KR101267679B1 - 코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법 - Google Patents

코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101267679B1
KR101267679B1 KR1020077005848A KR20077005848A KR101267679B1 KR 101267679 B1 KR101267679 B1 KR 101267679B1 KR 1020077005848 A KR1020077005848 A KR 1020077005848A KR 20077005848 A KR20077005848 A KR 20077005848A KR 101267679 B1 KR101267679 B1 KR 101267679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
superhard abrasive
coated
particles
oxide
Prior art date
Application number
KR1020077005848A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070057176A (ko
Inventor
안티오네트 칸
안나 에멜라 모슈벨르
제프리 존 데이비스
요한느 로드위커스 마이버그
Original Assignee
엘리먼트 씩스 (프티) 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘리먼트 씩스 (프티) 리미티드 filed Critical 엘리먼트 씩스 (프티) 리미티드
Publication of KR20070057176A publication Critical patent/KR20070057176A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101267679B1 publication Critical patent/KR101267679B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/624—Sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6265—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering involving reduction or oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6268—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the applied pressure or type of atmosphere, e.g. in vacuum, hydrogen or a specific oxygen pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62807—Silica or silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62813—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62818—Refractory metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62818—Refractory metal oxides
    • C04B35/62821—Titanium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62818—Refractory metal oxides
    • C04B35/62823—Zirconium or hafnium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62828—Non-oxide ceramics
    • C04B35/62831—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62828—Non-oxide ceramics
    • C04B35/62836—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62886—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by wet chemical techniques
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62892—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents with a coating layer consisting of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62897—Coatings characterised by their thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C09C3/063—Coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C09K3/1445—Composite particles, e.g. coated particles the coating consisting exclusively of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3258—Tungsten oxides, tungstates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/386—Boron nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/427—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/441—Alkoxides, e.g. methoxide, tert-butoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/46—Gases other than oxygen used as reactant, e.g. nitrogen used to make a nitride phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/46—Gases other than oxygen used as reactant, e.g. nitrogen used to make a nitride phase
    • C04B2235/465—Ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less

Abstract

유리화면을 갖거나 표면을 친유리성으로되게한 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법은 옥사이드 전구물질로 코팅되고 이후 코팅을 건조하고 정화하기 위해 열처리된다. 열처리된 코팅 초경도 연마 입자는 코팅을 그 코팅의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 또는 카보니트라이드, 또는 그 기본 형태 또는 유리로 변환하도록 더 처리된다.
초경도 연마 입자, 옥사이드 전구물질, 옥사이드, 니트라이드, 카바이드

