die äußeren Oberflächen der Körner glatt sind und aus Kristallflächen mit einem spezifischen Flächenindex (111) aufgebaut sind.

Die Erfindung ergibt gesinterte Sohleifkörner, die im wesentlichen aus Bornitrid bestehen und einen Teilchendurchraesser von etwa 5 bis 500 Mikron, eine scheinbare Dichte von etwa 3,0 bis 3,45, eine Härte nach der Knoop-Skala von mindestens etwa 3000 und keine glatte Oberfläche besitzen, wobei etwa 55 bis 100 Vol.-$ dieses Bornitrides aus einem Bornitrid vom Wurtzit-Typ bestehen, wobei die Schleifkörner aus einem gesinterten Agglomerat von Einheitsteilchen aus Bornitrid mit einer Teilchengröße von etwa 0,05 bis 1 Mikron bestehen und die Einheitsteilchen aus einem Polykristall von Bornitrid, welcher aus Mikrokristalliten mit einer Größe von nicht mehr als etwa 500 % besteht, aufgebaut sind.

Da die Schleifkörner gemäß der Erfindung überwiegend aus Bornitrid vom Wurtzit-Typ bestehen, unterscheiden sie sich selbstverständlich von dem Produkt "Borazon", welches durch Einzelkristalle des vorstehend angegebenen kubischen Bornitrids gekennzeichnet ist. Die Schleifkörner gemäß der Erfindung unterscheiden sich stark von den durch hydrostatische Hochdruckverfahren synthetisierten Diamanten und harten Bornitriden unter Einschluß derjenigen vom Wurtzitwelche bisher hinsichtlich des Zustsndes der Agglo-

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merierung der Einheitsteilchen der Schleifteilchen "bekannt wurden, sowie der Größe der Kristalliten, die die Einheitsteilchen "bilden und dem Oberflächenzustend der Schleifkörner. Diese Unterschiedlichkeiten und Merkmale der Schleifkörner der Erfindung ergeben sich im einzelnen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung und den beiliegenden photographischen Wiedergaben und Zeichnungen, worin
Fig. 1 eine photographische Wiedergabe mittels eines Elektronenmikroskopes vom Rastertyp der Schleifkörner gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Wiedergabe einer elektronen-, mikroskopischen Photographic dieser Körner und Fig. 3 eine scheroatische Schnittansicht eines Beispiels einer Einrichtung, die zur Herstellung der Schleifkörner gemäß der Erfindung verwendet werden können,

zeigen.

Die Größe der Sohle if körner gernäß der Erfindung ist ausreichend groß und praktisch äquivalent zu denjenigen der Üblichen Einzelkristall schleifkörner und kann innerhalb eines Bereiches von etwa 5 bis 500 Mikron variieren. Die Untersuchung der Oberflächen der Körner durch ein "optisches Mikroskop zeigt z. B., daß sie für gesinterte Körner spezielle Unebenheiten besitzen und sich stark von äetn Oberflächenzustand der Schleifkörner aus Einzelkristallen unterscheiden. Die Schleifkörner gemäß der Erfindung besitzen infolgedessen auch keinen Glanz, falls sie nicht speziell poliert werden. Weiterhin sind die Schleifkörner gemäß der Erfindung praktisch nioht durchsichtig, da die Kristallanordnung der Einheitsteilchen innerhalb der Körner sich von derjenigen von Körnern unterscheidet, die nach dem hydrostatischen Hochdruckverfahren hergestellt wurden. Die Farbe der Schleifkörner gemäß der Erfindung ist schwarz oder grau. Die Körner haben eine kompakte Struktur, worin

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eine Anzehl von Einheitsteilchen zur Form einer Messe gesintert sind. Infolgedessen ist ihre scheinbare Dichte etwa 3,0 bis 3,45, was etwas niedriger als die theoretische Dichte ist. Die Körner gemäß der Erfindung haben eine hohe Härte, was sich durch eine Härte nach der Knoop-Skala von 4000 + 1000 zeigt. Wie nachfolgend abgehandelt, sind die gesinterten Teilchen gemäß der Erfindung äußerst günstig, da sie keine Spaltung erleiden, wie sie bei den üblichen Einzelkristallen und geschmolzenen Polykristallen vorkommt. Die Kristallspaltung verursacht Störungen und Kratzer auf den Oberflächen der zu schleifenden Werkstücke.

