JPS63117982A - 金属およびセラミツク体の表面を硬質物質で被覆する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属およびセラミック体の表面をダイヤモン
ド、セラミック酸化物、窒化物、ケイ化物およびホウ化
物の形の硬質物質で、相応する粉末を真空または保護ガ
ス下での鑞接することによシ被覆する方法に関する。

従来の技術 金属およびセラミック物質の表面上に硬質物質を設ける
のは、切削工具の製造の際に極めて重要である。たとえ
ば電気めっき被覆、硬質物質の基材への焼結または有機
プラスチックを用いる被覆が公知である。

西ドイツ国特許出願公告第１２５９６８１号明細書には
、個々のダイヤモンドを金属表面と、真空または保護ガ
ス下に１１００〜１３００’０で、タンタル１〜２５％
および／またはニオブ１〜１０％を含有する金からなる
２成分または６成分はんだを用いてろう付けすることに
よ多結合する方法が記載されている。この方法は比較的
作業に費用がかかり、かつ高価な金はんだを必要とする
。

西ドイツ国特許出願公告第１２１０３００号明細書には
、ダイヤモンドをまずチタン粉末と溶剤とからなる懸濁
液中へ浸漬する方法が記載されている。易揮発性溶剤の
蒸発した後に、前被覆したダイヤモンドを銀−銅共晶か
らなる溶融物中へ浸漬し、過剰のはんだ金属を除去し、
次にろう付けする。この方法は個々のダイヤモンドのろ
う付けに適している。ダイヤモンドの微細分散液で平ら
に被覆するのはこの方法では不可能である。

西ドイツ国特許出願公開第２４１１７８５号明細書から
、ダイヤモンド結晶をはんだ合金粉末および結合剤と一
緒に金属表面上へ設けかつ約１６００°Ｃに加熱して、
金属表面上へ前被覆されてないダイヤモンド結晶を金属
表面上へろう付けすることにより、研摩工具作業面を製
造することは公知である。はんだとして、ニッケル少な
くとも５０％およびクロム５％を有する合金が使用され
る。しかし、高いろう付は温度はもちろんダイヤモンド
粉末の黒鉛化を惹起しかつ金属材料の廃棄をもたらしう
る。さらに、はんだのクロム成分は極めて低い露点を有
する炉の雰囲気を必要とする。

発明が解決しようとする問題点 それゆえ本発明の課題は、金属およびセラミック体の表
面を、ダイヤモンド、セラミック酸化物、窒化物、ケイ
化物またはホウ化物の形の硬質物質で、相応する粉末を
真空または保護ガス下にろう付けすることによシ被覆す
るための簡単な工程によシ比較的低い温度で硬質物質の
前被覆なしに表面上に強固な付着を生じる方法を開発す
ることであった。

問題点を解決するための手段 かかる課題は本発明によシ、はんだとして銀粉末６０〜
９０％、銅粉末２〜６５％、スズ−および／またはイン
ジウム粉末２〜３０％および粉末状のチタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、クロム、バナジウム、タンタル、ニ
オブ、水素化チタン、水素化ジルコニウムおよび／また
は水素化ハフニウムからなる粉末混合物を有機結合剤を
用いて被覆すべき表面上へ塗布し、その際金属粉末の粒
度は塗布すべき硬質物質粉末の粒度よりも小さくなけれ
ばならず、引続き硬質物質粉末を設けかつ全体を９００
〜１２００°Ｃの間の温度で加熱することによシ解決さ
れる。

有利には、硬質物質粉末は、乾燥状態で、前もって結合
剤で被覆された金属粉末層上へ設けられる。

さらに、粉末状のチタン、ジルコニウム、ハフニウム、
ないしはそれらの水素化物、クロム、バナジウム、タン
タル、ニオブの粒度が銀の粒度よりも小さい場合に有利
である。

差当り、たとえば元素状金属粉末の混合物を適当な有機
結合剤で処理して懸濁液にする。その際、使用した金属
粉末の粒度は、設けるべき硬質物質の粒度よりも小さく
なければならない。

特に有利なのは、金属粉末混合物の粒度が設けるべき硬
質物質粉末の粒度よりも明らかに小さい場合である。主
成分銀の粒度が他の粉末成分よりも明らかに大きい場合
には、懸濁液中での成分の微細な分配を達成することが
でき、これが被覆に有利に作用する。懸濁液をあらかじ
め脱脂した金属またはセラミック基材上に塗布した後に
、この前被覆物をまず乾燥する。有機結合剤としては、
たとえばエチルセルロースまたはポリメチルメタクリレ
ートのような全ての常用の結合剤を使用することができ
る。

前乾燥した部品に、次の工程で純結合剤を噴霧するかま
たは個々の場合に結合剤中へ短時間浸漬することもでき
る。その直後、硬質物質粉末を振りかけれるかまたは適
当な基材により収容させる。配量装置としては市販の配
量溝を使用することができる。もう１つの噴霧工程後に
前被覆した部品を乾燥する。

しばしば、金属またはセラミック基材に金属粉末懸濁液
で被覆する前に結合剤を塗布し、その後金属粉末懸濁液
を塗布することが有利であると立証される。その後の工
程は初めに記載したように進行する。

傾斜面または垂直面の被覆のために、前被覆した部品に
無機支持膜を設けることができる。

この支持膜は、液状金属合金およびろう付けした硬質物
質が炉中でろう付けする間流れ出すのを阻止する。

金属またはセラミック基材上に本来の結合層をつくるの
は、９００°Ｃ〜１２００°Ｃの温度で行なわれる。こ
のためには、有利に金属粉末混合物中の活性成分と残留
がスとの間の反応を避けるために、高純度のアルゴン雰
囲気が必要である。加熱の間、金属融液が生成し、これ
が硬質物質ならびに金属またはセラミック基材をぬらす
。冷却する際、硬質物質は生じたはんだにより摩擦結合
的に基材と結合する。