Description

코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법{COATED ABRASIVE MATERIALS AND METHOD OF MANUFACTURE}
본 발명은 코팅된 연마 입자 및 연마 물질, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다이아몬드와 큐빅 보론 니트라이드 입자등의, 연마 그릿은 소잉, 드릴링, 그라인딩, 폴리싱, 및 기타 연마 및 커팅 응용분야에 널리 사용되고 있다. 이러한 응용분야에서 그릿은 대개 Fe, Co, Ni, Cu 및 그 합금(금속 결합)과 같은 금속으로 구성된 매트릭스로 둘러쌓이게 된다. 대안으로 수지(수지 결합)나 유리성(유리 결합) 매트릭스를 사용할 수 있는데, 매트릭스의 선택은 연마 물질가 사용되는 특정 응용분야와 함수관계이다.
연마 공구의 제조에 있어서 연마 그릿의 사용은 문제가 없지 않다. 다이아몬드와 큐빅 보론 니트라이드 같은 초경도 연마 입자를 포함하는 유리 결합된 그라인딩 휠과 공구는 일반적인 그라인딩 동작에 널리 사용된다. 전형적으로 연마 입자는 다공성 유리 매트릭스에 유지된다. 공구는 개시 물질을 형성하는 유리 및/또는 유리 프릿과 초경도 연마 입자를 믹싱하거나 결합하고 그라인딩 휠 또는 상기 휠의 구성요소에 필요한 형상을 컴팩팅하거나 형성하고 이후 초경도 연마 입자에 대한 파쇄가능한 다공성 매트릭스가 획득되도록 원하는 정도로 소결하기 위하여 유 리에 대한 충분한 온도로 열처리함으로써 제조된다.
이러한 연마 휠 및 아티클을 제조하고 사용하는데 제한이 되는 몇가지 문제점이 있다. 첫째, 다이아몬드가 필요한 초경도 연마 입자인 경우, 사용되거나 이상적으로 요구되는 온도, 열처리 시간, 및 퍼니스 환경은 산화때문에 상기 다이아몬드 입자의 상당한 열화가 일어날 수 있도록 되어있다. 다이아몬드 산화 반응은 공기 중에서 550℃의 낮은 온도에서 탐지가능하게 개시될 수 있고 800℃를 초과하는 온도에서는 매우 빠르게 일어날 수 있음은 주지의 사실이다. 이것은 제조 공정에 있어 불편하고도 때로는 비용이 드는 가스 환경을 사용하게끔 제한하게 된다. 더욱이 표면 영역 종속적인 다이아몬드의 산화 반응은 다이아몬드 연마 입자의 크기가 작을 수록 극도로 빨라지게 된다. 이것은 1 내지 10㎛ 정도로 미세한 다이아몬드 크기가 몇몇 응용분야에 필요할 수 있음에도 유리 결합에 있어서 다이아몬드의, 편리한 사용을 대략 100 내지 150마이크로미터(㎛) 정도의 보다 거친 크기로 제한하는 경향이 있다.
때때로 유기성 화합물과 화학제를 유리 컴팩트에 첨가하여 이러한 유기물의 열분해와 열적 열화에 의해 제어된 다공성을 일으키도록 하는 것이 필요할때가 있다. 불활성 가스 환경이 채용될 수 있지만 유기 성분의 열분해는 다이아몬드 연마 입자를 산화시키고 손상을 입힐 수 있는 매우 산화성이 높은 제품을 형성한다.
둘째, 큐빅 보론 니트라이드 입자가 초경도 연마 물질로 필요한 경우, 성분이나 화합물을 제조하는 특정 유리는 큐빅 보론 니트라이드와 부적절하게 반응하여 휠 또는 연마 아티클을 파괴하고 손상을 입힐 수 있는 다량의 가스 발생과 거품을 일으킬 수 있다. 이러한 유리 성분의 예로는 리튬 옥사이드(Li2O), 소듐 옥사이드(Na2O) 및 포타슘 옥사이드(K2O)등의 알칼리 옥사이드가 있다. 이러한 성분은 유리 소결 및 형성에 필요한 플럭싱제일 수 있다. 리튬 옥사이드는 질소 가스(N2)의 발생과 함께 고온에서 큐빅 보론 니트라이드와 쉽게 반응하는 것으로 알려져 있다. 이러한 가스 발생과 생성된 거품은 유리 결합된 그라인딩 휠이나 아티클의 제조를 붕괴시킬 수 있다. 따라서 유리, 유리 결합의 선택은 큐빅 보론 니트라이드와 심하게 반응할 수 있는 상당한 량의 화합물을 포함하지 않는 것으로 제한된다.
큐빅 보론 니트라이드 입자의 크기가 표면 영역내에서 크게 증가하고 결과적으로 반응 표면이 크게 증가함에 따라 더 작아지기 때문에 이러한 문제는 확대되고 따라서 미세한 큐빅 보론 니트라이드 입자 크기 분포를 채용하지 않는 경향도 있다.
셋째, 초경도 입자와 유리 프릿 및/또는 유리 개시 물질의 결합물의 기계적 혼합이 유리 소결 및 형성 조건에 있을 때, 유리 매트릭스로의, 연마 입자의, 결합과 키잉은 연마 입자와 유리간의 부적절한 젖음 및 접촉때문에 문제가 될 수 있다.
넷째, 연마 그레인과 다공성 유리 결합 매트릭스간의 열팽창의 부정합 때문에 일어날 수 있는 크래킹 손상을 최소화하기 위해 유리 결합된 공구를 제조하는 동안 때로는 느린 냉각 속도가 요구된다.
이러한 문제를 다루는 종래 기술이 있다. EP 0,400,322(US 4,951,427호로 공개)는 상기 입자의 표면을 실질적으로 덮는 내화성 금속 옥사이드를 갖는 다이아 몬드 및 cBN을 포함하는 연마 물질를 개시하고 있다. 금속 옥사이드 코팅은 제조시 동안 그라인딩 휠의 유리 결합 매트릭스로부터 cBN입자에 대한 공격을 실질적으로 제거하는 수단을 제공하도록 개시되어 있다. 바람직한 내화성 금속 옥사이드로는 티타니아, 지르코니아, 알루미나 및 실리카등이다. 가장 바람직한 것은 티타니아이다.
상기 설명된 방법은 바람직하게는 그라인딩 휠을 생성하기 위하여 산화 분위기에서 방화하는 동안 먼저 기본 형태의 금속 코팅을 입자에 인가하고 이어서 상기 코팅을 열처리에 의해 옥사이드로 변화시키는 단계를 포함한다. 금속 유기 화합물, 특히 테트라-이소프로필 티타네이트로 슬러리를 형성하고 이후 가열에 의해 상기 금속 유기물을 분해하는 단계를 포함하는 TiO2에 대한 대안의 방법이 일 예 중 하나에 제시되고 있지만, 제공된 예는 불가능하고, 상세한 설명이 부족하며 소정의 티타니아 상에 있어서 개별 미세 입자를 코팅하는 수단을 제공하고 있지 않다.
더욱이 이러한 과정은 원하는 개시 구성요소의 입자 크기가 보다 미세하게 되는 경우, 특히 미크론 및 서브미크론의 미립자 물질 및 보다 특히 나노 크기의 미립자 물질에 대해서는 부적절한데, 이는 각각의 매우 미세한 입자를 균일하게 코팅하는 것은 상당히 어렵고 미세한 입자의 응고를 형성하는 경향이 있기 때문이다. 따라서 이러한 과정의 사용은 미세한 크기의 미립자 연마 재료를 코팅하는데 제한이 된다.
미국 특허 제 4,011,064호에는 입자의 표면에서 금속 화합물이 침투할 수 있 는 방식으로 볼 밀내의 금속 화합물을 갖는 입자를 밀링함으로써 거친 과립의 점착성 코팅을 인가할 수 있는 것을 개시하고 있다. 이후 금속 화합물은 금속으로 변화시키기 위해 불활성 또는 환원 분위기에서 대략 800 내지 1400℃사이의 온도로 가열함으로써 분해될 수 있다. 개시된 전형적인 금속 화합물은 텅스텐 설파이드(WS2)이고 이것은 125 내지 149미크론의 cBN입자상에 과립 텅스텐 금속 코팅을 일으킨다.
본 발명은 10미크론 이하의 보다 미세한 입자에 응용하기는 매우 어렵고 침투된 물질 자체가 필연적으로 코팅될 입자보다 훨씬 작은 입자로 분쇄되어야하는 조건때문에 서브 미크론과 나노 크기의 입자에는 전혀 적용될 수 없다고 예상된다. 더욱이 본 방법에 적용될 수 있는 금속 화합물은 침투를 위해 적당한 기계적 특성을 가질 수 있는 것으로 제한된다.
결합된 공구 및 휠에 부가될 연마 입자의 문제에 관한 많은 종래 기술은 금속, 세라믹스 및 이러한 물질의 조합에 연마 입자를 코팅하는 것을 다루고 있다. 종래 기술의 이러한 주요부는 이러한 코팅을 생성하는 다양한 화학적 기상 또는 물리학적 기상법을 지배적으로 다루고 있다. 더욱이 이러한 기술은 미세한 연마 입자, 특히 미크론, 서브 미크론 및 나노 크기의 입자에는 적용이 제한되고 적용이 어렵다고 예상된다. 종래의 방법은 일반적으로 각각의 및 모든 입자를 같은 반응성 및 코팅 환경에 노출시키기 어렵고 따라서 입자에서 입자로 변하는 코팅이 필연적으로 수반된다는 점에서 불충분함을 겪게 된다.
많은 그라인딩 휠 및 공고의 원하는 결합 물질에 의한 화학적 공격으로부터 연마 물질를 보호하고 유리 결합 또는 금속 결합등인 경우 요구되는 물질에서 연마 입자를 코팅하는 효과적인 방법이 여전히 필요하다. 특히, 미크론, 서브미크론 및 심지어 나노크기의 연마 물질의 미세한 크기를 가능하게 하는 방법이 필요하다.
본 발명의 일 태양에 따른 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법은 유리화면을 갖는 복수의 초경도 연마 입자를 제공하는 단계, 옥사이드 전구물질로 상기 초경도 연마 입자를 코팅하는 단계, 및 상기 코팅을 건조시키고 정화하기 위하여 코팅된 초경도 연마 입자를 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 열처리된 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 전구물질을 상기 옥사이드 전구물질의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 또는 카보니트라이드, 또는 상기 옥사이드 전구물질의 기본 형태, 또는 그 조합으로 변환하도록 더 처리된다.
바람직하게는, 상기 옥사이드 전구물질은 비정질 또는 나노-결정 옥사이드, 히드록시드 또는 옥소-히드록시드이다.
바람직하게는, 상기 초경도 연마 입자는 다이아몬드, 큐빅 카본 니트라이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드, 보론 카바이드 및 보론 서브옥사이드(B6O) 등을 포함하는 군에서 선택된다.
특히, 초경도 연마 입자는 다이아몬드이거나 큐빅 보론 니트라이드 또는 이러한 물질의 조합이고, 이 경우 상기 입자는 그 표면을 유리화하기 위해 표면 처리 공정을 거쳐야한다. 이리하여 본 발명의 또 다른 태양을 형성하는데, 이 관점에서 상기 표면 화학종은 그렇게 형성된 표면 화학종이 후속의 습식 화학 반응과 상기 초경도 입자를 코팅하는 수단과 호환되고 이에 참여할 수 있도록 적당한 처리에 의해 선택되고 생성된다. 이러한 특성의 표면 화학처리는 유리 또는 유리성 비정질 물질에서 전형적인 옥사이드 성분과 결합을 형성할 수 있다는 점에서 유리화 또는 친유리성으로 설명될 수 있다. 이후 이런식으로 코팅 물질은 초경도 입자의 표면에 화학적으로 결합되는 것 같다.
변화된 옥사이드 전구물질은 전형적으로 미크론, 서브 미크론, 또는 나노 그레인 크기의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 카보니트라이드 또는 기본 전구물질 또는 그 조합으로부터 선택된다. 이것은 전형적으로 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 및 텅스텐의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드 및 카보니트라이드 및 이러한 물질의 임의의 적당한 조합을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 옥사이드 전구물질은 비정질 또는 나노 그레인 크기일 것이다.
몇몇 옥사이드 전구물질은 적당한 처리에 의하여 기본 형태로 환원될 수 있다. 몰리브덴과 텅스텐 옥사이드가 이러한 군의 전구물질 코팅의 예이다.
바람직하게는 옥사이드 전구물질은 소위 졸-겔 기술을 사용하여 초경도 연마 입자상에 코팅된다. 초경도 입자는 콜로이드 체가 표면에 형성되어 결합하여 상기 입자상에 코팅내에 형성할 수 있도록 특히 하나 이상의 알콕사이드인 적당한 화학 반응제가 도입되는 액체 매질내에 서스펜딩된다. 이렇게 형성된 코팅은 주로 상기한 금속 또는 비금속의 미세다공성 옥사이드, 히드록시드 또는 옥소-히드록시드이다.
바람직하게는 특히 -OH인 히드록실종등의 미세다공성 비정질 코팅의 고 표면 영역에 부착되는 비휘발성 물질 및 원하지 않는 화학종을 제거하기 위해 공기, 진공 또는 비활성 가스내에서 온도 조절되는 가열을 수행한다.
코팅을 결정화하여 미세하게 그레인되거나 나노 크기로 그레인된 옥사이드 세라믹스를 형성하기 위해 더 열처리하거나 하소 처리할 수 있다.
몇몇 옥사이드 세라믹스는 특정 온도 범위에서는 상변화가 일어나기 때문에 채용된 온도와 시간에 의해 특정 결정 상의 선택이 본 발명의 또 다른 태양이다.
비정질 옥사이드 또는 결정 옥사이드 세라믹스를 결정 비옥사이드 세라믹스로 변화시키기 위해 반응성 가스내에서 온도 조절된 반응을 수행할 수도 있다. 특히 니트라이드는 코팅과 암모니아 가스를 반응시킴으로써 형성된다. 카바이드는 예컨대, 메탄이나 에탄과 수소의 혼합과 같이 탄소를 포함하는 가스와 수소의 혼합가스에서 코팅을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 몇몇 옥사이드 코팅이 수소에 의해 환원되는 경우 마이크로 또는 나노 그레인 크기의 엘리먼트 또는 금속으로 변화될 수 있다.
본 발명의 특정 태양은 옥사이드 전구물질 코팅의 비정질 또는 미세결정성때문에, 이를 가스와 반응시킴으로써 소정의 세라믹스나 금속으로 변화시키는데 필요한 온도가 종래의 하소 및 멜팅에 의해 생성된 옥사이드 세라믹스에 필요한 온도보다 현저히 낮다.
본 발명에 따른 방법은 특히 미크론 직경이하의 직경, 보다 특별하게는 서브미크론 및 나노 크기의 특유의 코팅된 초경도 연마 물질의 호스트에 대한 방식을 공개했다. 그러나, 특정 상, 구조 및 그레인 크기, 특히 나노 그레인된 세라믹의 코팅을 포함하는 그 직경이 수십 미크론에서부터 수백 미크론까지의 크기의 특유의 코팅된 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드 물질 또한 제공하고 있다. 이러한 옥사이드 세라믹스의 예는 준안정적 테트라고날 상의 지르코니아(ZrO2), 3 내지 8%의 이트리아를 포함하는 것과 같은 조성을 통해 지르코니아 안정화 구조 및 모놀리식 상의 지르코니아, 그리고 아나타제 또는 루틸 상이 지배적인 티타니아(TiO2)를 포함한다. 본 발명에 따른 방법에 의해 생성될 수 있는 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 하프늄, 몰리브덴 및 텅스텐등 전이금속의 일부의 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 및 카보니트라이드를 포함하는 비옥사이드 세라믹 코팅의 대부분 또한 새롭다. 더욱이, 옥사이드 코팅의 일부는 넓은 범위의 온도에 대하여 결정화하지 않고 따라서 유리 소결 메커니즘에 의해 치밀한 유리를 형성할 수 있다. 나노크기에서 수 미크론 크기의 두께의 치밀한 지배적인 실리카(SiO2) 계의 유리로 완전히 코팅된 초경도 연마 물질는 특유하고 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있다.
옥사이드 세라믹스, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드 및 카보니트라이드같은 비옥사이드 세라믹스 및 몰리브덴 및 텅스텐등 금속 원소로 코팅된 미크론, 서브미크론 및 나노 크기의 매우 미세한 코팅된 초경도 연마 입자는 초경도 입자 자체의 미세한 치수로 특유하다. 더욱이, 코팅 물질의 특정 구조와 나노 그레인 크기가 특유함을 부가한다.
도 1은 본 발명의 공정 단계의 개략적 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 티타늄 코팅된 cBN입자, 중간 물질의 엑스선 회절도,
도 3은 도 2를 참조하여 언급된 티타늄 코팅된 cBN입자를 열처리 결과, 티타늄 니트라이드 코팅된 cBN입자의 엑스선 회절도,
도 4는 475℃로 열처리(A)한후 및 800℃로 열처리(B)한후, 본 발명의 공정의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 생성된 티타니아 코팅된 cBN입자의 엑스선 회절도,
도 5는 본 발명의 공정의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 생성된 티타늄 니트라이드 코팅된 다이아몬드 입자의 엑스선 회절도,
도 6은 건조(A)후, 475℃에서 열처리(B)후, 그리고 800℃에서 열처리후, 본 발명의 공정의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 생성된 지르코니아 코팅된 cBN입자의 엑스선 회절도.
이하 첨부 도면을 참조하여 예로써만 본 발명을 상세히 설명할 것이다.
본 발명은 소잉, 드릴링, 그라인딩, 폴리싱, 및 기타 연마 및 커팅 응용분야에 사용하기 위한 코팅된 연마 입자 및 연마 물질에 관한 것이다.
보다 미세한 크기, 특히 수 미크론이하의 입자, 심지어는 서브미크론 및 나노 크기의 연마 물질를 효과적으로 코팅하는 능력에 관한 종래 기술의 많은 문제점을 본 발명이 해결한다. 특히, 서스펜션내 입자의 졸-겔 코팅이 입자가 보다 적게되고 점점 더 큰 표면 영역을 나타낼 수록 점점 더 효과적이고 유용하게 될 수 있는데, 표면 화학처리를 통해 자체의, 코팅 메커니즘에 도움이 될 수 있다. 더욱이, 동적으로 휘저은 서스펜션내의 각 입자의 화학적 환경은 실질적으로 모든 다른것과 같을 수 있고 이것은 각각의 그리고 모든 입자상의 코팅이 실질적으로 모든 다른 것과 일치한다고 예상케할 수 있다. 따라서 코팅 물질의 입자 대 입자 변화는 최소화될 것이다.
바람직하게는 초경도 연마 이자는 다이아몬드, 큐빅 보론 니트라이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드, 보론 카바이드, 보론 스복시드(B6O)등을 포함하는 군으로부터 선택된다.
바람직하게는 초경도 연마 입자는 나노미터(nm)에서 밀리미터(mm) 크기의 다이아몬드 및 큐빅 보론 니트라이드(cBN)이다.
세라믹 코팅은 다공성이거나 완전 치밀성일 수 있다.
코팅의 세라믹 물질은 옥사이드 세라믹스의 비정질 및 결정상을 포함한다. 이것은 티타늄, 실리콘, 지르코늄, 알루미늄, 바나듐, 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 크 롬, 몰리브덴, 및 텅스텐 및 이러한 물질들의 임의의 적당한 조합을 포함한다. 바람직한 옥사이드는 티타늄, 지르코늄, 실리콘, 및 알루미늄의 옥사이드이다.