Die Schleifkörner gemäß der Erfindung stellen hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ein Bornitrid dar und die Hauptmenge hiervon besteht aus Bornitrid vom Wurtzit-Typ. Da Bornitrid vom Wurtzit-Typ eine sehr harte Substanz ist, wird es bevorzugt im Hinblick auf die Sohleifeigenschaften, daß die Schleifkörner einen großen Gehalt des Bornitrids vom Würzit-Typ haben.

Die Schleifeigenschaften müssen jedoch insgesamt auf der Basis von anderen Faktoren, wie Festigkeit, Oberflächen· zustand und Pulverisierbarkeit der Schleifkörner bevertet werden. Deshalb ist es auch möglich, Bornitride von anderen Formen und kleinere Mengen von anderen Substanzen, beispielsweise Metalle oder Keramik mitzuverwenden. Die Anwesenheit kleinerer Mengen dersrtiger Substanzen kenn bisweilen Anlaß zu verbesserten Schleifeigenschaften in Abhängigkeit von den Bedingungen ergeben, unter denen die Schleifkörner angewandt werden.

Mindestens etwa 55 Vol.-$ des Bornitrids, welches die Schleifkörner der Erfindung bildet, bestehen aus dem Bornitrid vom Wurtzit-Typ. Der Gehalt des Bornitrids vom Wurtzit-Typ kann etwas von Teilchen variieren. Beim tatsächlichen Gebrauch liegen die Schleifkörner häufig in Form einer Suspension in. einem Medium wie Wasser, Öl oder Silikonöl oder in einem unter Zuhilfenahme eines Binders

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erzielten geformten Zustand (Schleifstein) oder in einem erneut gesinterten Zustand (Schneidwerkzeug oder Cutter) vor. Die Schleifeigenschaften v/erden durch die Teilchen insgesamt erreicht. Falls der Gehalt des Bornitrids vom Wurtzit-Typ niedriger als etwa 55 Vol.-# ist, ist es unmöglich, Schleifkörner von hoher Härte, d.h. mit einer Knoop-Härte oberhalb etwa 3000, zu erhalten.

Das Bornitrid vom Wurtzit-Typ hat eine theoretische Dichte von 3,49, jedoch is* die scheinbare Dichte der Körner gemäß der Erfindung kleiner als die theoretische Dichte, da die Schleifkörner gemäß der Erfindung eine heterogene Zusammensetzung haben, die aus einer Anzahl von Einheitsteilchen besteht. Jedoch ist es günstig, daß die Einheitsteilchen zu einer so kompakten Form wie nur möglich gesintert werden. Die scheinbare Dichte der Schleifkörner ist ein Maßstab für das Ausmaß der Kompaktheit. Wenn zwei Körner, die aus den gleichen Einheitsteilchen aufgebaut sind, miteinander verglichen werden, zeigt eine grö«~ sere scheinbare Dichte eine kompaktere Sinterung der Einheitsteilchen in den Körnern an, so daß sich stärkere Körner mit guten Abriebseigenschaften ergeben. Die Körner gemäß der Erfindung müssen eine Dichte von mindestens 3_tO haben. Falls die Dichte weniger als 3,0 beträgt, sind die Einheitsteilchen nicht kompakt gesintert, da beispielsweise eine Anzahl von Poren darin vorliegt und die Sohleifeigenschaften sind schlecht. Dies trifft selbst dann zu, falls die Körner mindestens 55 Vol.-# Bornitrid vom Wurtzit-Typ enthalten.

