DE2418101C2 - Verfahren zur Herstellung metallbeschichteter Diamantpartikel - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallbeschichteter Diamantpartikel, bei dem das Metall auf den unbeschichteten Diamantpartikeln niedergeschlagen wird.

Diamanten werden in großem Umfang in SchJeifwerkzeugen, wie Stirnschleifern, Spitzenschleifern, Schleifscheiben mit Harz- und Metallbindung, Sägen und Verbundstoffen verwendet. Dabei sind die Hafteigenschaften von Diamanten im Gefüge dieser Werkzeuge von großer Bedeutung, da eine schlechte Haftung an der Grenzfläche zwischen Diamant und dem Gefüge zum Ausbrechen der Diamanten aus der Matrix während des Schleifvorganges führt. Dies führte zur Entwicklung von metallbeschichteten Diamantteilchen, die hauptsächlich in harzgebundenen Schleifscheiben verwendet werden. Derartige metallbeschichtete Teilchen haben gute Hafteigenschaften in harzgebundenen Schleifscheiben, die besser sind als die nicht beschichteter Diamantteilchen.

Aus der DE-OS 19 00 787 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung bekannt. Bei den insoweit vorgeschlagenen Beschichtungsmetallen handelt es sich aber um solche, die fähig sind, unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen stabile Karbide zu bilden. Insbesondere werden in diesem Zusammenhang Chrom, Kobalt, Molybdän, Titan, Wolfram und dergleichen genannt.

Demgegenüber gehört Nickel zu den Metallen, die unter normalen Temperatur- und Druckbindungen kei- · ne stabilen Karbide bilden. Deshalb war es bisher nicht möglich, Diamantpartikel mit einer festhaftenden Nikkeischicht zu versehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Diamantpartikel mit einer festhaftenden Nickelschicht zu versehen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Diamantpartikel mit Nickel beschichtet werden und dann einer ca. 2 Stunden dauernden Hitzebehandlung bei ca. 800 Grad Celsius in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unterworfen werden.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dann, wenn erfindungsgemäß vorgegangen wird, d. h. die nikkeibeschichteten Diamantpartikel einer Hitzebehandlung bei bestimmter Temperatur und bei begrenzter Dauer sowie in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unterworfen werden, die Haftung der Nickelschicht auf den Diamantpartikeln größer ist als wenn sie lediglich auf physikalischen Kräften beruhen würde.

Die nichtoxidierende Atmosphäre kann durch Helium, Argon, Wasserstoff, Stickstoff und/oder ein Vakuum von mindestens 1.333Pa erzeugt werden. Zur Be- b5 schichtung bedient man sich zweckmäßig der an sich bekannten nicht-elektrischen — elektronischen — oder Vakuumnicderschlag-Technik. wie sie im Buch »Vakumaniederschlag von dünnen Filmen« von L. Holland, Chapman & Hall, 1. Auflage 1956, beschrieben sind.

Es hat sich herausgestellt, daß besonders Sägen, die Diamanten aufweisen, welche erfindungsgemäß mit Nickel beschichtet worden sind, verbesserte Eigenschaften zeigten im Vergleich zu Sägen mit Diamanten, die nach der bisher üblichen Technik beschichtet worden waren.

Die aufzuwendende Metallmenge für das Beschichten variiert naturgemäß entsprechend dem Typ der einzelnen Diamantpartikel und dem Anwendungsbereich, für den die Partikel bestimmt sind. Die Beschichtung besteht im allgemeinen aus einer dünnen Schicht auf der Oberfläche des Diamanten. Darauf kann eine dickere Schicht in bekannter Technik aufgebracht werden.

Anhand der nachfolgenden Beispiele sei die Erfindung näher veranschaulicht:

Beispiel 1

Reines Nickel wurde zu einem Barren von gewünschtem Durchmesser, beispielsweise 1,5 mm, geschmiedet, und der Barren wurde dann in Stücke gewünschter Länge geschnitten. Eines dieser Stücke wurde innerhalb einer Kammer auf eine Diamantplatte gelegt, die ihrerseits auf einem Graphitamboß lag. Die Kammer wies im übrigen eine Quarzröhre auf, die zwischen dem wassergekühlten oberen Ende der Kammer und einer unteren Lagerplatte angeordnet war. Die Kammer wurde dann mittels einer Pumpe auf einen Druck von 1,333 Pa evakuiert und während der Hitzebehandlung auf diesem Druck gehalten. Ein Silikatkolben drang anschließend in die Vakuumkammer durch eine Wilson-Dichtung in der Platte am oberen Ende ein und beaufschlagte das Stück auf dem Amboß mit Druck. Der angewendete Druck genügte, um einen innigen Kontakt zwischen dem Nikkei und dem Diamant zu gewährleisten. Der Druck lag zwischen 30 und 75 N/mm². Eine Induktionsheizung brachte dann die Temperatur innerhalb der Kammer auf 800⁰C, die über 2 Stunden aufrechterhalten wurde. Durch diese Behandlung wurde eine Haftfestigkeit von 258 N/mm² erreicht. Diese Haftfestigkeit wurde in der üblichen Art gemessen, wobei eine Separiermaschine benutzt wurde, an der ein Hounsfield-Spannungsmesser angebracht war.