비옥사이드 세라믹스는 금속 니트라이드, 금속 카바이드, 금속 카보니트라이드를 포함한다. 바람직한 니트라이드는 티타늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 몰리브덴 및 텅스텐의 니트라이드이다.
세라믹 코팅의 두께는 수나노미터(nm)에서 수마이크로미터(㎛) 범위에 있다.
본 발명의 목적을 위해 서브미크론 입자는 1마이크로미터(1000nm)와 0.1미크론(100nm)사이의 치수를 주로 갖는 것으로 정의되고 나노 크기의 입자나 그레인인 0.1미크론(100nm)미만의 치수를 주로 갖는 것으로 정의된다.
본 발명의 방법은 일반적으로 세개의 절차적 구성요소 즉, 1) 초경도 연마입자에 유리면을 제공하거나, 적당한 경우, 초경도 연마입자면을 유리도 되도록 화학적으로 처리하는 단계, 2) 콜로이드 부유 반응 법을 이용하여 초경도 입자를 옥사이드 전구물질로 코팅하는 단계, 그리고 3) 코팅을 건조하고 정화하고 이후 코팅을 (유리를 포함하는) 선택된 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 카보니트라이드 및 소정의 상과 조성의 금속으로 변환하기 위해 가스 환경에서 이렇게 코팅된 초경도 입자를 열처리하는 단계를 포함한다.
제 1 단계에서, 초경도 입자 물질의 표면을 화학작용시켜 입자에 유리 특성을 부여한다. 유리화, "친유리성"은 옥사이드 물질과의 화학 결합이 용이하게 형성될 수 있는 특성으로 정의된다. 초경도 입자의 유리 행동에 필요한 표면에 화학종을 생성할 수 있는 처리로는 농축 질산과 같은 산화성 산에서 끓이거나, 적당한 경우, 과산화수소 용액과 같은 강한 산화제에 노출시키거나 공기 또는 산소중에서 가열하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이렇게 생성된 표면은 입자 물질에 옥사이드 및 히드록시드 계의 코팅을 형성하고 성장하게 하고 이렇게 형성된 옥사이드 계의 전구 코팅과 양호한 부착을 가능하게 한다.
제 2 단계에서는, 비정질 및/또는 나노 그레인 크기의 수화된 옥사이드 전구물질로 초경도 연마입자를 콜로이드 부유 코팅하는 것을 채용한다. 특정 콜로이드 기술을 채택함으로써 미크론, 서브미크론, 심지어 나노크기의 초경도 물질 입자를 정확하게 코팅할 수 있음을 발견하였다. 적당한 코팅을 생성할 수 있는 두가지 일반적인 콜로이드 방법이 있는데 하나는 무기염 수용액을 사용하는지의 여부에 따르는 것이고 나머지 하나는 금속 유기 화합물을 사용하는 것이다. 이를 위해 바람직한 방법은 후자의 졸-겔 방법, 보다 바람직하게는 알콕사이드 또는 알콜레이트의 가수분해 및 중축합을 사용한 졸-겔 방법이다. 이 방법에 의해 생성된 전구 코팅은 높은 표면 영역의 초미세 다공성 비정질 또는 나노그레인 크기의 옥사이드이다. 특히 졸-겔 기술은 매우 다양하고 치수가 10nm만큼 작거나 훨씬 적을 수 있는 유리 부유 입자의 표면에 수화된 옥사이드 전구물질의 극도의 정확한 코팅의 이종 핵형성과 성장의 제어를 가능하게 한다.
바람직한 졸-겔 방법은 금속 알콕사이드 또는 금속 알콕사이드의 조합의 알콜 용액을 같은 알콜내의 낮은 농도의 순수한 물의 일 분취량에 있는 초경도 물질 입자의 서스펜션에 서서히 부가한다. 대안으로 알콜내 물의 일 분취량을 알콜내 알콕사이드 용액내의 초경도 물질 입자의 서스펜션에 서서히 첨가한다. 금속 알콕 사이드는 물에 의해 가수분해되어 금속 히드록시드 단위체를 형성하고, 다시, 본 발명에서는 옥사이드 전구물질 또는 코팅으로 불리는 수화된, 옥사이드 초미세 다공성 물질을 점진적으로 형성하는 중축합 반응을 거친다. 특히 알콕사이드와 같은 알킬군을 갖는 적당한 알콜 타입, 부유 초경도 입자의 농도, 알콜내 알콕사이드 용액의 농도, 알콕사이드-물 비, 온도 및 산 또는 염기와 같은 기타 화학제의 유무를 적당하게 선택함으로써 부유 초경도 입자상의 옥사이드 전구체의 코팅의 형성을 제어할 수 있다. 사용된 알콕사이드의 각각의 타입에 의해 원하는 코팅에 부유 초경도 입자 물질을 코팅하기 위한 특정 조건을 채용할 필요가 있다.
본 방법의 중요한 태양은 알콕사이드 가수분해 및 중축합 반응의 부산물이 코팅의 자유면의 일부에 있는 물, 알콜 그리고 히드록시드 종이라는 것이다. 이들 부산물 전부는 건조와 저온 열처리에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 더욱이 알콕사이드 자체는 고 정화 등급으로 이용될 수 있다. 따라서 알콕사이드 졸-겔 방법은 오염되지 않은 매우 순수한 옥사이드를 생성한다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 중요한 태양은 서로 다른 금속에 기초하여 하나 이상의 타입의 알콕사이드를 동시에 채용함으로써 넓은 범위의 혼합 전구 옥사이드 물질을 제조할 수 있다는 것이다. 이런식으로 생성된 옥사이드 전구물질은 분자 스케일로 분포된 서로 다른 금속과의 혼합 옥사이드일 것이다. 대안으로, 하나 이상의 금속을 포함하는 알콕사이드 착물을 제조할 수 있는 것이 알려져 있다. 이러한 알콕사이드 착물은 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다. 결과적으로 본 발명에 따른 방법을 전체적으로 사용함으로써 생성된 옥사이드, 니트라이드 그리고 카바이드는 혼합 및 합금 상을 포함할 수 있다. 더욱이, 혼합 금속 알콕사이드 구조를 형성할 수 있는 것이 알려져 있다. 이러한 혼합 금속 알콕사이드를 사용함으로써도 혼합 금속 전구 옥사이드를 형성하고 이어서 혼합 금속 합성 매트릭스 상을 형성한다.
알콕사이드나 혼합 알콕사이드의 혼합물을 사용함으로써 이트리아, 마그네시아등과 같은 소결 및 구조 변형제로써 전구체와 후속의 매트릭스 물질의 도핑을 가능하게 한다. 대안으로, 이러한 구조 수정제는 알콕사이드 계의 반응동안 또는 그 완료후에 이어서 용해가능한 염을 통해 도입될 수 있다. 이러한 염의 바람직한 예로는 이트륨 또는 마그네슘의 아세테이트나 니트레이트를 포함한다. 따라서 본 발명에 따른 방법을 통해 합성물의 제조에 있어서 수많은 정립된 세라믹, 서멧 그리고 금속 재료 과학 지식을 발휘할 수 있다.
서스펜션으로부터 제거 및 세척후 코팅된 입자는, 예컨대 진공에서 100℃이하에서 가열함으로써 서서히 건조된다. 미세다공성의 비정질 코팅은 보통 미세공극내에 잔여 알콜과 수분을 제거하고 특히 공극의 넓은 표면 영역을 종결하는 표면 화학종인 히드록실기(-OH)를 라디컬적으로 환원시키기 위해 공기중이나 불활성 대기중에서 300 내지 400℃의 온도 범위에서 가열함으로써 더 정화시킬 수 있다. 비교적 두꺼운 코팅을 원한다면, 건조시에 알콜과 물이 공극에서 증발되어나갈때 모세관 현상에 의해 수축과 균열이 때때로 발견된다. 이러한 효과는 서서히 건조시키고 소위 건조 제어 화학 첨가제(DCCA)를 사용함으로써 최소화할 수 있다.
이러한 화학제는 전구물질 옥사이드 코팅내의 공극의 크기 분포를 보다 크고 균일하게 하여 모세관 현상이 줄어들게되고 따라서 균열이 일어나는 경향을 줄이게된다. 이러한 DCCA의 예로는 옥살산 및 디메틸 포름아미드(DMF)가 있다. 여기서 후자가 바람직하다.
전구체 코팅 물질의 초미세 다공성, 비정질 또는 나노 그레인 크기의 구조는 코팅 물질로서 원하는 미세하게 그레인되고 나노그레인 크기의 세라믹상 또는 유리상을 형성하기 위해 가스 반응제에서 온도 프로그래밍된 반응 열처리를 위해 이상적이 되도록 한다. 실제로 코팅의 옥사이드가 수소로 환원될 수 있는 경우 금속 코팅을 생성할 수 있다.
제 3 단계에서, 선택된 가스 환경에서 전구체 코팅된 초경도 입자의 온도 프로그래밍된 반응 열처리를 채용하여 코팅을 부분적으로 치밀하게 하고 그것을 선택된 미세 또는 나노그레인 크기의 세라믹 물질로 변환시킨다. 공기나 산소 또는 불활성 가스중에서 열처리함으로써 코팅을 하소하고 치밀화하며 원하는 옥사이드 상으로 코팅을 결정화할 수 있다. 가열율, 정상 온도 및 정상 온도의 지속시간의 선택은 필요한 옥사이드의 구조, 상 그리고 타입에 좌우된다.
코팅을 니트라이드로 변화시키는 것을 원한다면, 특정 응용에 있어서 대략 1400℃에 이르는 온도가 필요할 수도 있지만, 대개 1100℃에 이르는 온도로 건조 암모니아내에서 건조 또는 공기 소화된 코팅 물질을 가열할 수 있다. 이 온도 프로그래밍된 반응 처리에 의해 코팅 물질이 점차 줄어들고 옥사이드 기반 코팅을 화학량론 및 비화학량론적 니트라이드 및 옥시니트라이드로 변환할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 또한 가열율, 가스 흐름율, 정상 온도와 정상 온도의 지속시간의 선 택은 필요한 니트라이드의 구조, 상 및 타입에 좌우된다.
옥시니트라이드 상은 조건을 적당히 선택함으로써 생성될 수 있음이 밝혀졌다.
코팅을 카바이드로 변환하기를 원하면, 특정 응용에 있어서 1500℃에 이르는 온도가 필요할 수도 있지만, 대개 1200℃미만의 온도로 메탄 또는 에탄과 같은 탄소를 함유하는 가스와 수소의 혼합물에서 건조 또는 공기 소화된 코팅 물질을 가열할 수 있다. 이 또한 가열율, 가스 흐름율, 정상 온도와 정상 온도의 지속시간의 선택은 필요한 카바이드의 구조, 상 및 타입에 좌우된다. 이 또한 조건을 적당히 선택함으로써 옥시카바이드 상을 생성할 수 있음이 밝혀졌다. 대안으로, 상기한 것과 같이 생성된 니트라이드 코팅은 메탄 또는 에탄 수소 혼합물내에서 적당한 열처리에 의해 카바이드로 변환될 수 있음이 밝혀졌다. 카보니트라이드 상은 조건을 선택함으로써 생성될 수 있다.
옥사이드 코팅의 일부는 순수한 수소를 환원시킴으로써 대응 원소 금속으로 쉽게 환원될 수 있다. 이러한 코팅의 예는 텅스텐과 몰리브덴의 산화물, WO3 및 MoO3이고, 이는 500 내지 700℃의 전형적인 범위의 저온에서 금속으로 쉽게 환원 수 있다.
본 발명의 방법의 온도 프로그래밍된 반응 성분의 핵심 태양은 결과로 나타나는 초경도 입자상의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드 또는 금속 코팅이 때때로 나노미터 크기를 갖는다는 점을 발견한 것이다. 더욱이, 이러한 열처리의 또 다른 가치있는 태양은 변환 효과를 가져오는데 필요한 온도와 시간이 용융 및 융해 기술 에 의해 제조된 종래의 옥사이드 물질의 유사한 변화에 필요한 온도와 시간에 비해 낮고 짧다는 것이다. 니트라이드를 형성하는 일부 경우에 있어서는 종래의 옥사이드 물질의 질화법에 비해 본 발명의 경우 400℃이하의 온도가 필요했다. 더욱이, 코팅된 초경도 입자는 대개 분리되고 떨어질 수 있다.
상기 공정 단계는 이하 도 1을 참조로 보다 상세히 설명할 것이다.
1. 유리화하기 위한 초경도 입자의 표면 처리
미크론, 서브미크론, 또는 나노 그레인 크기의 다이아몬드의 경우에는, 표면을 종결시키는 표면 기능기는 주로 질산 및/또는 황산의 혼합물과 같은 농축 산화성 산에서 가열하는 등의 방법에 의해 C-OH, C-O-C, C=O 그리고 O=C-O-로 구성되도록 될 수 있다. 대안으로, H의 표면을 종결시키기 위해 900℃에서 20%의 수소/아르곤내에서 가스 열처리하고, 이어서 480℃에서 20%의 산소/아르곤의 가스 열처리하면 산소종에 의해 지배되는 표면이 생성된다. 다이아몬드 표면에 부착된 산소 계의 기능기를 생성하는 기타 방법 또한 채용될 수 있다. 산화된 다이아몬드 표면은 이를 유리화한다. 즉, 특히 수화된 옥사이드 구조를 포함하는 옥사이드와 화학적 결합을 형성할 수 있다.
cBN입자의 경우에는 600℃이상의 공기내에서 열처리함으로써 표면상의 보론 산소 및 질소 산소종의 농도를 증가시키고 따라서 푸리에 변환 적외선 반사 분광기로 지시될 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 표면은 졸-겔 유도된 옥사이드와의 후속 콜로이드 코팅에 대한 유리화 행동을 나타냈다. 기타 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드등과 같은 많은 주지의 초경도 물질은 보통 유리화시키고 본 발명에 따른 방법에 적합하게 하는 산화성 표면 화학 종결을 가진다.
2. 연마 입자의 콜로이드 코팅
개요도의 부분도인 도 2(a)를 참조하면, 원하는 코팅 물질에 전구물질이 수화된 옥사이드 물질을 생성하기 위한 일반적인 졸-겔 기술이 사용된다. 이러한 방법의 일 예는 서스펜션에서 입자를 코팅하기 위해 요소등의 유기 화합물이 있는 가운데 100℃등 고온에서 알루미늄 설페이트 용액을 가수분해하는 것을 포함한다. 수화한 알루미늄 옥사이드 코팅은 이런식으로 생성될 수 있다.
그러나 보다 바람직한 일반적 방법은 알콜 용액내에서 금속 알콕사이드의 가수 반응 및 중축합 반응을 사용하는 것이다. 금속 알콕사이드나 알콜레이트는 Mn+[OR]n의 일반식을 갖는다(여기서 M은 원자가 n인 금속, O는 산소 R은 알킬기이다). 금속은 산소 원자를 통해 알킬기와 결합된다. 대부분의 금속 알콕사이드는 알콜에 용해될 수 있고 알콜내 용액에서 물에 의해 쉽게 가수분해하여 수산화물을 형성한다.
M[OR]n+nH2O----------->M[OH]n+nROH.....(1)
이후 아래식 (2)에 나타난 중축합 반응이 진행되고 M-O-M결합이 형성된다.
n-1[HO]M-OH+HO-M[OH]n-1------------->n-1[HO]M-O-M[OH]n-1+H2O....(2)
이 반응의 진행 결과 3차원 -M-O-M-O-M-망을 형성한다. 이렇게 형성된 옥사이드 전구물질은 일반적으로 비정질이거나 매우 높은 표면적을 가진 나노 그레인 크기이고 H2O와 알콜을 공극내에 가진 초미세 다공성이 된다. 공극 구조의 면은 히 드록시기, 즉 OH기능기 및 몇몇 반응하지 않은 OR기능기로 종결된다. 농도, 알콕사이드/물 비율, 온도, 용매 알콜 및 산 또는 염기등 기타 화학제의 존재를 적당히 선택함으로써 다공성 옥사이드 전구물질은 핵을 이루고 알콜 용매내의 유리화 부유 입자에 코팅으로 성정하게 될 수 있다. 코팅 물질을 위한 성장 중심으로 기능하기 위한 부유 입자의 적당한 농도가 선택되어야한다.
금속 알콕사이드의 용액은 무수 알콜내에서 형성되어 대략 몇시간의 시간 주기에 걸쳐 계속 보통 같은 알콜내 순수한 물의 분취량내의 초경도 입자의 계속 뒤섞인 서스펜션에 서서히 부가된다. 서스펜션을 안정화시키기 위해 산이나 염기등의 해교제를 부가할 수 있다.
대안으로 특히 반응성 알콕사이드 반응제를 사용하는 경우, 알콜내 분취량의 물을 무수 알콜내 알콕사이드의 서스펜션내의 초경도 입자의 서스펜션에 서서히 부가함으로써 코팅 형성에 있어 보다 양호하게 제어할 수 있다.
반응 부산물인 물과 알콜은 건조와 저온 열처리(2(b))로 제거할 수 있다. 마찬가지로 OH면 기능기도 제거될 수 있다. 일반적으로 서스펜션을 여과하거나 원심분리하거나 또는 가라앉히고 걸러내기하고 새로운 깨끗한 알콜과 이온화되지 않은 물로 세척한 후 코팅된 입자를 대략 이틀동안 낮은 진공하에서 대략 60℃로 서서히 건조할 수 있다. 이후 공기중에서 대략 300℃로 가열함으로써 잔여 물과 알콜을 더 제거할 수 있다.
주기율표의 많은 원소들이 알콕사이드를 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 옥사이드 매트릭스를 생성하는데 유용한 것으로 밝혀진 알콕사이 드는 때때로 이러한 알콕사이드의 조합을 포함하는 접착제로 사용되는 칼슘, 마그네슘, 하프튬, 이트륨의 알콕사이드와 함께 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크롬, 실리콘, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 바나듐의 알콕사이드를 포함한다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 니트라이드 코팅을 생성하는데 유용한 것으로 밝혀진 알콕사이드는 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 실리콘, 탄탈륨, 크롬, 니오븀, 하프늄, 바나듐, 몰리브덴, 및 텅스텐 그리고 이들의 조합의 알콕사이드를 포함한다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 카바이드 코팅을 생성하는데 유용한 것으로 밝혀진 알콕사이드는 티타늄, 지르코늄, 실리콘, 탄탈륨, 크롬, 니오븀, 하프늄, 바나듐, 몰리브덴, 그리고 텅스텐 및 이들의 조합의 알콕사이드를 포함한다.
금속 알콕사이드의 일반식, M[OR]n에서 알킬 기(R)는 메틸, 에틸, n프로필, n부틸 그리고 일반식, -CXH2X +1의 임의의 하나를 포함할 수 있다. 또한 측면 사슬 알킬기가 있는 알킬기, 예컨대 이소 프로필기, -CH(CH3)2, 또는 세크 부틸기, -CH3(-CH)CH2CH3, 터트-부틸 기, -C(CH3)3가 포함된다.
각각의 금속 알콕사이드에 대한 가수분해 반응의 비율과 겔링 점의 시간은 알킬기의 사슬 길이에 크게 좌우된다. R의 사슬 길이가 작을 수록, 가수분해가 빠르고 또한 초경도 입자의 코팅내 옥사이드 전구물질의 겔링 시간이 짧아진다. 원하는 수화 옥사이드 전구물질의 각각의 타입에 대한 코팅 특성은 R의 선택에 크게 영향을 받을 수 있다.
알콕시도와 물에 대한 용매로 사용되고, 초경도 입자에 대한 서스펜션 유체 로 사용된 알콜은 보통 시판중인 액체 용매중 어느것을 택할 수 있다. 바람직한 알콜은 에탄올, 메탄올 그리고 이소프로필 알콜이다. 필수적인 것은 아니지만, 보다 바람직하게는 알콕사이드 같은 알킬기의 알콜을 이용할 수 있다.
표 1은 완전하지는 않지만 본 발명에 따른 방법에서 가장 유용한 알콕사이드의 일부에 대한 리스트의 예이다.
금속 알콕사이드 명 화학식 M[OR]n
티타늄