Der Oberflächenzustand der Körner ist ein wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung. Da die Körner gesintert sind, sind die Oberflächen nicht glatt, sondern haben eine komplizierte Unebenheit. Diese Konvexität und Konkavität sind von solcher Größe, daß sie klar bei 300-facher Vergrößerung beobachtet werden können. Die Rauhheit der

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Oberfläche trägt in günstiger Weise zur Bindungsfähigkeit der Körner zum Zeitpunkt der Formung zu Werkstücken unter Anwendung eines Binders oder ihrer Schleifeignung zum Zeitpunkt des Polierens oder Schleifens bei.

Nachfolgend wird der kristalline Zustand der Körner im einzelnen abgehandelt.

Die Schleifkörner gemäß der Erfindung bestehen im wesentlichen aus einer gesinterten Masse einer Anzahl von Einheitsteilchen aus Bornitrid, die hauptsächlich aus Bornitrid vom Wurtzit-Typ aufgebaut ist. Jedes der Einheitsteilchen ist aus Bornitridkristalliten mit einer Größe von nicht mehr als etwa 500 8 und einer durchschnittlichen Größe von etwa 200 Ä aufgebaut. Die Schleifkörner können kleinere Menge von anderen Metallnitriden, Metallboriden und Metalloxiden enthalten, die sich von Metallen oder Keramiken ableiten, die als Sinterungshilfsmittel zurc Zeitpunkt ihrer Herstellung zugesetzt werden können.

Die Größe der Einheitsteilchen beträgt etwa 0,05 bis etwa 1,0 Mikron. Infolge der Zusammenfügung und Sinterung der feinen Teilchen wird eine Anzahl von Konkavitäten und Konvexitäten auf den Oberflächen der Schleifkörner gebildet, so daß die günstigen Eigenschaften zur Anwendung beim Polieren erhalten werden. Die anderen vorstehend aufgeführten Substanzen, die in den Einheitsteilchen des Bornitrides vorhanden sein können, haben meistens eine Große von nicht mehr als etwa 1 Mikron. Dieser Zustand ist in Fig. 2 gezeigt.

Die Größe der Schleifkörner gemäß der Erfindung, die aus diesen gesinterten Einheitsteilchen bestehen, ist nicht besonders begrenzt, beträgt sie doch üblicherweise 5 bis 500 Mikron. Körner von verschiedenen Größen können verwendet werden, jedoch sind im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften der Körner gemäß der Erfindung solche mit einer Größe von mindestens 10 Mikron günstig und solche mit einer Größe von mindestens etwa 50 Mikron sind besonders

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brauchbar. Körner mit einer Größe von weniger als 10 Mikron können selbstverständlich für Präzisionsabschlußpol ierung oder dergleichen verwendet werden. Es gibt keine spezielle obere Grenze für die Größe der Körner, jedoch beträgt die praktische Grenze etwa 500 Mikron, da es schwierig ist, große Körner mit kompakt gesinterten Einheitsteilchen zu erhalten.

Da die Schleifkörner gemäß der Erfindung aus einer Masse von gesinterten E|nheitsteilchen aus Bornitrid bestehen, die hauptsächlich aus Bornitrid vom Wurtzit-Typ mit einer Härte nach der Knoop-Skala von etwa 4000 + 1000 bestehen und die Oberflächen der Körner eine Anzahl von Konkavitäten und Konvexitäten zeigt, sind sie sehr geeignet zur Anwendung als Polier- und Sohleifmaterialien. Die Polier- oder Schleifwirkung der Körner wird signifikant nicht nur durch solche Eigenschaften der Körner wie Härte oder Zähigkeit beeinflußt, sondern auch durch den Oberflächenzustand und die innere Struktur der Körner. Während der Anwendung der Schleifkörner werden die Schneidkanten im allgemeinen rund, so daß die Sohle ifwirkung verringert wird. Solche Materialien, die neue Schneidkanten zu diesem Zeitpunkt entwickeln, sind günstig. Da die Körner gemäß der Erfindung aus einer Masse einer Anzahl von gesinterten Mikrokristalliten bestehen, erscheinen, selbst wenn sie während des Gebrauches abgenützt werden, neue Mikrokristalliten an den Oberflächen aufeinanderfolgend und die Schleifwirkung wird nicht verringert.