個々の場合に、硬質物質とはんだとからなる厚い層を基
材の上に設けるのが有利である。本発明による方法を用
い、塗布を数回繰り返すことができる。その際、はんだ
の組成および硬質物質の種類と大きさは層ごとに変える
ことができる０ この方法によシ被覆された金属−またはセラミック表面
は、硬質物質の均一な分配によってすぐれている。

この場合、金属成分の量は、最適の付着の場合に埋め込
まれた硬質物質の完全なぬれが避けられるように調和さ
せることができる。このことは、こうして製造された表
面をセラミック、ガラスまたは金属のような種々の材料
の加工のために使用するのに有利に作用する。

実施例 次の例は本発明による方法を詳説するものである： 例１ ｓｔ、３７からなる円筒形金属体の套面を、あらかじめ
円筒形金属体をポリメチレンメタクリレート１部とキジ
ロール６部とからなる溶液を噴霧した後、銀７０重量係
、銅１０重量係、インジウム１０重量係およびチタン１
０重量係からなシく４０μｍの粒度を有する粉末−結合
剤混合物で前被覆した。１０分の前乾燥の後、套面に新
たに結合剤の混合物を噴霧し、引続き４０〜５０μｍの
ダイヤモンド粉末を振シかけかつあらためて乾燥した。

その後、金属体をアルビンで洗浄された（露点−６０°
Ｃ）石英管中へ入れかつ１０９０°Ｃでろう付けする。

ダイヤモンドで均一に被覆された表面が生じた。厚さ５
朋のガラス板をフライス削シする場合、電気めつきで被
覆された工具に対して、明らかに高い有効寿命において
よシ高い切削効率を観察することができた。

例２ 直径７　ｍｍの鋼からなる球断片の端面を銀７５重量係
、銅１２重量係、インジウム８重量係およびチタン５重
量係の、６０μｍよりも小さい粒度を有する粉末混合物
で前被覆した。このために、球断片にまずポリメチレン
メタクリレート１部とキジロール６部とからなる溶液を
噴霧しかつその直後に粉末混合物を装入といを用いてふ
りかけた。５０°Ｃの加熱された空気流中で５分の前乾
燥後に、套面にあらたに結合剤を噴霧し、引続き６０〜
８０μｍのダイヤモンド粉末を振動コンベヤから散布し
かつあらたに乾燥した。こうして被覆された物体を通過
炉中でＡｒ下に１０００°Ｃでろう付けした。被覆およ
びろう付けをもう１回縁シ返した。ダイヤモンドで均一
に被覆された金属表面が生じた。これを用いて、辺の長
さ６０（：ｒ／Ｌの酸化アルミニウム直方体の縁を高い
切削効率で削ることができた。

例３ 直径１．５函、および高さ１．５　ｃｍの、５ｔ３７か
らなるシリンダを、ポリメチレンメタクリレートとキジ
ロールおよび銀粉末７９重量％、銅粉末１５重重量型イ
ンジウム粉末１０重置型およびチタン粉末５重置型から
なる等重量部懸濁液中へ浸漬し、１０分間乾燥した。粒
は粒度≦０．１ｍｍを有していた。その後、前被覆され
たシリンダに結合剤混合物を噴霧しかつ粒度≦０．２ｍ
ｍの窒化ケイ素を散布した。ろう付けは、アルゴン下に
１０５０°Ｃで実施した。セラミック粒子と基体材料と
の強固な結合が生じた。

例４ 直径１．５ノおよび高さ１．５ＧｒｒＬを有する、ｓｔ
。

６７からなるシリンダを、ポリメチレンメタクリレート
とキジロール（割合１　：３）および銀２０重重量型銅
１０重置型、インジウム１０重量型およびチタン重量型
量係からなるはんだ粉末混合物の懸濁液中に浸漬しかつ
１０分間空気中で室温で乾燥した。その際、固形物と結
合剤の重量比は１：１である。その後、結合剤混合物を
噴霧しかつ直接に粒度２５０μｍのＡｌ２Ｏ３を散布し
た。石英管中でアルゴン下に１０００００でろう付けし
た。その後、セラミック粉末は基材と強固に結合してい
た。高い負荷の場合に酸化アルミニウム中に亀裂が生じ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属およびセラミック体の表面を、ダイヤモンド、
   セラミック酸化物、窒化物、ケイ化物およびホウ化物の
   形の硬質物質で、相応する粉末を真空または保護ガス下
   にろう付けすることによつて被覆する方法において、は
   んだとして銀粉末６０〜９０％、銅粉末２〜３５％、ス
   ズ−および／またはインジウム粉末２〜３０％および粉
   末状のチタン、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、バ
   ナジウム、タンタル、ニオブ、水素化チタン、水素化ジ
   ルコニウムおよび／または水素化ハフニウム２〜２０％
   からなる粉末混合物を有機結合剤を用いて被覆すべき表
   面に塗布し、その際金属粉末の粒度は塗布される硬質物
   質粉末の粒度よりも小さくなければならず、引続き硬物
   質粉末を設け、かつ全体を９００〜１２００℃の間の温
   度で加熱することを特徴とする、金属およびセラミック
   体の表面を硬質物質で被覆する方法。 ２、硬質物質粉末を、乾燥状態で、あらかじめ結合剤で
   被覆した金属粉末層上に設ける特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３、粉末状のチタン、ジルコニウム、ハフニウム、ない
   しはそれらの水素化物、クロム、バナジウム、タンタル
   、ニオブの粒度が銀粉末の粒度よりも小さい特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の方法。