 티타늄 메톡사이드 Ti[OCH3]4
티타늄 테트라에톡사이드 Ti[OC2H5]4
티타늄 n-프로폭사이드 Ti[C3H7]4
티타늄 이소-프로폭사이드 Ti[OCH(CH3)2]4
티타늄 n-부톡사이드 Ti[OC4H9]4
알루미늄




 알루미늄 메톡사이드 Al[OCH3]3
알루미늄 트리-에틸레이트 Al[OC2H5]3
알루미늄 n-프로폭사이드 Al[OC3H7]3
알루미늄 이소-프로폭사이드 Al[OCH(CH3)2]3
알루미늄 n-부톡사이드 Al[OC4H9]3
알루미늄 트리-세크-부틸레이트 Al[OCHCH2CH3CH3]3
실리콘
 실리콘 메톡사이드 Si[OCH3]4
실리콘 오소실리케이트 Si[OC2H5]4
지르코늄

 지르코늄 메톡사이드 Zr[OCH3]4
지르코늄 에톡사이드 Zr[OC2H5]4
지르코늄 n-프로폭사이드 Zr[C3H7]4
바나듐

 바나듐 에톡사이드 V[OC2H5]4
바나딜 옥시-에톡사이드 VO[OC2H5]4
바나딜 옥시-이소-프로폭사이드 VO[OCH(CH3)2]4
니오븀 니오븀 에톡사이드 Nb[OC2H5]5
탄탈륨 탄탈륨 에톡사이드 Ta[OC2H5]5
크롬 크롬 에톡사이드 Cr[OC2H5]3
텅스텐 텅스텐 에톡사이드 W[OC2H5]5
하프늄 하프늄 에톡사이드 Hf[OC2H5]4
건조/예비 열처리후, 코팅된 입자는 주사식 전자 현미경 및/또는 투과식 전자 현미경을 사용하여 검사할 수 있다.
3. 온도 프로그래밍된 열처리(TPRe)
현재 코팅된 입자는 온도 프로그래밍된 열처리 또는 반응을 거친다. 이것은 잔여 휘발성 불순물의 제거를 제어하고, 치밀하고 소결하며, 다른 구조상으로 변화시키고 다른 물질 타입과 상을 일으키는 가스와 코팅을 화학적으로 반응시키기 위해 소정의 시간동안 소정의 정상 온도에서 소정의 가열율로 소정의 가스 환경하에서 수행된다. 바람직한 방법은 주의깊게 선택되고 제어된 흐름율을 갖는 흐름 가스 시스템을 사용하는 것이다. 코팅된 입자 물질의 가열은 입자를 서서히 '휘저어' 프릿화하거나 응고하는 것을 방지하도록 조직된 튜브 퍼니스에서 튜브 퍼니스를 회전시키면서 수행되고 소정의 제어된 가스 환경에서 입자 물질의 제어 가열을 위한 임의의 적당한 퍼니스 구조에서 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 예비 건조/열처리(2(b))후, 코팅 물질을 원하는 물질로 변화시키는 몇가지 루트가 있다. (예비 건조/열처리(2(b))는 자체적으로 다단계 공정, 예컨대 코팅의 초미세 공극에서 대개 자유수를 제거하기 위해 100℃이하의 진공에서 건조하는 공정, 이어서 잔여 알콜과 화학적으로 흡수된 히드록시기를 표면에서 제거하기 위해 진공이나 공기중에서 대략 300도로 가열하는 공정등을 포함할 수 있다).
일 루트, 루트 A,는 코팅을 소정의 옥사이드로 변화시키기 위해 공기나 산소 또는 불활성 가스 중에 코팅된 입자를 하소하는 것이다. 특별한 다공성 옥사이드 전구물질이 처리됨에 따라, 소결 및/또는 결정화가 일어날 것이다. 다른 결정 구조로된 옥사이드로의 상변화 또한 일어날 수 있고 원하는 옥사이드를 형성하도록 조직될 수 있다. 보통 나노 그레인 크기의 옥사이드가 이 방법에 의해 형성된다. 대안으로, 일부 옥사이드 코팅은 결정화하지 않고 유리 소결에 의해 치밀화하여 유리를 형성한다. 각 경우에, 필요한 열처리 조건은 반응 모니터링 및 열중량 분석기(TGA), 시차열 분석(DTA), 엑스선 회절(XRD)등과 같은 특성 분석 기술을 사용함으로써 결정된다. 가열은 회전 퍼니스와 유동층 퍼니스가 바람직하긴 하지만, 미세한 입자 물질을 담을 수 있는 임의의 편리한 장치에서 수행될 수 있다.
루트 B는 다공성 옥사이드 전구물질 코팅을 니트라이드나 옥시니트라이드로 변환하기 위해 암모니아 또는 암모니아 가스 혼합물내의 2(b)로부터 건조 코팅 입자의 가열을 위해 제공된다. 암모니아는 점차 줄어들고 전구물질 옥사이드층을 질화시키는 매우 활성적인 질소와 수소종으로 분해된다. 다양한 조건을 선택함으로써 옥사이드 및 니트라이드 구조가 형성될 수 있다. 이 또한 필요한 열처리 조건은 반응 모니터링 및 열중량 분석기(TGA), 시차열 분석(DTA), 엑스선 회절(XRD)등과 같은 특성 분석 기술을 사용함으로써 결정된다. 보통 나노 그레인 크기의 코팅이 형성된다.
루트 C는 다공성 옥사이드 전구물질 코팅을 카바이드나 옥시카바이드로 변환하기 위해 탄소함유 수소 가스 혼합물내의 2(b)로부터 건조 코팅 입자의 가열을 위해 제공된다. 탄소함유 가스는 주로 임의의 탄화수소가스일 수 있지만 메탄이나 에탄이 바람직하다. 탄소함유/수소 가스 혼합물은 예컨대 아르곤등의 불활성 가스로 희석될 수 있다. 활성 가스가 불활성가스의 20%이상이 되지 않으면 새더라도 공기를 포함한 폭발성 가스 혼합물이 형성될 수 있을 것 같지는 않고 따라서 안전이 향상된다. 전형적 메탄 또는 에탄/수소 비는 1/5 내지 1/20이다. 필요한 열처리 조건은 반응 모니터링 및 열중량 분석기(TGA), 시차열 분석(DTA), 엑스선 회절(XRD)등과 같은 특성 분석 기술을 사용함으로써 결정된다. 보통 나노 그레인 크기의 코팅이 형성된다.
코팅을 옥시니트라이드와 니트라이드로 변화시키기 위한 대안의 방법은 소정의 옥사이드로 루트 A를 채용하고 이후 니트라이드를 얻기 위해 암모니아 환경 열처리를 가함으로써 루트 D를 따르는 것이다. 이후 이렇게 형성된 니트라이드 코팅에 탄소포함/수소 가스 처리를 가하는 루트 E를 채용함으로써 다른 카바이드 미세구조가 루트 C에 비교되는 바와 같이 생성될 수 있다.
또한 옥사이드 구조를 위한 루트 A이후, 옥사이드 상에서 바로 카바이드 미세구조를 생성하기 위해 루트 F를 채용할 수 있다.
2(b)로부터 다공성 옥사이드 코팅이 수소로 용이하게 환원될 수 있는 경우, 루트 G를 이용할 수 있고 미세하게 그레인된 금속 코팅을 얻을 수 있다.
대안으로 루트를 조합함으로써 각각의 카바이드, 니트라이드 및 옥사이드의 탄소, 질소 그리고 산소의 조성의 설계와 변화를 가능하게 한다. 예컨대 루트와 TPRe조건을 선택함으로써 옥시니트라이드 물질, MNOx(M은 금속 원소, x는 0.5와 0.05사이의 소정 값)이 제조될 수 있다. 또 다른 예로서, 루트와 TPRe조건을 선택함으로써 카보니트라이드 물질, MCNy(y는 0과 1사이의 수)이 생성될 수 있다.
코팅 물질을 위해 설계된 조성과 구조의 결정 종을 생성하는데 필요한 가열 온도는 비교적 낮다. 이것은 보다 고온에서 보통 수행되는 종래의 고체 반응에 의해 얻을 수 없는 저온 결정 종을 형성할 수 있다. 필요한 온도의 대부분은 1200℃미만이고 때때로 1000℃미만이거나 몇몇 경우에는 심지어 550℃미만이다.
이하 제한이 아닌 예를 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
예 1
질산칼륨을 포함한 발연 농축 황산에서 크기가 대체로 0.5 내지 1.0미크론, 평균 입자 크기가 0.7미크론인 50g의 서브미크론 큐빅 보론 니트라이드로 처리하였다. 서브미크론 cBN을 세척과 건조후 600℃에서 30분간 가열하였다. 이러한 과정으로 cBN표면 화학구조가 산소계 기능기로 지배되었고 따라서 유리화되게 하였다.
이후 이 서브 미크론 표면 처리된 cBN 15g을 7.3ml의 이온화되지 않은 물을 부가한 비이커내의 865ml의 순수 에탄올에서 서스펜딩하였다. 상기 서스펜션을 대략 100rpm으로 패들형 스터러로 세게 젖었다. 15.3g의 티타늄 이소 프로폭사이드 액, Ti(OC3H7)4를 무수 에탄올 100ml에 용해시켰다. 이 용액을 이후 계속 저으면서, 실온(대략 25℃)에서 1시간 동안의 주기로 액적형태로 cBN/에탄올/물 서스펜션에 서서히 첨가했다. 2시간 더 계속 휘저었고 비커 내용물을 하룻밤 두었다. 진공 여과에 의해 생성된 코팅된 입자가 서스펜션에서 제거되었고, 에탄올에서 3회 세턱하고 이온화되지 않은 물에서 3회 세척한후 진공 오븐에서 이틀동안 60℃로 건조하였다. 주사식 전자 현미경(SEM)으로 관찰했을때, 각각의 cBN입자는 마이크로다공성의 비정질 티타니아, TiO2인 것으로 예상되는 완전히 티타늄 옥사이드 화합물로 코팅되었음이 관찰되었다.
이후 TiO2로 코팅된 cBN입자 10g을 3시간동안 700℃의 공기흐름에서 열처리하였다. 가열율와 냉각율은 분당 5℃로 유지되었다. 엑스선 회절 분광기로 검사했을때, 도 2에 도시된 바와 같이, 코팅이 티타니아의 아나타제상으로 결정화한 것이 발견되었다. 이 미립자 물질의 샘플을 투과식 전자현미경(TEM)으로 검사하면 실제로 티타니아 코팅이 대략 30nm의 직경의 나노 크기의 결정의 형태로 코팅이 결정화되었음이 발견되었다.
이후 공중 열처리된 티타니아 코팅의 서브미크론 cBN 5g을 암모니아 가스, NH3 흐름에 노출시키면서 튜브 퍼니스내에서 5시간 동안 1100℃로 더 가열하였다. 사용된 가열율 분당 10℃였다. 암모니아하에서 이렇게 열처리함으로써 나노 그레인 크기의 티타니아 코팅은 나노 그레인 크기 티타늄 니트라이드로 변했다. 이 물질을 TEM으로 검사하면 현재 코팅이 대략 40nm의 티타늄 니트라이드 결정로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 도 3은 생성된 분말이 오스보나이트 구조의 cBN과 티타늄 니트라이드만으로 구성되어 있음을 나타내는 엑스선 회절도이다.
예 2
물안에 15%의 과산화수소, H2O2와 15%의 수산화암모늄, NH4OH의 1:1 혼합용액에서 평균 입자 크기가 2미크론인 cBN분말 30g을 서스펜딩하였다. 이것은 cBN입자의 표면을 가수분해하였고 따라서 유리화되게 하였다. 이후 2미크론의 cBN분말을 여과하고 이온화되지 않은 물로 세척함으로써 서스펜션으로부터 제거했다.
이후 이렇게 마련된 cBN분말 25.5g을 이온화되지 않은 물 13.1ml를 첨가한 에탄올 1440ml에서 서스펜딩하였다. cBN입자의 응고를 막기위해 상기 서스펜션을 초음속 프로빙하였다. 무수 에탄올 100ml에 20.7g의 티타늄 이소 프록시드를 용해하였다. 이후 이 용액을 실온에서 1시간의 주기동안 액적식으로 에탄올/물내의 cBN의 세게 휘저은 서스펜션에 첨가하였다. 첨가후 서스펜션을 2시간 더 휘젖고 이후 하룻밤 두었다. 이후 여과 및 순수 에탄올에서 3회 이어서 이온화되지 않은 물로 3회 세척하고 진공 오븐에서 이틀동안 60℃로 건조하여 서스펜션에서 미립자 물질을 제거하였다. EDS장치를 사용하여 전자 현미경으로 미립자 물질을 검사하면, cBN 입자가 티타늄과 산소의 화합물로 코팅되었음을 알수있다. 각각의 입자는 동일한 정도로 완전히 코팅되었다.
이후 3시간동안 450℃의 튜브 퍼니스내의 흐름 건조 공기에서 이렇게 코팅된 cBN 20g을 하소하였다. 가열 및 냉각율은 분당 5℃로 유지하였다. 엑스선 회절로 검사하면 코팅이 결정화하여 아나타제구조의 티타니아, TiO2가 되었음을 알 수 있었다.
이후 하소된 아나타제 티타니아 코팅된 cBN 8g을 5시간동안 1100℃의 튜브 퍼니스내의 건조 암모니아 가스 흐름에서 가열하였다. 엑스선 분광기로 검사하면 아나타제 티나니아 코팅이 티타늄 니트라이드로 변했음을 알 수있었다.
이런식으로 평균 2미크론 크기의 cBN입자 샘플이 아나타제 구조의 비정질 티타니아와 티타늄 니트라이드에 각각 코팅되었다.