Weiterhin sind die Schleifkörner gemäß der Erfindung frei von Verlusten aufgrund der Kristallspaltung, welche häufig bei Schleifkörnern aus Einzelkristallen oder Schleifkörnern aus Polykristallen, die aus großen Einheitskristalliten bestehen, auftritt. Diese Kristallspaltung verursacht außerdem eine Verkratzung des zu schleifenden Materials und verringert die Oberflächenglätte des Schleifmaterials. Infolgedessen sind Schleifkörner, die frei von der Störung

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der Kristallepaltung sind, wirksam zur Finish-Behandlung des Materials zu spezifischen Glattheitswerten.

Die Schleifkörner finden eine große Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise in Schleifkörnern, Reib- oder Polier- und Schleifsteinen, die mit einem Harz oder Metall gebunden sind, und Schneidwerkzeugen, wie Cuttern.

Die Schleifkörner gemäß der Erfindung können beispielsweise nach einem Verfahren hergestellt werden, wobei ein gesintertes Agglomerat eines hexagonalen Bornitrids mit einer Größe von 10 bis 1000 Mikron einem Explosionsschock mit einem Druck von mindestens etwa 300 Kilobar unterworfen wird, der durch eine Explosion mit einer Detonationsgeschwindigkeit von oberhalb 5000 m/Sek. erzeugt wird, Pulverisierung der erhaltenen Masse und Abtrennung und Gewinnung der Körner mit einer Teilchengröße von 5 bis 500 Mikron und einer scheinbaren Dichte von etwa 3,0 bis 3,45 umfaßt. Beim hydrostatischen Hochdruckverfahren ist es schwierig, einen Phasenübergang der hexagonalen Kristalle zu solchen vom Wurtzit-Typ zu verursachen und starke gesinterte Körner, die aus Einheitsteilchen aufgebaut sind, herzustellen. Der Phasenübergang und die Sinterung in einer Stufe wird gemäß der Erfindung in günstiger Weise unter Anwendung des durch die Detonation eines Explosivstoffes verursachten Schockdruck ausgeführt.

Falls die Kristalle des gesinterten Ausgangsagglomeratee von hexagonalem Bornitrid einen R-Faktor von mindestens 0,5, ein B-Faktor von mindestens 2,0 und einen Wert für

v/ΤΓχ B von mindestens 2,8 besitzen, wird ein größerer Anteil des hexagonalen Bornitrides in Bornitrid vom Wurtzit-Typ überführt und dies ist besonders günstig, um die gewünschten Schleifkörner mit guter Wirksamkeit zu erhalten. Dies zeigte sich als Ergebnis einer Anzahl von Versuchen.

Der Wert R wird hier durch die Gleichung wiedergegeben

_R= _{x 100}

1(002)

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der Wert B wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben __ τ

B=C (γ- x 100)

(hkl) ^C

worin der .Flächenindex (hkl) die Angaben (002), (100), (101), (102), (103), (104), (110) und (112) umfaßt, während I(hkl) die experimentelle Reflektionsintensität, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, und I (hkl) die theoretische Reflektionsintensität, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, bedeuten.

