DE2702936A1

DE2702936A1 - Verfahren zur vereinigung von mineralischen und synthetischen koernigen materialien mittels keramischer, metallkeramischer oder metallischer bindung

Info

Publication number: DE2702936A1
Application number: DE19772702936
Authority: DE
Inventors: Matyas Balazs; Attila Molnar; Karoly Nagy; Gyoergy Rozsas; Dezsoe Sarkoezy
Original assignee: FINOMKERAMIAIPARI MUEVEK
Current assignee: FINOMKERAMIAIPARI MUEVEK
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1977-10-27
Also published as: HU173061B; DD128775A5

Description

VERFAHREN ZUR VEREINIGUNG VON MINERALISCHEN UND SYNTHETISCHEN
KÖRNIGEN MATERIALIEN MITTELS KERAMISCHER, METALLKERAMISCHER ODER METALLISCHER BINDUNG (Priorität: 22. April 1976 - Ungarn - Nr. FI-616) Die Erfindung betrifft ein Verfehren zur. Vereinigung von mineralischen und/od er synthetischen körnigen Materialien mittels keramischer, metallkeramischer oder metallischer Bindung Zum Kreis der Erfindung gehört dabei nicht nur die Herstellung von Körpern aus körnigen Teilchen mittels der erwähnten Bindungen, sondern auch das Binden von körnigen Teilchen an bereits vorhandene metallkeramische beziehung weise metallische Stoffe.
Gemäß einem bekannten Verfahren werden das körnige Material geeigneter Teilchengröße und das Metallpulver beziehungsweiß. Legierungspulver einer vorher gewählten Zusammensetzung entsprechend miteinander vermischt und dann in Gegenwart von Formungszusatzmaterialien auf Preßmaschinen durch Verdichten bia zu einem vorgeschriebenen Maße geformt. Die Art der Formung hängt von den Betriebsverhältnissen und dem Charakter der Technologie ab, folgende zwei Methoden kommen in Frage: s) Kaltpressen, wobei die durch Vorpressen geformten Körper bei der Sintertemperatur des Metallpulvers beziehungsweise Legierungspulvers in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre einer Wärmebehandlung unterzogen werden; b) Warapressen1 wobei bei der Sintertemperatur des Metallpulvers beziehungsweise Legierungspulvers durch Drucksintern Formkörper hergestellt werden.
Die Machteile der obigen Verfahren bestehen darin, daß nach dem Pressen und der Wärmebehandlung die festen Körper noch durch zerspanende Arbeitsschritte auf die vorgeschriebene Gestalt und die vorgeschriebenen Maße bearbeitet werden müssen, Die beschriebenen Sinterverfahren sind nicht geeignet, maagenaue Körper damit herzustellen.
Gemäß einem weiteren benannten Verfahren werden körnige Teilchen an einem Metallkörper vorher ausgebildeter Gestalt und Maße, dem sog. Korpus, gebunden, indem der Korpus zueret an den Stellen, an denen keine Teilchen haften sollen, isoliert und dann mit den aufzubringenden Teilchen in den Elektrolyt getaucht wird wobei Korpus und Teilchen auch in einem für den Elektrolyt durchlässigen Korb angeordnet werden können0 Bei dieser Methode erfolgt die Bindung der Teilchen am Korpus elektrolytisch, indem der Korpus als Kathode geschaltet wird, die Metallionen des galvanischen Bades sich als Metall absch@iden, die Teilchen dabei umschließen und mit einer Metallschicht an Korpus befestigen.
Diese Galvanisierungsart nennt man Galvanisieren mit Positivform, als körniges Material wird Diamant eingesetzt.
In neuerer Zeit ist zum Beispiel für die Befestigung von Diamantteilchen an Metall ein weiteres Teilchenbefestigungsverfahren bekannt geworden, bei dem eine sog. negative Form angefertigt, danach galvanisiert und schließlich zur Erhöhung der Maßgenauigkeit eine zusätzliche Oberflächenbearbeitung vorgenommen wird.
Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die Anordnung der Teilchen dem Zufall unterliegt, bei Profilen mit kleinen Radien die erreichbare Profiltreue nicht zureichend ist und bei der Benutzung die Teilchen leicht herausbrechen, Ziel der Erfindung ist es, die dargelegtenMängel zu beseitigen und ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine homogene Kornverteilung, eine erhöhte Genauigkeit und durch beliebigen Einstellen der Korndichte auf der Oberfläche sowie die orientierte Anordnung der Teilchen eine bessere Profilmaßhaltigkeit und eine längere Labensdauer erreicht werden kann.