예 3
120/140 US메시 (105 내지 125㎛) 패싯된 결정 cBN 105g을 끓는 32vol-%의 염산에서 처리하고 물로 세척한 후 건조시켰다. 이후 이 물질을 입자 표면을 약간 산화시키기 위해 1시간동안 650℃의 공기중에서 가열하였다.
이후 cBN입자를 이온화되지 않은 물 10.6ml가 첨가된 순수 에탄올 500ml에서 서스펜딩시켰다. 서스펜션이 생성되어 대략 100rpm으로 패들 형 스터러로 기계적으로 휘저어 유지시켰다. 화학식이 Ti(OCH(CH3)2)4인 티타늄 이소-프로폭사이드 20g을 순수한 무수 에틸 알콜 100ml에 용해시키고 이 용액을 2시간의 주기동안 액적식으로 휘저은 서스펜션에 서서히 첨가하였다. 이후 서스펜션을 2시간 더 젖어 가수분해와 중축합 반응이 완성되게 하였다. 이후 cBN입자 물질을 가라앉히고 상청액을 따라냄으로써 에틸 알콜로 3회 세척하였다. 마지막 상청액을 따라낸후 물질을 주변 조건에서 이틀동안 서시허 건조시키고 이어서 60℃의 진공 오븐에서 24시간 건조시켰다.
이후 코팅된 cBN을 두개의 샘플로 나누어 하나를 475℃의 공기중에서 서서히 가열하여 3시간 동안 그 온도로 유지시키고 나머지 하나를 마찬가지로 3시간 동안 800℃의 온도에서 가열하였다. 도 4는 475℃로 열처리된 물질이 아나타제 상의 매우 미세한 결정 티타니아(TiO2)에서 코팅된 것(A)과 800℃로 가열된 물질이 잔여 아나타제의 작은 성분을 가지고 지배적으로 루틸 구조의 미세한 결정 티타니아(TiO2)에서 cBN코팅된 것(B)을 도시하고 있는 엑스선 회절도이다.
이후 첫번째 샘플을 5시간동안 1100℃의 건조 암모니아에서 가열하였고 이후 티타니아 코팅이 티타늄 니트라이드로 변화하였다. 코팅을 SEM으로 이미징하여 관찰한 결과 코팅내에 소량의 크랙 발생외에는 cBN결정 전면을 잘 덮고 있음을 알 수 있었다.
예 4
파쇄 및 분류 과정에 의해 합성 다이아몬드 소스로부터 유도된, 일반적으로 크기가 0.75 내지 1.5미크론이고 평균 입자 크기가 1.0미크론인 다이아몬드 미크론 50g을 질산 칼륨이 첨가된 발연 농축 황산에서 처리하였다. 이러한 세척으로 다이아몬드가 금속성 및 무기성 표면 오염물이 생기지 않도록 할 수 있다. 이후 상기 다이아몬드를 1시간 동안 480℃의 아르곤 가스 흐름내의 20%의 산소 흐름에서 처리하였다. 이 과정은 다이아몬드 표면에 부착되는 산소 포함 기능기를 최대화하여 표면이 유리화될 수 있게한다.
이후 상기 1미크론 표면 처리된 다이아몬드 15g을 이온화되지 않은 물 7.3ml가 첨가된 비이커내의 순수 에탄올 865ml에서 서스펜딩시키고 대략 100rpm으로 서스펜션을 세게 휘저었다. 무수 에탄올 100ml에 티타늄 이소 프로폭사이드 액, Ti(OC3H7)4 15.6g을 용해시켰다. 이후 이 용액을 계속 휘저으면서 실온(대략 25℃)에서 1시간의 주기동안 액적식으로 다이아몬드/에탄올/물 서스펜션에 서서히 첨가하였다. 2시간 더 휘젖고 비이커 내용물을 하룻밤 두었다. 생성된 코팅된 입자를 진공 여과하고, 에탄올에 3회 그리고 이온화되지 않은 물에 3회 세척한후 진공 오븐에서 이틀동안 60℃로 건조함으로써 서스펜션에서 제거하였다.
이후 건조된 코팅 다이아몬드 12을 2시간동안 450℃의 정지 공기중에서 가열하였다. 분당 5℃의 가열율을 사용하였다. 이후 이 물질을 SEM과 엑스선 회절을 사용하여 검사하였는데 현재 다이아몬드가 결정인 아나타제 상으로 코팅되고 기타 상 또는 화합물이 발견되지 않음을 알 수 있었다.
이후 이렇게 코팅된 물질 5g을 1100℃로 5시간동안 흐름 건조 암모니아에서 열처리하였다. 대략 분당 1리터의 암모니아 흐름율과 분당 10℃의 가열율을 사용하였다. SEM과 XRD분석 결과 현재 다이아몬드가 티타늄 니트라이드로 코팅되었음을 알 수 있었다. 도 5는 다이아몬드와 티타늄 니트라이드의, 존재와 다른 상 및 성분이 나타나지 않음을 도시한 엑스선 회절도이다. 따라서 1㎛의 다이아몬드가 완전히 티타늄 니트라이드로 코팅되었다.
예 5
상기 예 4에 상세히 설명한 과정은 결정 아나타제 코팅된 다이아몬드 분말이 대략 1㎛ 평균 크기의 합성 다이아몬드상에 생성될때까지 수행될 수 있다. 이러한 분말이 수시간(대략 5시간 이상)동안 대략 1350℃의 온도로 적당한 메탄 대 수소비(1 대 4로 예상됨)로써, 아르곤내 10%메탄 흐름 및 아르곤 가스 혼합물내 10%의 수소에 노출시키면, 티타니아 코팅은 티타늄 카바이드로 변할 것으로 예상된다. 따라서 티타늄 카바이드가 코팅된 1㎛ 다이아몬드가 생성될 것이다.
예 6
평균 입자 크기가 105 내지 125㎛인 패싯된 합성 다이아몬드 20g 샘플을 99%이상의 순도의 에틸 알콜 1.25리터에서 서스펜딩시켰다. 그 전에 기능기를 포함하는 지배적 산소를 갖는 표면을 생성하기 위해 아르곤내 20%의 산소흐름에서 10분동안 480℃로 다이아몬드 샘플을 가열하였다. 액체 수산화암모늄 부피가 25%인 30ml용액과 이온화되지 않은 물 250ml를 상기 서스펜션을 세게 젖으면서 첨가하였다.
테트라에톡시실란(Si(OC2H5)4) 40g을 99%의 순수 에틸 알콜 100ml에 용해시켰다. 이 용액을 8시간 주기동안 실온으로 유지된 휘저은 서스펜션에 일정한 비율로 첨가하였다. 1시간 더 계속 휘저었다. 젖기를 멈추어 코팅된 다이아몬드 입자가 가라앉게 하였다. 가라앉은 복수의 다이아몬드 입자위의 상청액은 지배적으로 깨끗하였고 걸러내었다. 이후 코팅된 입자를 순수한 에틸 알콜로 3회 세척하였다. 여과후 복수의 다이아몬드 입자를 24시간동안 60℃의 진공 오븐에서 건조시켰다.
이후 코팅된 입자 샘플을 주사식 전자 현미경(SEM)으로 검사하였는바, 에너지 분산 분석(EDS)을 사용하여 실리콘과 산소로 구성되어있음을 알 수 있는 입자가 코팅으로 완전히 덮혔음을 알 수 있었다. 그 두께는 대략 0.4㎛로 추산되었다.
이후 샘플의 반을 670℃의 온도의 튜브 퍼니스내의 순수한 아르곤 흐름에서 가열하였고(샘플 A) 3시간 동안 이 온도를 유지하였다. 가열율은 분당 3℃였다. SEM으로 더 검사한 결과 어느 정도의 코팅의 유착이 발생하였고 코팅의 일부가 축소되었음을 알 수 있었다.
상기 샘플의 나머지 반을 이 또한 분당 3℃의 가열율로 3시간동안 900℃의 온도로 순수 아르곤 흐름에서 가열하였다.(샘플 B) SEM으로 검사한 결과 콰팅은 유리형상을 가지고 있고 패싯된 다이아몬드 표면 전부를 덮고 있음을 알 수 있었다. 추산된 두께는 대략 0.2 내지 0.3㎛였고 대체로 완전 치밀한 실리카 유리임을 알 수 있었다. 광학 현미경으로 보면 코팅은 투명하였다. 코팅내에는 크랙이 발견되지 않았는데, 이것은 다이아몬드 미립자 기판과 실리카 코팅사이의 열팽창 부정합이 낮았음을 의미한다.
이후 670℃로 열처리한 샘플(샘플 A)과 900℃로 열처리한 샘플(샘플 B)을 분당 20℃의 가열율로 공기 흐름내에서 열중량 분석계상에서 같은 다이아몬드의 코팅되지 않은 샘플과 비교하여 테스트하였다. 코팅되지 않은 다이아몬드의 산화 개시 온도는 781℃로 측정되었고 샘플 A 및 B에 대해서는 각각 791℃ 및 893℃로 측정되었다. 이것은 샘플 A가 상당히 개방된 공극을 가지고 있어서 산화를 적게 나타나게 하는 반면 대략 110℃의 개시 온도 지연을 갖는 샘플 B는 다이아몬드의 실질적 산화 보호를 나타내었음을 의미한다. 이 결과는 900℃로 열처리된 물질, 즉 샘플 B는 SEM과 광학 이미지에서 나타난 것 처럼 지배적으로 완전 치밀한 SiO2유리 코팅에서 완전히 덮혔음을 나타낸다.
예 7
주지의 파쇄 및 크기 분류 과정에 의해 생성된 크기가 0.75 내지 1.5미크론인 복수의 다이아몬드 입자를 질산 칼륨이 첨가된 발연 농축 황산에서 처리하였다. 본 과정에 의해 다이아몬드 표면 화학적 상태가 산소 관련 기능기로 지배되고, 따라서 유리화하여 표면 화학종이 졸-겔 반응에 참여하게할 수 있었다. 이 다이아몬드 20g을 500ml의 이온화되지 않은 물과 60ml의 25 vol-%액체 수산화암모늄 용액이 첨가된 99%의 순수 에틸 알콜 2.5리터내에서 초음파 프로브를 보조로 분산시켰다. 서스펜션을 기계적 패들을 사용하여 세게 젖고 실온으로(25℃) 유지시켰다. 실리콘 테트라에톡실리케이트(Si(OC2H5)4) 80g의 용액을 99%의 순수 에탄올 100ml에서 용해시켰다. 이 용액을 12시간 주기동안 서스펜션에 서서히 첨가하였다. 이후 한 시간 더 휘저었다. 이후 예 6에서 처럼 복수의 코팅된 다이아몬드 입자를 서스펜션에서 제거하여 세척 및 건조시켰다.
SEM으로 검사한 결과 각각 대략 1㎛ 크기의 다이아몬드 입자가 완전히 덮힌것을 알 수 있었다. 코팅 전후 무게를 잼으로써 코팅이 전체 질량의 대략 30%중량임이 추산되었다.
코팅된 물질을 세개의 대략 같은 량으로 나누어 샘플 C, D, E로 각각 라벨링하였다. 샘플 D는 분당 3℃의 가열율로 3시간 동안 670℃의 온도로 순수 아르곤 흐름내에서 가열하였다. 마찬가지로, 샘플 E도 3시간 동안 1000℃의 정상 온도로 가열하였다. 샘플 C는 건조 상태로 계속 유지하였고 더 열처리하지 않았다. SEM으로 관찰한 결과 샘플 E의 입자는 용융 유리 형태를 가진 무크랙 코팅으로 완전히 덮혔음을 알 수 있었다.
다이아몬드와 샘플 C, D, E의 코팅되지 않은 샘플의 특정 표면 영역을 잘 설정된 BET(Brunauer, Emmet and Teller) 질소 흡수법을 사용하여 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
다이아몬드 특정 표면적(m2g-1)
코팅않된 0.75 내지 1.5㎛ 7.86
샘플 C 140.00
샘플 D 8.07
샘플 E 7.13
표 2에 나타난 바와 같이, 샘플 C의 실리카 코팅은 코팅되지 않은 다이아몬드 분말의 특정 표면 영역에 비하여 특정 표면 영역의 20배 증가함을 보여주었다. 이는 코팅이 실제로 매우 미세한 다공성 개방 구조를 가지고 있음을 나타낸다.
670℃로 아르곤에서 열처리한 후(샘플 C), 코팅의 실리카의 충분한 점성의 흐름이 일어나서 개방된 공극이 코팅되지 않은 분말과 같은 것으로 뒤로 낮아진 특정 표면 영역으로 지시된 바와 같이 개방 공극이 실질적으로 제거되었다. 1000℃의 열처리후, 샘플 E의 특정 표면 영역은 코팅되지 않은 분말 보다 다소 아래로 낮아졌다. 이것은 다이아몬드 입자의 모서리와 거친면을 덮는 완전 치밀한 실리카 유리 코팅의 형성과 일치하는, 분말 표면의 약간의 연화와 개방 공극의 다소 많은 닫힘을 나타낸다. 이러한 결과는 실리카 코팅의 공극과 밀도는 졸-겔 코팅에 이은 열처리 과정을 선택함으로써 조절될 수 있음을 의미한다.
예 8
잘 패싯된 높은 결정도의 105 내지 125미크론 직경의 cBN그릿 입자 20g을 끓는 32 vol-%의 염산내에서 처리하고 물로 세척한 후 건조시켰다. 이 물질을 세게 저어서 1.8리터 99%의 순수 에탄올과 350ml의 이온화되지 않은 물 그리고 40ml의 25 vol-%액체 수산화암모늄액의 혼합물내에서 서스펜딩시켰다. 이후 건조한 순수 에탄올내에서 무게가 30%인 테트라에톡시실란(Si(OC2H5)4) 용액을 10시간의 주기동안 휘저은 서스펜션에 서서히 일정하게 첨가하였다. 1시간 더 휘젖고 난 후 이 물질을 가라앉혀 상청액을 제거하고 코팅된 cBN입자를 순수한 건조 에탄올로 세척하였다. 이후 코팅된 물질을 24시간 동안 진공 오븐에서 60℃로 건조시켰다. 이후 이렇게 코팅된 물질을 800℃에 이를때까지 분당 3℃로 순수한 건조 아르곤내에서 가열하고 3시간동안 이 온도를 유지시켰다. 이어서 SEM로 검사한 결과 그릿 입자가 지배적으로 연화된 특징없는 형상의 무크랙 실리카 코팅으로 완전히 덮혔음을 알 수 있었다.