Zur Ausübung eines Schockdruckes auf ein Bornitridmaterial gibt es einige Verfahren hinsichtlich der Form des Materials während des Schocks, des Verfahrens zur Erzielung des Schocks odor des Verfahrens zur Gewinnung des Produktes. Das Auftreffmaterial kann aus Bornitrid allein oder einem Gemisch von Bornitridpulvern mit kleineren Mengen eines Sinterungshilfsmittels, beispielsweise eines Metalles wie Eisen, Kupfer, Nickel oder Titan oder keramischen Substanzen wie Titanborid oder Titandioxid bestehen. Verschiedene Verfahren sind gegeben, um die Zerstörung und Zerstreuung des Aufpretiraaterials nach dem Schockzeitraum auf ein Minimum zu bringen. Ein Beispiel ist in Fig. 3 gezeigt.

Gemäß Fig. 3 wird das Material 1 in einen Metallzylinder 4, der aus Kupfer oder dergleichen gefertigt ist, eingebracht und in die Mitte desselben wird ein Metallstab 5, der beispielsweise aus Eisen gefertigt ist, eingesetzt. Beide Enden des Zylinders sind am Stab mittels einer Mutter 6 oder einer Schraube 7 oder einer Schweißung befestigt. Der Zylinder ist von einem Explosivstoff 2 umgeben und ein Ende 3 des Explosivstoffes wird detoniert. Der Stab in der Mitte des Zylinders dient zum Zweck der Verstärkung des Zylinders und zur wirksameren Ausnützung der reflektierten Wellen, wenn die zu der Mitte gerichtete Schockwelle im

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Mittelpunkt reflektiert wird, so daß der Schockdruck auf die Ausgangssubstanz erhöht wird. Der eingesetzte Explosivstoff hat eine Detonationsgeschwindigkeit von oberhalb 5000 ra/Sek., um Drücke von mindestens etwa 3000 Kilobar zu erzeugen.

Ein Verfahren zur Gewinnung des erhaltenen Produktes wird nachfolgend geschildert. Andere Einschlüsse als Bornitrid werden durch Auflösung in einer Mineralsäure entfernt. Körner von niedriger Festigkeit und gesinterte Teilchen von schwacher Bindung werden durch eine Stempelmühle oder Kugelmühle pulverisiert und zerbrochen. Körner mit niedrigen Konzentrationen des Bornitrids vom Wurtzit-Typ werden nach dem Sink- und Ströroungsverfahren entfernt. Durch das vorstehende Verfahren werden Körner mit einer scheinbaren Dichte von mindestens etwa 3,0 und einer Teilchengröße von etwa 5 bis 500 Mikron abgetrennt und gewonnen. Entsprechend den Gebrauchszwecken werden sie weiterhin zu den jeweiligen Teilchengrößen durch Siebung oder Eluierung klassifiziert.

Der Gehalt des Bornitrids vom Wurtzit-Typ in den Sohleifkörnern kann nach dem Röntgenbeugungsverfahren bestimmt werden. Die Größe der Einheitsteilchen, die die Schleifkörner gemäß der Erfindung bilden, und die Größe der Kristallite, welche die Einheitsteilchen bilden, kann durch Röntgenbeugung oder durch Anwendung eines optischen Mikroskopes, Elektronenmikroskopes oder Elektronenmikroskopes vom Rastertyp bestimmt werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