Beispiel 2

Anhand dieses Beispiels soll die Abhängigkeit des Haftvermögens an der Grenfläche Metall/Diamant von der Zeit der Hitzebehandlung veranschaulicht werden. Die vorgenommene Prozedur war die gleiche wie im Beispiel 1 geschildert, jedoch wurde im ersten Fall die Hitzebehandlung nur 30 Minuten und im zweiten Fall über 16 Stunden durchgeführt. Die erhaltenen Haftfestigkeiten betrugen 125 N/mm² im ersten Fall und 88 N/ mm² im zweiten Fall.

Beisp iel 3

Auf eine Diamantscheibe wurde eine dünne Nickelschicht durch die Technik des Vakuumniederschlages, wie sie in dem Buch von Holland beschrieben ist, aufgebracht. Anschließend fand eine Hitzcbehandlung statt, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist. Auf die so aufgebrachte Schicht wurde dann eine Nickeloberschicht auf elektrolytischcm Wege aufgebracht. Die Haftfestigkeit

der Grenzfläche Diamant/Nickel betrug 220 N/mm². Beispiel 4

Um das Verfahren nach der Erfindung mit der früheren Technik zu vergleichen, wurden folgende Experimente durchgeführt:

a) Eine Nickelschicht wurde auf eine Diamantplatte aufgebracht, wobei eine frühere Technik der nicht elektrischen Aufbringung angewendet wurde. Daran schloß sich keine Hitzebehandlung an. Es wurden dann Versuche gemacht, um die Haftfestigkeit an der Grenzfläche zu messen unter Verwendung eines Hounsfield-Spannungsmessers, aber die Spannung war zum Messen zu gering und betrug effektiv 0 -Νί/mm².

b) Ein dünner Nickelfilm wurde auf eine Diamantplatte aufgebracht, wobei die Technik des Vakuumniederschiages, wie sie in dem bereits erwähnten Werk von Holland beschrieben ist, angewendet wurde. Die beschichtete Platte wurde nicht der Hitzebehandlung gemäß der Erfindung unterworfen. Auch diesmal war die Haftfestigkeit sehr gering, nämlich weniger als 10 N/mm².

Beispiel 5

SD-Diamantpartikel einer Größe von 250 bis 320 μπι wurden mit einer Nickelschicht beschichtet, wobei die Vakuumniederschlagtechnik nach dem erwähnten Werk von Holland angewendet wurde. Es wurde eine Schicht, deren Gewicht sich auf 1 bis 2% der unbeschichteten Partikel belief, aufgebracht. Die beschichteten Partikel wurden dann einer Hitzebehandlung bei Temperaturen von 800° C für 2 Stunden in einem Vakuumbrennofen bei einem Druck von 1,333 Pa unterzogen. Danach wurde auf die behandelten Partikel eine Nickelschicht aufgebracht, wobei die bekannte nicht-elektrisehe Aufbringungstechnik angewendet wurde. Die äußere Schicht belief sich auf 20% des Gewichts der originalbeschichteten Partikel.

Zum Vergleich wurden mit Nickel beschichtete Partikel wie oben erwähnt behandelt, wobei jedoch der Verfahrensschritt der Hitzebehandlung gemäß der Erfindung ausgelassen wurde. Das heißt, es handelte sich um Partikel, die nach der früheren Technik beschichtet waren.

Die beiden Typen der beschichteten Partikel wurden an Sägen angebracht und Tests unterworfen. Es stellte sich heraus, daß diejenige Säge, welche die Partikel nach der Erfindung aufwies, weniger Abnutzung zeigte als die Säge, die die nach der älteren Technik beschichteten Partikel besaß.

Claims (2)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung metallbeschichteter Diamantpartikel, bei dem das Metall auf den unbeschichteten Diamantpartikeln niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Diamantpartikel mit Nickel beschichtet werden und dann einer ca.
2. 2 Stunden dauernden Hitzebehandlung bei ca. 800 Grad Celsius in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unterworfen werden.