예 9
0.75 내지 1.5 미크론의 다이아몬드에 대한 예 7에서 설명한 코팅 과정을 평균 크기가 1.25미크론인 cBN미크론 분말을 코팅하는데 적용하였다. 60℃로 진공에서 24시간동안 건조후 졸-겔 코팅된 미세 분말을 3시간 동안 800℃의 아르곤내에서 열처리하였다. SEM으로 검사한 결과, 각각의 개별 cBN입자를 치밀한 실리카 코팅을 갖는 것으로 완전히 덮혔음을 알 수 있었다.
예 10
120/140 US메시 (105 내지 125㎛) 패싯된 결정 cBN 110g을 끓는 32vol-%의 염산에서 처리하고 물로 세척한 후 건조시켰다. 이후 이 물질을 입자 표면을 약간 산화시키기 위해 1시간동안 650℃의 공기중에서 가열하였다.
이후 이 cBN입자를 무수 이소-프로파놀내의, 화학식이 Zr(OC3H7)4인 지르코늄 n-프로폭사이드 용액 250ml에서 서스펜딩시켰다. 대략 100rpm으로 패들 형 스터러에 의해 기계적으로 세게 휘저음으로써 서스펜션을 유지시켰다. 용액내 지르코늄 n-프로폭사이드의 질량은 15g이었다.
이온화되지 않은 물 3.8ml를 100ml의 이소-프로파놀과 혼합하고 이 혼합물을 90분의 시간 주기동안 cBN입자의 서스펜션에 서서히 첨가하였다. 이후 3시간 더 저어서 가수분해와 중축합 반응이 완성되어 cBN입자가 코팅되게 하였다. 이후 코팅된 cBN입자를 하룻밤 가라앉히게하고 상청액을 따라내었다. 이후 코팅된 cBN입자를 순차적인 가라앉힘과 상청액따라내기를 통해 이소-프로파놀내에서 3회 세척하였다. 이후 코팅된 cBN을 주변 조건하에서 잔여 알콜을 서서히 증발시킴으로써 하룻밤동안 건조되게 하였다. 이후 이 물질을 24시간동안 60℃로 진공 오븐내에서 가열함으로써 더 건조시켰다. 주사식 전자 현미경으로 관찰한 결과각각의 cBN입자가 실질적으로 크랙없는 코팅으로 완전히 덮혔음을 알 수 있었다. 코팅은 모서리, 코너, 단차부 그리고 오목 모서리까지 미쳤다. 엑스선 회절계로 건조 코팅된 cBN을 검사한 결과 도 6(A)에 도시된 바와 같이 결정 cBN에 대응하는 날카로운 굴절선만이 관찰되었다. 이는 예상된 지르코니아 코팅이 실질적으로는 비정질임을 나타낸다.
이후 코팅되고 건조된 cBN입자 50g을 3시간 동안 475℃의 공기중에서 가열하였다. 시간당 대략 20℃의 매우 느린 가열율을 적용하였다. 이 물질의 엑스선 회절도, 즉 도 6(B)에서 지르코니아 코팅이 결정화되어 정방정계 결정구조의 미세결정 지르코니아(ZrO2)를 형성함을 보여주었다.
코팅되고 건조된 cBN의 또 다른 샘플 50g을 이 또한 매우 느린 가열율로 3시간 동안 800℃의 공기중에서 가열하였다. 엑스선 회절 검사결과 코팅이 도 6(C)에서 처럼 지르코니아의 모놀리식상(ZrO2)으로 결정화되었음을 알 수 있었다.
이러한 결정 지르코니아 코팅을 갖는 cBN은 그라인딩 휠등의 제조시 유리 결합에 덜 반응적일 것이라고 예상된다.
이것은 대안의 코팅 방법을 예증하는데, 물과 알콜 용액이 입자에 서서히 첨가되어 알콕사이드 알콜 용액내 서스펜션에서 코팅된다.
예 11
0.5 내지 1미크론(평균 입자 크기 0.7미크론)의 일반적 입자 크기를 갖는 서브 미크론 큐빅 보론 니트라이드를 예 1에 설명한 바와 같이 산으로 처리하였다. 이렇게 산처리된 cBN분말 34.0g을 순수 에탄올 2020ml와 이온화되지 않은 물 42ml에서 서스펜딩시켰다. 이러한 cBN 서스펜션을 20분동안 초음파 프로브로 처리하여 입자 응고를 제거하였고, 이어서 패들형 스터러로 기계적으로 세게 휘저었다.
화학식이 Zr[O(CH2)2CH3]4인 지르코늄(IV) n-프로폭사이드(n-포로파놀이 70% w/w) 19.8g을 건조 에탄올 120ml에서 용해하였다. 알콕사이드 용액을 3시간동안 액적식으로 실온에서 휘저은 cBN서스펜션에 첨가하고 알콕사이드의 첨가후 1.5시간 더 휘젖었다. 코팅된 cBN서스펜션을 실온에서 하룻밤두었다. 지르코늄 옥사이드가 코팅된 cBN을 순수 에탄올로 3회 세척하고 600 내지 390mbar사이의 진공하에서 70 내지 80℃의 온도로 로타베이퍼 건조하였다. 생성된 분말을 이틀동안 60℃의 진공 오븐에서 더 건조하였다. 이 건조된 분말을 주사식 전자 현미경으로 조사하였고 cBN입자가 잘 코팅되었음을 알 수 있었다.
이어서 이렇게 건조된 분말을 3시간동안 600℃의 고정 공기중에서 열처리하였다. 사용된 가열율은 분당 5℃였다. 열처리된 분말을 엑스선 회절 분석함으로써 상기 코팅이 테트라고날 지르코늄 옥사이드(ZrO2)임을 알 수 있었다.
TEM현미경을 통해 서브미크론 cBN입자 표면상의 코팅은 대략 5nm직경의 나노 크기의 입자로 구성됨을 알 수 있었다.
예 12
0.5 내지 1 미크론의 입자 크기(평균 입자 크기는 0.7미크론)를 가진 서브 미크론 큐빅 보론 니트라이드를 예 1에서와 같이 산처리하였다. 이 분말 25g을 순수 에탄올 1.5리터와 이온화되지 않은 물 30ml에서 서스펜딩하고 25분 동안 초음파 프로빙처리하였다. 별개의 비이커에서 0.483g의 이트륨 니트레이트 헥사하이드레이트, Y(NO3)36H2O를 순수 에탄올 50ml에서 용해시키고 이어서 화학식이 Zr[O(CH2)2CH3]4인 지르코늄(IV) n-프로폭사이드 13.9g을 첨가하고 순수 에탄올 50ml를 첨가하였다. 후자의 비이커의 내용물을 유리막대로 휘젖고 분별 깔때기에서 이 내용물을 흔들어 더 섞었다. 휘저은 cBN서스펜션에 이트륨 니트라이드 헥사하이드레이트-지르코늄(IV) n-프로폭사이드 용액 혼합물을 2시간의 주기동안 실온에서 액적식으로 첨가하였다. 첨가후 이 용액을 1시간 10분동안 기계적으로 더 휘저었다. 이후 이 용액을 실온에서 하룻밤두었다. 생성된 복수의 코팅된 입자는 하룻밤 둔 후에 매우 점성이 높은 겔이 형성되었음이 발견되었다. 총 48시간 둔 후 졸-겔을 400mbar의 진공과 70 내지 80℃사이의 온도로 로타베이퍼 건조시켰다.
이 분말을 이틀동안 60℃의 진공 오븐에서 더 건조시켰다. 이후 건조된 지르코늄 옥사이드가 코팅된 cBN 분말을 3시간동안 600℃의 고정 공기중에서 열처리하였다. 분당 5℃의 가열율을 사용하였다. 엑스선 회절 분석결과 생성된 분말은 화학량론 ZrO1.99를 갖는 테트라고날 지르코니아로 코팅된 cBN으로 구성됨을 알 수 있었다. TEM현미경으로 보면 4 내지 5nm크기의 지르코니아 그레인을 볼 수 있었다.
예 13
120/140 US메시 (105 내지 125미크론) 패싯된 결정 cBN 12g을 표면 산화를 위해 650℃의 공기중에서 가열하였다. 이후 이 물질을 이온화되지 않은 물 22ml가 첨가된 순수한 이소-프로파놀 200ml에서 서스펜딩시켰다. 서스펜션은 가열하여 환류액하에서 50℃로 유지시켰다.
무수 이소-프로파놀 50ml내에서, 화학식이 Al(OC4H9)3인 알루미늄 세크 부톡사이드 10g의 용액을 이 서스펜션에 1시간 주기로 서서히 첨가하였다. 이 서스펜션을 2시간 더 젖고, 이 때 55%의 질산 1ml를 첨가하고 서스펜션을 1시간 더 저었다. 이후 미립자 물질을 가라앉히고 이소-프로파놀로 세척한후, 주변 조건하에서 하룻밤 천천히 건조시켰다. 마지막으로, 코팅된 cBN을 60℃로 24시간 동안 진공 오븐내에서 건조시켰다. SEM으로 검사한 결과 cBN입자가 실질적으로 알루미늄 옥사이드 화합물의 얇은 코팅으로 덮혀있음을 알 수 있었다.
이러한 코팅은 대략 1150℃이상의 온도에서 소위 α-Al2O3가 생성될때까지, 400℃ 내지 1200℃사이의, 다양한 범위의 온도로 공기중에서 가열함으로써 일련의 소위 일시적 알루미나 구조로 변화시킬 수 있다고 예상된다.
예 14
예 4에서 설명된 것과 같이 0.75 내지 1.5 미크론의 일반적 입자 크기 범위를 갖는 1미크론의 합성 다이아몬드 분말을 산세척하였다. 다이아몬드 분말 20g을 순수한 이소 프로파놀 258ml와 이온화되지 않은 물 175ml로 구성되는 용액에서 서스펜딩하였다. 이 서스펜션을 리플럭싱 유닛에서 60℃로 가열하고 대략 100rpm으로 패들형 스터러로 기계적으로 휘젖었다. 화학식 AlO3C12H27을 가진 알루미늄 세크-부톡사이드 24g을 무수 이소프로파놀 100ml에 용해하고 1시간 45분동안 다이아몬드 서스펜션을 액적식으로 휘젖었다. 알콕사이드의 첨가후 서스펜션을 1시간 15분동안 60℃에서 계속 휘저었다. 이후 대략 1ml의 염산(32%)을 가열된 서스펜션에 첨가하고 다시 80℃로 가열하고 온도를 유지하면서 1시간 더 휘저었다. 이후 서스펜션을 실온으로 냉각되도록 하여 실온에서 하룻밤 두었다. 이후 서스펜션은 80℃의 온도와 400mbar의 진공에서 로터베이퍼로 건조하였다.
이틀동안 60℃의 진공 오븐내에서 알루미늄 화합물이 코팅된 다이아몬드를 더 건조하였다. SEM분석결과 다이아몬드 입자가 알루미늄 옥사이드 화합물로 코팅되었음을 알 수 있었다.
이후 이 분말은 3시간 동안 정지 공기중에서 400℃로 열처리하였다. 분당 5℃의, 가열율을 사용하였다. 엑스선 회절 분석결과 이러한 열처리후 다이아몬드의 코팅은 여전히 지배적으로 비정질상태임을 알 수 있었다. 이는 TEM분석에 의해서 확인되었다.
예 15
120/140 US 메시(105 내지 125미크론), 잘 패싯된, 대개 옥타헤드랄 구조의 합성 다이아몬드 12g을 표면 산화를 생성하기 위해 1시간동안 500℃로 가열하였다. 이 다이아몬드를 이온화되지 않은 물 20ml가 첨가된 순수 에탄올 200ml내에서 서스펜딩시켰다. 서스펜션을 휘저음으로써 유지시켰다.
이후 순수한 무수 에탄올 50ml내에 화학식이 W(OC2H5)5인 5.1g 텅스텐 에톡사이드 용액을 1시간 주기 동안 액적식으로 휘저은 서스펜션에 서서히 첨가하였다. 가수분해와 중축합 반응이 완료되도록 서스펜션을 1시간 더 저었다. 반복된 가라앉힘, 상청액 걸러내기 그리고 순수 에탄올로 세척한 후 다이아몬드 입자를 자체 증발로 건조시키고 60℃의 진공 오븐에서 처리하였다. SEM 및 EDS로 분석한 결과 각각의 다이아몬드 결정이 텅스텐 옥사이드(WO3)일 것으로 예상된 텅스텐과 산소의 화합물의 얇은 코팅으로 고르게 덮혔음을 알 수 있었다. 그 두께는 대략 0.25㎛로 추산되었다.
이후 코팅된 다이아몬드 샘플을 1시간 동안 550℃의 온도로 수소 분위기하에서 가열하였다. SEM으로 검사한 결과 텅스텐 옥사이드 코팅이 텅스텐 금속으로 환원되어 대략 100nm이하의, 이러한 금속의 매우 미세한 입자 또는 섬(island)의 분산을 형성하였음을 알 수 있었다. 이 경우에 WO3코팅은 금속으로의 환원에 대하여 텅스텐 코팅의 완전한 커버리지를 제공하기에는 량이 불충분하였음을 결론지을 수 있다.
대략 1㎛이상의 WO3코팅 두께는 이러한 크기의 다이아몬드 입자에 완전한 텅스텐 금속 코팅을 생성하는데 필요하다고 예상된다. 이것은 본 예의 상세한 설명을 적당히 채택함으로써 가능하다.