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Beispiel 1

Gesinterte Bornitridpulver (hexagonal, Größe weniger als etwa 500 Mikron, R = 2,8, B = 2,0, fylTx B = 2,6) wurden in ein Kupferrohr (Länge 200 rom, AuSendurchmesser 20 mm, Stärke 1,5 mm) der in Fig. 3 gezeigten Art eingebracht. Die Packungsdichte "betrug etwa 70 $ des theoretischen Wertes. In der Mitte des Rohres wurde ein Stahlstab mit einem Durchmesser von 13 mm angebracht. Beide Enden des Rohres wurden mit Muttern verschraubt und ein Explosivstoff mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 8000 m/ Sek. wurde in einer Stärke von 15 mm konzentrisch um das Rohr angeordnet. Der Explosivstoff wurde an einem Ende detoniert und ein Schockdruck auf das Ausgangsbornitrid innerhalb des Rohres ausgeübt. Das Rohr wurde auseinandergenommen und der Inhalt mechanisch mit einer Kugelmühle oder Hammermühle pulverisiert. Die pulverisierten Teilchen wurden entsprechend der Dichte unter Anwendung von Tetrabromäthan mit einem spezifischen Gewicht von 2,96 sortiert. Infolgedessen wurde die Hauptmenge des unumgewandelten Materials entfernt und das erhaltene Produkt hatte ein'spezifisches Gewicht von 3,1 bis 3,4. Das Produkt hatte eine Kollapsfestigkeit von etwa 100 kg/turn" durchschnittlich. Die Körner wurden entsprechend der Größe sortiert. Die Hauptmenge der Körner bestand aus gesinterten Einheitsteilchen mit einer Größe von 0,1 bis 1,0 Mikron und der Gehalt an Bornitrid vom Y/urtsit-Typ betrug etwa 75 bis 95 Vol.-#. Die Ausbeute der Körner je 1000 g Ausgangsbornitrid entsprechend der Teilchengröße war wie folgt:

500-1	25	Mikron	20	g
125-1	05	Mikron	35	g
105-	88	Mikron	40	g
88-	74	Il	40	g
74-	63	1·	30	g
63-	44	U	35	g
44-	5	Il	200	g

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Das Aussehen dieser Körner und der Zustand der gesinterten Einheitsteilchen ist in den Fig. 1 (300-fach) und 2 (10000-fach) gezeigt.

Die Körner waren glanzlos schwarz oder dunkelgrau.

30 Körner mit einem Durchmesser von 500 bis 250 Mikron wurden entnommen und in ein Harz eingebettet. Es wurde mit einer Diamantpaste zur Bearbeitung der Oberfläche zu einer Spiegeloberfläche poliert. Die Härte der Oberfläche wurde unter Anwendung eines Knoop-Terminals bestimmt. Dabei wurde eine Härte nach der Knoop-Skala von 4200 + 1000 gefunden. Die G_röße der Kristalliten, die die Einheitsteilchen bildeten, betrug durchschnittlich 250 Ä aufgrund der Analyse der Breite der Röntgenbeugungsspitzen.

Körner mit einer Größe von 88 bis 105 Mikron wurden entnommen und in einem Phenolharz in einer Menge von 880 mg/ccm zur Herstellung eines harzgebundenen geraden kreisförmigen Schleifsteines (Durchmesser 100 mm, Breite 5 mm) dispergiert. Der erhaltene Schleifstein wurde auf einem Oberflächenschleifgerät befestigt und ein Schleifversuch unter Anwendung eines aus Wasser und einem Rostbeständigkeitsmittel bestehenden Kühlungsmittel durchgeführt. Wenn ein Hochgeschwindigkeitsstahl SKH-5 als zu schleifendes Material verwendet wurde, betrug das Schleifverhältnis durchschnittlich 40 bei einer Materialzufuhrgeschwindigkeit von 12 m/Min, und einer Umfangsgeschwindigkeit des Schleifgerätes von I5OO m/Min.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß ein aus üblichem Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid als Schleifkörner hergestellter Schleifstein ein Schleifverhältnis von weniger als etwa 10 hat, ergibt sich klar, daß die Schleifkörner gemäß der Erfindung ganz überlegene Schleifeigenschaften besitzen.

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Beispiel 2

Im folgenden Beispiel ist gezeigt, wie die Kristalleigenschaften des hexagonalen Bornitrids die Umwandlungsgeschwindigkeit des hexagonalen Bornitrids in Bornitrid vom Wurtzit-Typ "beeinflussen.

