DE2802999A1 - Schleifkoerper mit metallisch gebundenen schleifteilchen sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Schleifkoerper mit metallisch gebundenen schleifteilchen sowie verfahren zu ihrer herstellung

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Description

EDENVALE ENGINEERING WORKS
(PROPRIETARY) LIMITED
45 Main Street,
Johannesburg, Transvaal,
Republic Süd-Afrika
Schleifkörper mit metallisch gebundenen Schleifteilchen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung betrifft Schleifkörper mit metallisch gebundenen Schleifteilchen aus Diamanten oder kubischem Bornitrid, wie sie beispielsweise für Schleifscheiben, Sägen, Bohrerspitzen, Kernbohrer und Abziehsteine verwendet werden. Dabei bilden diese Schleifkörper den wirksamen Bereich derartiger Werkzeuge, und sie bestehen im wesentlichen aus einer Vielzahl von Schleif-
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teilchen, insbesondere Diamantteilchen und kubischen Bornitridteilchen, welche in einer metallischen Bindemasse fixiert sind. Geeignete metallische Bindemassen sind Eisen, Nickel und Kobalt sowie Legierungen, welche diese Metalle enthalten.
Im allgemeinen werden die Schleifkörper für die Werkzeuge in der Weise hergestellt, daß die Schleifteilchen mit der pulverförmigen Bindemasse vermischt werden und das Gemisch dann in einer Form bei einer Temperatur gesintert wird, welche zur Erzeugung einer Sintermasse geeignet ist. Schwierig bei der Herstellung derartiger Schleifkörper ist es, eine Bindemasse von ausreichender Zähigkeit und Härte herzustellen, während die Sintertemperatür auf einem Wert gehalten wird, welcher unter dem liegt, bei welchem die Sohleifteilchen im allgemeinen zerstört werden. Dieses Problem stellt sich insbesondere bei Verwendung von synthetischen Diamanten als Schleifteilchen, da diese bei Temperaturen über 1000 C sehr leicht graphitieren.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, zur Herstellung von Schleifkörpern der eingangs genannten Art eine Bindemasse zu schaffen, durch welche diese Schwierigkeiten verringert wenn nicht sogar behoben werden.
Ein erfindungsgemäßer Schleifkörper mit metallisch gebundenen Schleifteilchen aus Diamanten oder kubischem Bornitrid zur Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Bindemasse aus Kobalt in einer Menge von wenigstens 50 Gewichtsprozent der Gesamtmasse und aus im wesentlichen gleichmäßig in der Masse verteiltem Bor in Form von Kobaltboriden besteht.
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Dabei kann das Kobalt in Form von im wesentlichen reinem Kobalt vorliegen, sodaß die metallische Bindemasse im wesentlichen nur aus Kobalt und Bor in Form von Kobaltboriden besteht. Alternativ kann das Kobalt auch in der Form einer Kobalt enthaltenden Legierung vorhanden sein, in welcher das Kobalt den Hauptbestandteil bildet.
Tatsächlich besteht die metallische Bindemasse aus Kobalt, welches zu Borid umgewandelt wurde. Die Umwandlung in Borid oder das Boridieren ist ein in der einschlägigen Technik bekanntes Verfahren, bei welchem Bor in ein Metall diffundiert und ein oder mehrere Metallboride entstehen. Die Erfindung übernimmt die Anwendung dieses bekannten Boridbildungsverfahrens auf Kobalt oder eine Kobalt enthaltende Legierung, wodurch eine Masse für einen metallgebundenen Schleifkörper entsteht, sodaß die Probleme der bisher bekannten metallischen Bindemassen im wesentlichen ausgeräumt werden. Die erfindungsgemäße boridierte Kobaltmasse ist zäh und hart und läßt sich bei Temperaturen unter 100O0C herstellen.
Im allgemeinen beträgt der Anteil des Bors 0,5 bis 3 Gewichtsprozent der Bindemasse. Der Anteil an Schleifteilchen beträgt im allgemeinen 5 bis 15 Volumenprozent des Schleifkörpers.
Bei einem tyischen Schleifkörper der Erfindung bilden das Kobalt 70 bis 90 Volumenprozent des Schleifkörpers und die Schleifteilchen 5 bis 15 Volumenprozent, während weitere Zusätze und Füller wie beispielsweise Wolframkarbid je nach Wahl vorgesehen werden.
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Der metallisch gebundene Schleifkörper kann als Sägensegment, als Ring einer metallgebundenen Schleifscheibe, als Bohrkranz für einen Kernbohrer, als Bohrerspitze oder ein ähnliches Werkzeugteil dienen.
Die Schleifteilchen des Schleifkörpers bestehen wie bereits erwähnt aus Diamantteilchen oder kubischen Bornitridteilchen. Infolge der Neigung synthetischer Diamantteilchen, bei Temperaturen über 10000C zu graphitieren, zeigen sich die Vorteile der Erfindung besonders deutlich, wenn der Schleifmittelgehalt des Schleifkörpers vorherrschend aus synthetischen Diamanten besteht.
Die Erfindung schlägt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern der vorbeschriebenen Art vor, bei welchem in an sich bekannter Weise Kobalt oder eine Kobaltlegierung in Pulverform mit Diamantteilchen oder kubischen Bornitridteilchen vermischt und die Mischung zu einem Schleifkörper gesintert wird. Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch, daß das Kobalt oder die Kobaltlegierung mit einem ein Borid ergebenden Pulver vermischt und bei einer Temperatur von 800 bis 1000 C zur Erzeugung von Kobaltborid gesintert wird, wobei die Bordibildung vor oder während der den Schleifkörper bildenden Sinterung erfolgt.
Vorzugsweise wird dabei das pulverförmige Kobalt oder seine pulverförmige Legierung in ein Borid umgewandelt, bevor es mit den Schleifteilchen vermischt wird. Der Grund dafür liegt darin, daß während der Boridbildung im allgemeinen Gase erzeugt werden,
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welche dazu neigen, im Schleifkörper Poren zu erzeugen oder zu hinterlassen, wenn die Boridbildung gleichzeitig mit der den Schleifkörper bildenden Sinterung vor sich geht.
Als boridbildendes Pulver kann irgendein in der einschlägigen Technik bekanntes Pulver verwendet werden. Boridbildende Pulver bestehen gewöhnlich aus Borkarbid (BuG) allein oder in Kombination mit anderen Bor enthaltenden Substanzen wie beispielsweise Kaliumborfluorid. Ein typisches boridbildendes Pulver besteht aus 50 % Kaliumborfluorid und 50 % Borkarbid. Ein handelsübliches boridbildendes Pulver wird z.B. unter der Bezeichnung Degussa "G27" gehandelt.
Die zur angemessenen Bildung von Kobaltborid erforderliche Sinterungszeit kann naturgemäß je nach dem verwendeten boridbildenden Pulver schwanken. Jeder Fachmann kann daher ohne weiteres die zur Erzielung eines gewünschten Resultates erforderliche Zeitspanne auswählen.
Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert werden. Für den Kranz eines Kernbohrers wurde ein Segment in folgender Weise hergestellt. Pulverisiertes Kobalt wurde mit etwa K Gewichtsprozent eines handelsüblichen boridbildenden Pulvers Degussa "G27" vermischt. Diese Mischung wurde auf eine Temperatur von etwa 900 C erhitzt und diese Temperatur etwa 60 min lang aufrechterhalten. Das voridierte Pulver wurde dann mit Diamantteilchen vermischt. Die Diamantteilchen bildeten dabei etwa 10 Volumenprozent der Mischung. Diese Diamanten enthaltende Mischung wurde in eine geeignete
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Form gefüllt und bei einer Temperatur von 95O°C gesintert. Ein der Form entnommener Segment wurde anschließend untersucht und besaß eine Rockwell-C-Härte von 6o bis 95. Es ergab sich daher, daß dieser Segment wesentlich härter und zäher war als ein gleicher Segment, welcher in der bisher üblichen Weise ohne die erfindungsgemäße Boridbildung hergestellt wurde, bei welchem die Rockwell-B-Härte etwa 90 bis 100 betrug, was auf der Rockwell-C-Skala etwa δ bis 10 ergibt. Außerdem erlaubte die Verwendung eines boridierten Kobalts die Durchführung der Sinterung bei einer niedrigen Temperatur von 95O°C. Um die gleichen Bindungshärten oder Bindungsfestigkeiten ohne die Verwendung eines boridierten Kobaltes zu erreichen, müßten andere Metalle verwendet werden, welche nur bei Temperaturen über 10^0 C gesintert werden können, bei denen jedoch synthetische Diamanten zum graphitieren neigen.
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Claims (8)