BB wurde nun gefunden, daß die obige Zielsetzung erreicht werden kann, wenn die Teilchen vor dem und/oder während des Bindens in eine orientierte Lage gebracht werden. Dies ist neu und überraschend, da bei allen vorhandenen, den Stand der Technik bildenden Verfahren auf die Teilchenorientierung keinerlei Gewicht gelegt wird und der Fachmann daher auf Grund der Literatur zu dem Schluß kommen mußte, daß eine Orientierung der Teilchen @@@esent @ch ist.
Erfindungsgemäß weiden die gegebenenfalls vorher metallisierten Teilchen vor dem und/oder während des Bindens an die Metalimatrize der Wirkung einen zentrifugalen Kraftfeldes ausgesetzt. Erfindungsgemäß kann das Kraftfeld auch durch die Wirkung andersartiger Kraftfelder verursacht und/oder modifiziert werden. Solche Kraftfelder können der magnetische und elektromagnetische Fluß, ferner Wellen bestimmter Amplitude und Schwingungszahl, vorzugsweise Schallwellen einer Frequenz von über 16 ooo Hz oder Ultraschallwellen, Jedoch auch andere Schwingungen, zum Beispiel durch Vibratoren erregte Schwingungen sein, Die genannten Kraftfeldwirkungen können einzeln oder beliebig kombiniert angewendet werden.
Als körnige Materialien können Teilchen natürlicher und synthetischer Stoffe verwendet werden, vorzugsweise Korund, Carbide, Nitride, Silizide, Boride und besonders bevorzugt Diamant Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit einem Metallüberzug versehene Teilchen verwendet, wobei die mit einem magnetisierbaren Metallüberzug versehenen Teilchen besonders bevorzugt sind.
Solche Teilchen sind zum Bespiel die an sich bekannten metallisierten Diamantteilchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Herstellung profilgebender Werkzeuge, zum Beispiel bei der Herstellung von Rollen, Prismen, Diamantschleifkörner aufweisenden Schleifkörpern sowie 3ohrern, vielseitig angewendet werden.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die Beispiele zeigen nur einlge Lösungen des erfindungsgemäßen Verfa@rens, Auger diesen sind im Rahmen der ERfindung noch zahlreiche Varianten möglich. Die Erfindung ist daher nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel 1 Herstellung eines Diamantwerkseugee Das Profil des Werkzeuges wird auf der Oberfläche eises M.tallringes ausgebildet. Daneben wird ein Korb angebracht, der die metallisierten Diamantteilchen enthält, Korb und Metallring werden in eine drehbare Einbpannkonstruktion ein gespannt und in das Galvanisierbad getaucht. Der Metallring wird als Kathode geschaltet. Nach Einschalten des Stromes beginnt an der Kathode die Metallabscheidung. Dadurch werden die metallisierten Diamantteilchen an der Kathode fixiert.
Die Einspannkonstruktion wird in Rotation versetzt, und auf al Teilchen beginnt die Zentrifugalkraft einzuwirken. Durch diese sind eie gezwungen, sich in einer neuen Lage zu or entieran. Die Teilchen ordnen sich an der profilierten Oberfläche des Metallringes an.
Beispiel 2 Herstellung von Sinterkörpern Metallkörper eine bestimmten Profils werden mit metallisierten Diamantteilchen versehen, Bei einem Teil der Körper wird die Orientierung der Teilchen durch Zentrifugalkraft erreicht, bei den restlichen Körpern die Anordnung der Teilchen durch die Einwirkung eines elektrischen Kraftfeldes gelenkt. Anschließend werden die Körper in an sich bekannter Weise verdichtet, geformt und nach dem Sintern die Fertigprodukte nachbearbeitet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausfu@rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann @ie orientierung der Toilchen auf der dem gewählten Profil entsprechenden Metalloberfläche durch die Einwirkung eines magnetischen oder elektromagnetischen Kraft feldes erreicht werden, Es kann ferner zweckmäßig sein, die Orientierung der metallisierten Teilchen durch die gleichzeitige Einwirkung von Zentrifugalkraft und magnetischem Kraft feld vorzunehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die metalllsierten Teilchen der Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt.