10 Materialproben mit unterschiedlichen Paktoren B und R wurden hergestellt, wie in Tabelle I angegeben. Jedes Material wurde zu einem Sinterpulver mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 500 Mikron in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 verarbeitet und erhielt einen Explosionsschock in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Das verwendete Kupferrohr hatte eine Länge von 200 mm, einen Außendurchmesser von 25 mm und einen Innendurchmesser von 21 mm. Um die Packungsdichte des Materials auf etwa 70 $ der Theorie einzustellen, wurde das Material mit kugelförmigen Kupferpulvern (300 bis 150 Mikron) in einem Gewichtsverhältnis von 1:4 vermischt. Das nach dem Explosionsschock erhaltene Produkt war vollständig innerhalb des Kupferrohres enthalten. Das Kupferrohr, das zugesetzte Kupferpulver und die in der Mitte eingesetzte Stahlstange wurden durch Auflösung mit 35 $-iger Salpetersäure entfernt und lediglich das Bornitrid aufgenommen und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt.

Die Kristalleigenschaften des Ausgangsmaterials, das Umwandlungsverhältnis zu Bornitrid vom Wurtzit-Typ (nach dem R^ntgenbeugungsverfahren) und die Ausbeute in Gramm Schleifkörner je 100 g des Materials entsprechend der Teilchengröße sind in Tabelle I zusammengefaßt.

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Tabelle I

Probe Nr.	R	B	*V B**	Umwand lung	Ausbeute (g) je 100 g c	125-44 Mikron	44-5 Mikron	Ies Materials
1	7,1	2,3	3,8	80	500-12b Mikron	20	25	insgesamt
2	2,4	2,4	3,0	70	20	15	30	65
3	2,4	2,0	2,5	60	5	5	20	50
4	7,4	1,2	2,0	30	O	O	5	25
5	3,3	V	1,5	25	O	O	5	5
6	4,0	0,9	1,3	15	O	O	O	5
7	4,6	2,0	2,9	65	O	5	> 40	O
8	7,1	3,5	5,7	90	O	45	25	45
9	10,5	3,2	5,8	85	5	20	20	75
10	0,6	3,1	2,7	80	40	O	10	80
O	10

Aus den vorstehenden Werten ergibt es sich, daß Abschleifkörner mit einem R-Paktor von mindestens 0,5, einem B-Faktor von mindestens 2,0 und einem V~R~ χ B-Paktor von mindestens 2,8 besonders gute Ergebnisse erbringen.

Um die Schleifkörner wirksam herzustellen, ist es günstig, gesinterte Bornitridteilchen mit den angegebenen Kristallstrukturen zu verwenden. Der Grund ist folgender:

Die Schleifkörner gemäß der Erfindung werden als körnige oder kugelförmige Teilchen ohne selektives Y/achsen lediglich der spezifischen Kristalloberflächen erhalten. Deshalb wachsen die das Ausgangsraaterial darstellenden gesinterten hexagonalen Bornitridteilchen nicht in einer Richtung sondern müssen in Kornform oder Kugelform sein. Die Phasenumwandlung unter dem Schockdruck bringt keine extreme Störung und anschließende Umordnung der die Einzel-kristalle bildenden Atome hervor, sondern erfolgt infolge

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der Änderung des Weges der Stapelung, während die Ordnung der ursprünglichen Atomoberflächenanordnung in gewissem Ausmaß beibehalten wird. Deshalb werden die Eigenschaften der erhaltenen Kristalle, die überwiegend aus Bornitrid vom Wurtzit-Typ bestehen, durch die Eigenschaften der Kristalle des als Ausgangsmaterial dienenden hexagonalen Bornitrids überwiegend bestimmt. Im Hinblick hierauf ist der vorstehend angegebene R-Faktor ein Paktor, welcher das Röntgenbeugungsintensitätsverhältnis zwischen der (100)-Oberfläche und der (002)-Oberfläche zeigt. Dieses Intenεitätsverhältnis nimmt bei flacheren Kristallen ab und erhöht sich bei stärker kornförmigen oder kugelförmigen Teilchen. Infolgedessen sind Materialien mit größeren R-Paktoren zur Herstellung der vorstehenden Schleifkörner günstig.

