DE2324155B1 - Gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper, die der Bestückung von spanabhebenden Werkzeugen, z. B. von Dreh-, Bohroder Fräswerkzeugen, oder von Werkzeugen, die für die spanlose Verformung verwendet werden, dienen, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es ist bereits bekannt, polykristalline Diamantkörper für den angegebenen Zweck in der Weise herzustellen, daß Diamantpulver bei hohen Temperaturen und hohen Drücken gesintert wird. Die Durchführung dieses Verfahrens bedarf einer langwierigen und aufwendigen Behandlung der einzusetzenden Diamantteilchen, z. B. in Form einer Wärmebehandlung unter Vakuum, damit die Diamantteilchen eine Oberfläche großer Reinheit und erhöhter Reaktivität erhalten. Dem so vorbehandelten Diamantpulver können geringe Mengen (bis 2%) karbidbildende Metalle zugesetzt werden, wodurch die Qualität der Diamantkörper verbessert wird. Auch ist es bei diesem Verfahren möglich, mit geringen Metallmengen durchsetzte oder metallummantelte Diamantteilchen einzusetzen. Die aufwendige Behandlung des Diamantpulvers entfällt bei einem anderen, ebenfalls bekannten Verfahren, bei dem zur Herstellung polykristalliner diamanthaltiger Sinterkörper von einer aus feinkörnigem Diamantpulver und 25 bis 40% Kobalt- oder Nickelpulver bestehenden Mischung ausgegangen wird. Eine Höchstdruck-Hochtemperaturbehandlung solcher Mischungen unter thermodynamisch diamantstabilen Bedingungen führt zu Sinterkörpern großer Festigkeit und Härte.
Bei den bekannten Verfahren wirkt es sich nachteilig aus, daß zu ihrer Durchführung Drücke von mindestens 55 kbar, in der Regel sogar von mehr als 60 kbar, und Temperaturen von mindestens 1400° C, meistens sogar von mehr als 1600° C, zur Anwendung gebracht werden müssen, wenn man in angemessenen Zeiten, beispielsweise in 10 bis 60 Minuten, diamanthaltige Sinterkörper ausreichender Qualität erhalten will. Diese extremen Herstellungsbedingungen sind ungünstig, weil sie die Lebensdauer der Höchstdruckvorrichtung wesentlich verkürzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper zu schaffen, bei deren Herstellung weder die bisher angewandten hohen Drücke und Temperaturen benötigt werden noch eine aufwendige Vorbehandlung des zum Einsatz gelangenden Diamantpulvers erforderlich ist, um in verhältnismäßig kurzen Zeitspannen hochwertige diamanthaltige Hartkörper von großer Festigkeit und Härte zu erhalten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper gelöst, die aus etwa 3 bis 60 Gewichtsprozent einer bei Normaldruck unterhalb 1400° C schmelzenden diamantbenetzenden Metallegierung, insbesondere einer Kobaltlegierung, oder eines solchen Metalls und aus Diamant bestehen. Zur Herstellung solcher Hartkörper wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß Pulvermischungen, die aus feinkörnigem Diamantpulver und etwa 3 bis 60 Gewichtsprozent einer pulverförmigen, diamantbenetzenden und bei Normaldruck unterhalb 1400° C schmelzenden Metalllegierung oder eines solchen Metalls bestehen, bei Temperaturen und Drücken des thermodynamisch diamantstabilen Gebiets gesintert werden. Infolge der Verwendung solcher niedrigschmelzenden Metalllegierungen oder Metalle sind die für die Sinterung erforderlichen Drücke und Temperaturen niedriger als bei den bisher bekannten Verfahren.
Beispiele solcher niedrigschmelzenden Metallegierungen sind Kobalt-Tantal-, Kobalt-Silizium-, Kobalt-Titan-, Kobalt-Bor-, aber auch Eisen-Nickel-Kobalt-, Eisen-Titan- und Nickel-Titan-Legierungen, insbesondere solche von eutektischer Zusammensetzung, wie etwa folgende:
Eutektische Legierungszusammensetzung in Gewichtsprozent
32,4% Ta, Rest Co
12,5% Si, Rest Co .
18,6% Ti, Rest Co .
4,0% B, Rest Co .
Schmelzpunkt in ° C
bei Normaldruck
1276
1195
1135
1102
Es kommen aber auch karbidhaltige Metallegierungen in Frage, soweit ihr Schmelzpunkt bei Normaldruck unter 1400° C liegt. Als Beispiele hierfür gelten folgende Legierungen:
Eutektische Legierungszusammen-
setzung in Gewichtsprozent		 Schmelzpunkt in ° C
bei Normaldruck
5% TiC, Rest Co
45% WC, Rest Co 		1280
1280
Vorzugsweise werden diamanthaltige Pulvermischungen benutzt, deren Metallanteil zwischen etwa 20 und 40 Gewichtsprozent liegt. Den Pulvermischungen kann ferner Graphit in Menge bis zu etwa 15 Volumprozent zugesetzt werden, der während des Sintervorgangs unter thermodynamischen diamantstabilen Bedingungen in Diamant umgesetzt wird.