Claims (38)

  1. 옥사이드 물질과 화학 결합을 형성하는 유리화면을 갖는 복수의 초경도 연마 입자를 제공하는 단계,
    옥사이드 전구물질로 상기 초경도 연마 입자를 각기 코팅하는 단계, 및
    상기 코팅을 건조하고 정화하기 위하여 상기 코팅된 초경도 연마 입자를 열처리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 초경도 연마 입자가 다이아몬드, 큐빅 보론 니트라이드, 또는 이들의 조합이고,
    상기 옥사이드 전구물질이 비정질 또는 나노-결정 옥사이드, 히드록시드, 또는 옥소-히드록시드인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 옥사이드 전구물질을 상기 옥사이드 전구물질의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 또는 카보니트라이드, 또는 상기 옥사이드 전구물질의 기본 형태, 또는 그 조합으로 변환하여 변환된 옥사이드 전구물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 초경도 연마 입자는 각기 그 표면이 유리화되도록 표면 처리 공정으로 처리되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 변환된 옥사이드 전구물질은 미크론, 서브 미크론 또는 나노 그레인 크기의 상기 옥사이드 전구물질, 또는 기본적 옥사이드 전구물질, 또는 그 조합의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드, 및 카보니트라이드에서 선택된 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 변환된 옥사이드 전구물질은 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 및 텅스텐, 및 몰리브덴과 텅스텐의 기본 형태의 옥사이드, 니트라이드, 카바이드, 옥시니트라이드, 옥시카바이드 및 카보니트라이드 및 이러한 물질의 조합에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 변환된 옥사이드 전구물질은 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 및 텅스텐의 나노 그레인 크기의 화합물 및 이러한 물질의 조합인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 변환된 옥사이드 전구물질은 텅스텐, 몰리브덴 또는 이러한 물질의 조합 또는 합금의 나노 그레인 크기의 기본 형태인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 초경도 연마 입자는 액체 매질내에서 서스펜딩되고 화학 반응제가 도입되어 상기 초경도 연마 입자의 표면에 각기 결합되어 상기 초경도 연마 입자를 코팅하는 상기 옥사이드 전구물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 화학 반응제는 알콜내에 있는 적어도 하나의 알콕사이드 또는 상기 알콕사이드의 용액인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 액체 매질은 물과 알콜의 일 분취량인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 화학 반응제는 물과 알콜의 일 분취량인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 액체 매질은 알콜내 적어도 하나의 알콕사이드 또는 알콕사이드 용액인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 알콕사이드는 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄 및 이트륨로부터 선택된 원소의 알콕사이드인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 알콕사이드는 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄 및 이트륨로부터 선택된 원소의 알콕사이드인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 바나듐, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄 및 이트륨의 알콕사이드로부터 선택되는 두개 이상의 알콕사이드가 액체 매질에 도입되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 액체 매질은 알콜 용액 내의 두개 이상의 알콕사이드를 포함하고,
    상기 알콕사이드는 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄, 및 이트륨에서 선택된 원소의 알콕사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 화학 반응제 또는 액체 매질은, 알루미늄, 티타늄, 실리콘, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄, 및 이트륨 중 두개 이상을 포함하는 혼합 알콕사이드 화합물 또는 복합체의 용액인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 알콜은 상기 알콕사이드와 같은 알킬기를 갖는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 옥사이드 전구물질 코팅은 미세 다공성인 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 미세 다공성 비정질 코팅의 고 표면 영역에 부착된 휘발성물질 및 원하지 않는 화학종을 제거하기 위해 공기, 진공 또는 불활성 가스내에서 온도 조절가능하게 가열처리하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 코팅을 결정화하여 미세하게 그레인되거나 나노 크기로 그레인된 옥사이드 세라믹스를 형성하기 위해 더 열처리되거나 하소 처리하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 코팅을 유리화하여 유리를 형성하도록 더 열처리하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 코팅 물질을 무산소 세라믹스 또는 유리로 변화시키기 위해 반응성 가스내에서 온도 조절가능한 반응 처리하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 니트라이드는 상기 코팅을 암모니아 가스로 반응시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 카바이드는 탄소를 포함한 가스 및 수소의 혼합물을 반응시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 카바이드는 메탄 또는 에탄 및 수소의 혼합물내에서 상기 코팅을 반응시킴으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  27. 제 19 항에 있어서, 상기 코팅된 초경도 연마 입자는 상기 코팅 물질을 옥시니트라이드 또는 옥시카바이드 세라믹스 또는 유리로 변화시키기 위해 반응성 가스내에서 온도 조절가능한 반응처리를 하는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 옥사이드 코팅은 수소에 의해 환원될 수 있고 마이크로 또는 나노 크기의 엘리먼트 또는 금속으로 변화되는 것을 특징으로 하는 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 의한 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법에 의하여 제조되는 코팅된 초경도 연마 입자 물질로서,
    티타늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 몰리브덴, 및 텅스텐의 니트라이드, 또는 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 몰리브덴 및 텅스텐의 카바이드로부터 선택된 코팅을 갖는 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드 입자를 포함하고,
    상기 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드 입자는 서브 미크론 또는 나노 크기인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  30. 제 1 항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 의한 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법에 의하여 제조되는 코팅된 초경도 연마 입자 물질로서,
    아나타제 상의 티타니아, 루틸 상의 티타니아, 테트라고날 지르코니아, 모놀리식 지르코니아, 이트리아 또는 마그네시아로 안정화된 지르코니아, 알루미나의 일시적 구조 및 알파 상, 및 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 하프늄, 몰리브덴 및 텅스텐의 옥사이드에서 선택된 코팅을 갖는 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  31. 제 1 항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 의한 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법에 의하여 제조되는 코팅된 초경도 연마 입자 물질로서,
    실리카 유리로 코팅된 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드는 미크론, 서브미크론 또는 나노 크기인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드는 미크론, 서브미크론 또는 나노 크기인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  34. 제 1 항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 의한 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법에 의하여 제조되는 코팅된 초경도 연마 입자 물질로서,
    티타늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 알루미늄, 실리콘, 몰리브덴 및 텅스텐의 옥사이드, 또는 티타늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨 및 몰리브덴의 니트라이드 또는 카바이드, 또는 몰리브덴 또는 텅스텐 금속으로 코팅된 미크론, 서브미크론, 또는 나노 크기의 다이아몬드 또는 큐빅 보론 니트라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  35. 제 30 항에 있어서, 상기 코팅의 두께는 2미크론 미만인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 코팅의 두께는 2미크론 미만인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 코팅의 두께는 2미크론 미만인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경도 연마 입자 물질.
  38. 삭제
KR1020077005848A 2004-09-23 2005-09-21 코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법 KR101267679B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA200407715 2004-09-23
ZA2004/7715 2004-09-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070057176A KR20070057176A (ko) 2007-06-04
KR101267679B1 true KR101267679B1 (ko) 2013-05-23

Family

ID=35448358

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077005849A KR20070083557A (ko) 2004-09-23 2005-09-21 다결정 연마 물질 및 그 제조방법
KR1020077005848A KR101267679B1 (ko) 2004-09-23 2005-09-21 코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077005849A KR20070083557A (ko) 2004-09-23 2005-09-21 다결정 연마 물질 및 그 제조방법

Country Status (13)

Country Link
US (2) US8118896B2 (ko)
EP (2) EP1794251B8 (ko)
JP (4) JP5070056B2 (ko)
KR (2) KR20070083557A (ko)
CN (2) CN1954042B (ko)
AU (2) AU2005286166B2 (ko)
CA (2) CA2564741C (ko)
MX (2) MXPA06012366A (ko)
NO (2) NO20064589L (ko)
PL (1) PL1794252T3 (ko)
RU (2) RU2404021C2 (ko)
WO (2) WO2006032982A1 (ko)
ZA (2) ZA200609062B (ko)