  1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    Patentansprüche:
    J-. Schleifkörper mit metallisch gebundenen Schleifteilchen aus Diamanten oder kubischem Bornitrid, dadurch gekenn zeichnet, daß die metallische Bindemasse aus Kobalt in einer Menge von wenigstens 50 Gewichtsprozent der Gesamtmasse und aus im wesentlichen gleichmäßig in der Masse verteilten Bor in Form von Kobaltboriden besteht.
  2. 2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Bindemasse im wesentlichen nur aus Kobalt und Bor in Form von Kobaltboriden besteht.
  3. j5. Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Bindemasse 0,5 bis 3 Gewichtsprozent an Bor enthält.
  4. h. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis J5> dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper 5 bis 15 Volumenprozent an Schleifteliehen enthält.
  5. 5· Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifteilchen größtenteils aus synthetischen Diamantteilchen bestehen.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung der Schleifkörper für Schleifwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei welchem Kobalt oder eine Kobaltlegierung in Pulverform mit Diamantteilchen
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    oder kubischen Bornitridteilchen vermischt und die Mischung zu einem Schleifkörper gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobalt oder die Kobaltlegierung mit einem ein Borid ergebenden Pulver vermischt und bei einer Temperatur von 8OO bis 1OOO°C zur Erzeugung von Kobaltborid gesintert wird, wobei die Boridbildung vor oder während der den Schleifkörper bildenden Sinterung erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Borid bildende Pulver aus Borkarbid allein oder aus einer Mischung von Borkarbid und einer anderen Bor enthaltenden Verbindung besteht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Kobalt oder seine pulverförmige Legierung in ein Borid umgewandelt wird, bevor es mit den SchleIfteilchen vermischt wird.
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