Es empfiehlt sich ferner, bei der Zusammensetzung des Ausgangspulvergemisches von solchen feinkörnigen natürlichen oder synthetischen Diamanten und solchen Metallteilchen auszugehen, deren Abmessungen kleiner als 200 μΐη betragen.
Die pulverförmige Ausgangsmischung wird in ein aus hochschmelzendem Metall, z.B. Molybdän, bestehendes Röhrchen gefüllt und in an sich bekannter Weise unter thermodynamisch diamantstabilen Bedingungen erwärmt. Die zur Herstellung der Sinterkörper erforderlichen Temperaturen liegen bei der Verwendung von Kobaltlegierungen zwischen 1100 und 1400° C, die notwendigen Drücke zwischen 40 und 55 kbar. Gemäß der bekannten thermodynamischen Gleichgewichtskurve zwischen Graphit und Diamant von Berman-Sirnon (»Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 59, 1955, S. 333) können bei größeren Drücken auch höhere Temperaturen angewandt werden. Das Ausgangsgemisch wird etwa 10 bis 30 Minuten lang den hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt. Danach wird etwa 15 bis 20 Minuten lang langsam abgekühlt, wobei gleichzeitig der Druck allmählich abgebaut wird. Das Ergebnis dieser Behandlung sind polykristalline Sinterkörper mit einer gleichmäßigen Diamant-Metall-Verteilung, die sich durch eine große Festigkeit und Härte auszeichnen.
Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren sei im folgenden in Form eines Beispiels näher erläutert.
Feinkörniges Diamantpulver, dessen Partikeln Abmessungen von 4 bis 8μΐη aufweisen, wird im Gewichtsverhältnis von 60:40 mit einer pulverf örmigen eutektischen Co-Si-Legierung (12,5 %> Si, Rest Co) gemischt. Das Pulvergemisch wird darauf in ein Molybdänröhrchen eingefüllt und bei einem Druck von 52 kbar einer Temperatur von 1250° C unterworfen. Diese Druck- und Temperaturbedingungen werden 20 Minuten lang aufrechterhalten. Alsdann wird der so entstandene Sinterkörper während einer Zeitspanne von 15 Minuten allmählich abgekühlt und von dem aufgebrachten Druck entlastet. Er kann dann als kompakter Formkörper von großer Festigkeit und Härte zur Bestückung von spanabhebenden Werkzeugen der verschiedensten Art oder von Werkzeugen für die spanlose Formgebung verwendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Gesinterte polykristalline diamanthaltige Hartkörper, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus etwa 3 bis 60, vorzugsweise etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent einer bei Normaldruck unterhalb 1400° C schmelzenden, diamantbenetzenden Metallegierung oder eines solchen Metalls und aus Diamant bestehen.
2. Hartkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung eine Kobaltlegierung ist.
3. Hartkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltlegierung eine eutektische Co-Ta, Co-Si, Co-Ti oder Co-B-Legierung ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Pulvermischungen, die aus feinkörnigem Diamantpulver und etwa 3 bis 60, vozugsweise etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent einer pulverförmigen, diamantbenetzenden und bei Normaldruck unterhalb 1400° C schmelzenden Metallegierung oder eines solchen Metalls bestehen, bei Temperaturen und Drücken des thermodynamischen diamantstabilen Gebiets gesintert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Pulverteilchen unterhalb 200 μΐη liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulvermischung bis zu etwa 15 Volumprozent Graphit zugesetzt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung bei einer Temperatur von etwa 1100 bis 1400° C und einem Druck von etwa 40 bis 55 kbar vorgenommen wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA77465B (en) * 1977-01-26 1978-09-27 Edenvale Eng Works Metal bonded abrasive tools
JPS6021942B2 (ja) * 1978-06-27 1985-05-30 三井金属鉱業株式会社 メタルボンドダイヤモンド焼結体およびその製造方法
US4231195A (en) * 1979-05-24 1980-11-04 General Electric Company Polycrystalline diamond body and process

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB479703A (en) * 1936-12-15 1938-02-10 Norton Co Improvements in and relating to abrasive articles and the manufacture thereof
GB972835A (en) * 1960-04-28 1964-10-21 Norton Co Grinding tool

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056734A1 (de) * 2004-11-24 2006-06-01 Vatcharachai Buanatra Diamantenformkörper

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