Andererseits ist der B-Paktor ein Paktor, der die Röntgenbeugungsintensität, angegeben als Summe der Verhältnisse der experimentellen Intensität und der theoretischen Intensität der Röntgenbeugung,in jeder der Eauptoberflächen zeigt.

Damit die Schleifkörner das Bornitrid vom Wurtz'it-Typ in dem bestimmten spezifischen Verhältnis enthalten, muß die Umwandlung der hexagonalen Ausgangskristalle in Kristalle vom Wurtzit-Typ ausreichend hoch sein. Aus dem vorhergehend angegebenen Grund findet unter dem Schockdruck der Phasenübergang nicht als Ergebnis der TJmanordnung der Atome nach ihrer extremen Störung statt und infolgedessen ist es vorteilhaft, daß das Material in bestimmtem Ausmaß als Kristalle gewachsen ist. Um deshalb das Übergangsverhältnis zu erhöhen, muß vorteilhafterweise der B-Paktor, der eine starke Beziehung zu dem Ausmaß des Kristallwachstums oder der Größe der Kristalle hst, vorteilhafterweise größer sein. Bisher wurde jedoch hexagonales Bornitrid nicht im Hinblick sowohl auf den R-Faktor als auch den B-Faktor hergestellt. Um wirksam Schleifkörner gemäß der Er-

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findung herzustellen, werden deshalb hexagonale Bornitride mit großen R- und B-Paktoren bevorzugt verwendet.

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Claims

Patentansprüche

1. Gesinterte Schleifkörner, bestehend im wesentlichen aus Bornitrid mit einem Teilchendurchmesser von etwa 5 bis 500 Mikron, einer scheinbaren Dichte von etwa 3,0 bis 3,45» einer Härte nach der Knoop-Skala von mindestens etwa 3000 und einer unglatten Oberfläche, wobei etwa 55 bis 100 Vol.-$ dieses Bornitrids aus einem Bornitrid vom Wurtzit-Typ bestehen und die Schleifkörner aus einem gesinterten Agglomerat von Einheitsteilchen des Bornitrids mit einer Teilchengröße von etwa 0,05 bis 1 Mikron bestehen und die Einheitsteilchen P<jlykristalle des Bornitrides darstellen, welche aus Mikrokristalliten mit einer Größe von nicht mehr als etwa 500 % bestehen.

2. Schleifkörner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine scheinbare Dichte von 3,2 bis 3,45 und eine Härte nach der Knoop-Skala von mindestens 4000 besitzen und mindestens etwa 80 Vol.-% Bornitrid vom Wurtzit-Typ enthalten.

3. Verfahren zur Herstellung der Schleifkörner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesintertes Agglomerat aus hexagonalem Bornitrid mit einer Grosse von 100 bis 1000 Mikron einem Explosionsschock von einem Druck von mindestens etwa 300 Kilobsr, der durch einen Explosivstoff mit einer Detonationsgeschwindigkeit von oberhalb 5000 m/Sek. erzeugt wird, ausgesetzt wird, die erhaltene Masse gepulvert wird und Körner mit einer Teilchengröße von 5 bis 500 Mikron und einer scheinbaren Dichte von etwa 2,0 bis 3,45 gewonnen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als gesinterte hexagonale Bornitridkristalle als Ausgangsmaterialien solche mit einem R-Faktor von mindestens 0,5» einem B-Faktor von mindestens 2,0 und einem \l R χ B-Faktor von mindestens 2,8 verwendet werden, worin

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^und

darstellen, worin mit dem Oberflächenindex (hkl) die Bedeutung (002), (100), (101), (102), (103), (104), (110) und (112) verbunden ist und I (hkl) die experimentelle Reflektionsintensität, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, und I (hkl) die theoretische Reflektionsintensität, bestimmt nach dem RöntgenbeugungEverfahren, bedeuten.

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