Dabei werden elektrische Schwingungen oder Vibrationsschwingungen definierter Amplitude und Schwingungszahl benutzt. Auch die Kombination der oben erwähnten Kraftfelder mit den Schwingungen ist vorteilhaft.
Die Orientierung der Teilchen kann durch die Einwirkung von mechanischen und/oder elektrischen und/oder Schallwellen (Schwingungen) vorgenommen werden diese Schwingungen können miteinander oder mit den zentrifugalen und/oder magnetischen und/oder elektromagnetischen Kraftfeldern kombiniert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sich die Teilchen während der Einwirkung des Kraftfeldes beziehungsweise der Kraftfelder in einem Korb befinden und gewüzischtenfalls bei der Orientierung mit diesem zusammen bewegt werden. Zweckmäßig ist die Drehbewegung. Auch die mit der Profiloberfläche versehene Metallmatrize kann bewegt werden, ebenfalls zweckmäßig in Drehbewegung, Bei Anwendung der Drehbewegung ist es ferner zweckmäßig, die Teilchen, den diese enthaltenden Korb und den mit der Profil<'berfläche versehenen Metallkörper gleichzeitig zu bewegen, Drehzah@ und Dr@richtung dieser Drchbew@gungen kann dabei gleich oder verschi@den sein. So@@@ i entgegengesetzte Drehrichtung und un @rsch@edl@ @e Drehzabl, gleiche Drehrichtung und unterschiedliche @r@h@@hl wie auch gleiche Drehrichtung und gleiche Dreh@@ahl haben sich in der Praxis bewährt.
Die das Profil tragende Metallmatrize besteht vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Metall, Intibasondere aus Stahl. Es können Jedoch such andere Metalle, deren Kombinationen und Legierungen verwendet werden, Der die Teilchen entllaltende Korb besteht aus einem indifferenten Material. vorzugsweise aus Kunststoff. Er ist dergestalt ausgeführt, daß er für den Fall der Teilchenbindung auf galvanischem Wege fllr die Flüssigkeit des galvanischen Bades durchlässig ist, Zur Erreichung einer entsprechanden Orientierung der Teilchen wird die Größe der Zertrifugalkraft beziehungsweise das auf die Teilchen einwirkende resultierende Moment entsprechend der Gleichung Mec t M1 + M2 + M1c + gewählt, wobei das Schwerkraftmoment, das Moment des Auftriebes, das Moment der Zentrifugalkraft und M2c das auf die von den Teilchen verdrängte Flüssigkeit einwirkende Moment der Zentrifugalkraft ist.
Bei der Anwendung von magnetischen beziehungsweise elektromagnetischen Kraftfeldern wird die Stärke des auf die Teilchen einwirkenden Feldes gemäß dem Zusammenhang Mm = M1 + M2 + M1c + M2c gewählt, wobei In das durch die maz7letische Feldstärke hervorgerufene Dipolmoment ist. I:ird die Bindung mittels dieser Kraftfelder und galvanisch vorgenonrmen, so sind die Teilchen beim Erreichen einer Schichtdicke von 100-120 Mikron ausreiohend fixierbar. Dieser Wert hat natürlich nur orientierenden Charakter; nach seinem Erreichen kann die Wirkung der Kraftfelder unterbrochen werden. Falls es für die gegebene Aufgabe notwendig ist, kann danach noch eine Schicht von mehr als 5 mm Stärke abgeschieden werden, Die Abscheidung einer mehr als 10 mm dicken Schicht ist aus ökonomischen Gründen nicht zweckmäßig.
Auf den erfindungsgemäß behandelten Profilflächen ist die Verteilung der Teilchen und ihre Flächenkonzentration gleich.
mäßig, die Bindefestigkeit der Teilchen an das Material ist basser, als dies bei den bisher bekannten Verfahren der Fall ist.

Claims

Patentansprü@ 1. Verfahren zur Vereinigung von mineralischen und synthetischen Materialien mittels kerami@@her, metallkeramischer oder metallischer Bindung, dadurch geken@zeichnet, daß die Teilchen vor deffl un(l/oder während des Bindens in eine orientierte Lage gebracht werden.
2. Verfahren zum Binden von metallisierten Teilchen an metallischen Körpern, dadurch gekennzcichr'et, daß die Teilchen während der Einwirkung eines zentrif@galen Kraftfeldes orientiert und fixiert werden.
3. Verfahren zur Fixierung von metallisierten Teilchen an Metalloberflächen entsprechend gewünschter Profile, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Teilchen während der Einwirkung eines magnetischen Kraft feldes orientiert und fixiert werden.
4. Verfahren zur Fixierung metallisierter Teilchen an Metalloberflächen beliebigen Profils, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Teilchen während der Einwirkung eines elektromagnetischen Kraft feldes orientiert und fixiert werden.
5. Verfahren zur Fixierung metallisierter Teilchen an Metalloberflächen beliebigen Profils, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Teilchen während der Ein-Wirkung eines zentrifugalen und/oder magnetischen und/oder elektromagnetischen Kraftfeldes orientiert und fixiert werden.
6. Verfahren zur Fixierung metallisierter Teilchen an Metalloberflächen beliebigen Profils, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten TeiLchen während der Einwirkung von mechanischen und/oder elektrischen und/oder Schall- beziehungsweise Ultraschallschwingungen orientiert und fixiert werden.
7. Verfaiiren nach den Ansprüche@ 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen während der Einwirkung eines zentrifugalen, magnetischen und/oder elektromagnetischen Kraftfeldes und der Einwirkung von mechanischen, elektrischen, Schall- beziehungsweise Ultraschallschwingungen oder während der Einwirkung einer beliebigen Kombination dieser Kraftfelder und Schwingungen orientiert und fixiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilchen während der Einwirkung des Kraftfeldes oder der Kraftfelder in einem Korb befinden.
9, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zusammen mit dem Korb bewegt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zusammen mit dem Korb in Drehbewegung bewegt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche beliebigen Profils bewegt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche in Drehbewegung bewegt wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß der die Teilchen anthaltende Korb und die Metallfläche beliebigen Profils gleichzeitig bewegt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daS die gleichzeitige Bewegung von Korb und Metalloberfläche als Drehbewegung unterschiedlicher Drehzahl durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Bewegung von Korb und Metalloberfläche ale Drehbewegung unterschiedlicher Drehzahl und unterschiedlicher Drehrichtung durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Bewegung von Korb und Metalloberfläche als Drehbewegung gleicher Drehrichtung und unterschiedlicher Drehzahl durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Bewegung von Korb und Metalloberfläche als Drehbewegung gleicher Drehrichtung und gleicher Drehzahl durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß als metallisierte Teilchen metallisierte Diamantteilchen verwendet werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall beliebigen Profils ein magnetieierbaree Metall verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetisierbares Metall ein ferromagnetischer Metall verwendet wird.
21* Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisches Metall Stahl verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein für Plüssigkeiten durchlässiger Korb verwendet wird,
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korb aue Kunststoff verwendet wird,
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Teilchen galvaniech fixiert werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-24, dadurc h gekennzeichnet, daß während der orientierten Fixierung der Teilchen die Einwirkung des Kraftfeldes oder der Kraftfelder unterbrochen wird.