Families Citing this family (142)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7913779B2 (en) 2005-11-10 2011-03-29 Baker Hughes Incorporated Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits
WO2007088461A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-09 Element Six (Production) (Proprietary) Limited Glass coated hard and ultra-hard abrasive particles and a method of making them
US7841428B2 (en) 2006-02-10 2010-11-30 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond apparatuses and methods of manufacture
KR101410154B1 (ko) 2006-03-29 2014-06-19 엘리먼트 씩스 (프로덕션) (피티와이) 리미티드 다결정성 연마 컴팩트
US20100009839A1 (en) * 2006-06-09 2010-01-14 Antionette Can Ultrahard Composite Materials
KR20090023474A (ko) * 2006-06-09 2009-03-04 엘리먼트 씩스 (프로덕션) (피티와이) 리미티드 초경질 복합체
WO2007148214A2 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Element Six (Production) (Pty) Ltd Transformation toughened ultrahard composite materials
US7516804B2 (en) 2006-07-31 2009-04-14 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond element comprising ultra-dispersed diamond grain structures and applications utilizing same
JP4854445B2 (ja) * 2006-09-25 2012-01-18 三菱マテリアル株式会社 Ｃｍｐコンディショナおよびその製造方法
US8147574B2 (en) * 2006-11-21 2012-04-03 Charles Stephan Montross Material containing diamond and an intermetallic compound
CN100478412C (zh) * 2007-02-06 2009-04-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种蓝宝石衬底化学机械抛光浆液
EP2132002B1 (en) * 2007-03-14 2012-07-25 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Bonded abrasive article and method of making
JP5150931B2 (ja) * 2008-02-05 2013-02-27 三菱マテリアル株式会社 薄刃ブレードおよびその製造方法
US9555387B2 (en) 2008-02-14 2017-01-31 Element Six Limited Method for manufacturing encapsulated superhard material
CN101910354B (zh) * 2008-02-14 2013-10-16 六号元素有限公司 制造包封的超硬材料的方法
FR2928916B1 (fr) * 2008-03-21 2011-11-18 Saint Gobain Ct Recherches Grains fondus et revetus de silice
US7842111B1 (en) 2008-04-29 2010-11-30 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compacts, methods of fabricating same, and applications using same
US8986408B1 (en) 2008-04-29 2015-03-24 Us Synthetic Corporation Methods of fabricating polycrystalline diamond products using a selected amount of graphite particles
TWI388401B (en) * 2008-07-30 2013-03-11 Polycrystalline aluminum-containing grits and associated methods
GB0815229D0 (en) 2008-08-21 2008-09-24 Element Six Production Pty Ltd Polycrystalline diamond abrasive compact
US9315881B2 (en) 2008-10-03 2016-04-19 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond, polycrystalline diamond compacts, methods of making same, and applications
US8297382B2 (en) 2008-10-03 2012-10-30 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compacts, method of fabricating same, and various applications
US7866418B2 (en) 2008-10-03 2011-01-11 Us Synthetic Corporation Rotary drill bit including polycrystalline diamond cutting elements
GB0823328D0 (en) 2008-12-22 2009-01-28 Element Six Production Pty Ltd Ultra hard/hard composite materials
GB0902230D0 (en) 2009-02-11 2009-03-25 Element Six Production Pty Ltd Polycrystalline super-hard element
GB0902232D0 (en) 2009-02-11 2009-03-25 Element Six Production Pty Ltd Method of coating carbon body
US8074748B1 (en) 2009-02-20 2011-12-13 Us Synthetic Corporation Thermally-stable polycrystalline diamond element and compact, and applications therefor such as drill bits
US8069937B2 (en) * 2009-02-26 2011-12-06 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compact including a cemented tungsten carbide substrate that is substantially free of tungsten carbide grains exhibiting abnormal grain growth and applications therefor
GB0903822D0 (en) 2009-03-06 2009-04-22 Element Six Ltd Polycrystalline diamond body
US8662209B2 (en) * 2009-03-27 2014-03-04 Varel International, Ind., L.P. Backfilled polycrystalline diamond cutter with high thermal conductivity
US8365846B2 (en) * 2009-03-27 2013-02-05 Varel International, Ind., L.P. Polycrystalline diamond cutter with high thermal conductivity
GB0909350D0 (en) 2009-06-01 2009-07-15 Element Six Production Pty Ltd Ploycrystalline diamond material and method of making same
US8490721B2 (en) 2009-06-02 2013-07-23 Element Six Abrasives S.A. Polycrystalline diamond
US20110024201A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Danny Eugene Scott Polycrystalline diamond composite compact elements and tools incorporating same
GB0913304D0 (en) 2009-07-31 2009-09-02 Element Six Ltd Polycrystalline diamond composite compact elements and tools incorporating same
US8800693B2 (en) 2010-11-08 2014-08-12 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline compacts including nanoparticulate inclusions, cutting elements and earth-boring tools including such compacts, and methods of forming same
WO2011017649A2 (en) 2009-08-07 2011-02-10 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline compacts including in-situ nucleated grains earth-boring tools including such compacts, and methods of forming such compacts and tools
US8727042B2 (en) 2009-09-11 2014-05-20 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline compacts having material disposed in interstitial spaces therein, and cutting elements including such compacts
US20110061944A1 (en) 2009-09-11 2011-03-17 Danny Eugene Scott Polycrystalline diamond composite compact
GB0915971D0 (en) 2009-09-11 2009-10-28 Element Six Ltd Polycrysalline diamond composite compact elements, tools incorporating same, method for making same and method for using same
CA2777110C (en) 2009-10-15 2014-12-16 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline compacts including nanoparticulate inclusions, cutting elements and earth-boring tools including such compacts, and methods of forming such compacts
EP2513013A1 (en) * 2009-12-16 2012-10-24 Smith International, Inc. Thermally stable diamond bonded materials and compacts
GB201000872D0 (en) 2010-01-20 2010-03-10 Element Six Production Pty Ltd A method for making a superhard tip, superhard tips and tools comprising same
GB201002375D0 (en) 2010-02-12 2010-03-31 Element Six Production Pty Ltd A superhard tip, method for making same and tool comprising same
SA111320374B1 (ar) 2010-04-14 2015-08-10 بيكر هوغيس انكوبوريتد طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو
US8974562B2 (en) * 2010-04-14 2015-03-10 Baker Hughes Incorporated Method of making a diamond particle suspension and method of making a polycrystalline diamond article therefrom
US10005672B2 (en) 2010-04-14 2018-06-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method of forming particles comprising carbon and articles therefrom
US9309582B2 (en) 2011-09-16 2016-04-12 Baker Hughes Incorporated Methods of fabricating polycrystalline diamond, and cutting elements and earth-boring tools comprising polycrystalline diamond
US9205531B2 (en) 2011-09-16 2015-12-08 Baker Hughes Incorporated Methods of fabricating polycrystalline diamond, and cutting elements and earth-boring tools comprising polycrystalline diamond
US9776151B2 (en) 2010-04-14 2017-10-03 Baker Hughes Incorporated Method of preparing polycrystalline diamond from derivatized nanodiamond
US9079295B2 (en) * 2010-04-14 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Diamond particle mixture
US20110315046A1 (en) * 2010-06-28 2011-12-29 Paul Sheedy Method for fabricating composite powders
US20110319252A1 (en) * 2010-06-28 2011-12-29 Schmidt Wayde R Composite powders
JP5565694B2 (ja) * 2010-08-09 2014-08-06 独立行政法人物質・材料研究機構 窒化ホウ素ナノチューブ誘導体、その分散液、及び該窒化ホウ素ナノチューブ誘導体の製造方法
WO2012033930A2 (en) 2010-09-08 2012-03-15 Smith International, Inc. Edm cuttable, high cbn content solid pcbn compact
IE86959B1 (en) * 2010-11-29 2019-02-20 Element Six Ltd Fabrication of ultrafine polycrystalline diamond with nano-sized grain growth inhibitor
CN103459351B (zh) * 2010-12-28 2015-11-25 维尔科材料有限公司 基于碳化硼的材料和其制造工艺
US8727046B2 (en) 2011-04-15 2014-05-20 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compacts including at least one transition layer and methods for stress management in polycrsystalline diamond compacts
US10639768B2 (en) * 2011-05-27 2020-05-05 P&S Global Holdings Llc Multi-layer coating with cubic boron nitride particles
GB201108967D0 (en) * 2011-05-27 2011-07-13 Element Six Ltd Superhard structure, tool element and method of making same
GB201109864D0 (en) 2011-06-13 2011-07-27 Element Six Ltd Blank bodies for drill tips and methods for making same
US8974561B2 (en) * 2011-09-30 2015-03-10 Hoya Corporation Manufacturing method of glass substrate for magnetic disk, magnetic disk, and magnetic recording / reproducing device
TW201323154A (zh) * 2011-12-15 2013-06-16 Ying-Tung Chen 具有磨粒的產品及其製法
GB201121673D0 (en) 2011-12-16 2012-01-25 Element Six Gmbh Polycrystalline diamond composite compact elements and methods of making and using same
FR2986166B1 (fr) * 2012-01-31 2014-03-14 Univ Claude Bernard Lyon Procede de preparation de particules de nitrure de bore hexagonal sur lesquelles sont fixees, selon des liaisons stables, des nanoparticules metalliques
US8916483B2 (en) * 2012-03-09 2014-12-23 Soitec Methods of forming semiconductor structures including III-V semiconductor material using substrates comprising molybdenum
US9321187B2 (en) 2012-07-31 2016-04-26 Verco Materials, Llc Process for fabrication of high-hardness, fine-grained, complex-shaped silicon carbide articles
JP2014069308A (ja) * 2012-09-27 2014-04-21 Tadamasa Fujimura 研磨材。
JP6820657B2 (ja) * 2012-10-03 2021-01-27 ダイヤモンド イノヴェーションズ インコーポレイテッド 固有の形態を有する立方晶窒化ホウ素粒子
KR101736085B1 (ko) * 2012-10-15 2017-05-16 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 특정한 형태들을 가진 연마 입자들 및 이러한 입자들을 형성하는 방법들
GB201219642D0 (en) * 2012-11-01 2012-12-12 Norwegian Univ Sci & Tech Ntnu Thermal spraying of ceramic materials
GB2507568A (en) 2012-11-05 2014-05-07 Element Six Abrasives Sa A chamfered pcd cutter or shear bit
GB201222383D0 (en) * 2012-12-12 2013-01-23 Element Six Abrasives Sa Diamond grains, method for making same and mixture comprising same
GB201305871D0 (en) * 2013-03-31 2013-05-15 Element Six Abrasives Sa Superhard constructions & methods of making same
US9110230B2 (en) 2013-05-07 2015-08-18 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9684097B2 (en) 2013-05-07 2017-06-20 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9703011B2 (en) 2013-05-07 2017-07-11 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with a gradient layer
US9366784B2 (en) 2013-05-07 2016-06-14 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US9359261B2 (en) 2013-05-07 2016-06-07 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
GB201311849D0 (en) * 2013-07-02 2013-08-14 Element Six Ltd Super-hard constructions and methods for making and processing same
KR101350294B1 (ko) * 2013-07-12 2014-01-13 주식회사 펨빅스 균열이 없는 금속산화물 막 구조물
JP5784679B2 (ja) * 2013-08-12 2015-09-24 エレメント シックス アブラシヴェス エス．エー． 多結晶質研磨材料成形体
US10160688B2 (en) 2013-09-13 2018-12-25 Corning Incorporated Fracture-resistant layered-substrates and articles including the same
WO2015091635A1 (en) 2013-12-17 2015-06-25 Element Six Limited Polycrystalline super hard construction & method of making
CN104746058B (zh) * 2013-12-27 2017-10-27 北京有色金属研究总院 一种包覆钨钼纳米膜层的金刚石及其制备方法
AR099053A1 (es) * 2014-01-10 2016-06-29 Esco Corp Partículas de desgaste encapsuladas
CN103770025A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 当涂县南方红月磨具磨料有限公司 一种耐高温陶瓷cbn砂轮
CN103921222B (zh) * 2014-04-21 2016-04-13 湖南大学 一种微小直径金刚石微粉砂轮的低温制备方法
US11267973B2 (en) 2014-05-12 2022-03-08 Corning Incorporated Durable anti-reflective articles
US9335444B2 (en) 2014-05-12 2016-05-10 Corning Incorporated Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
CN104030690B (zh) * 2014-06-09 2015-10-07 河海大学 一种氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料的制备方法
CN104072138B (zh) * 2014-06-18 2015-10-28 河海大学 一种碳化钨-立方氮化硼复合材料及其制备方法
CN104030258B (zh) * 2014-06-30 2016-04-06 东北大学 一种纳米SiO2膜包裹微米cBN颗粒的制备方法
GB201411676D0 (en) 2014-07-01 2014-08-13 Element Six Abrasives Sa Superhard constructions & methods of making same
KR102347861B1 (ko) * 2014-07-01 2022-01-05 다이아몬드 이노베이션즈, 인크. 유리 코팅된 cbn 연마제 및 이들의 제조 방법
US9790593B2 (en) 2014-08-01 2017-10-17 Corning Incorporated Scratch-resistant materials and articles including the same
CN107532458A (zh) * 2015-02-28 2018-01-02 第六元素（英国）有限公司 超硬结构及其制造方法
GB201503976D0 (en) * 2015-03-09 2015-04-22 Element Six Abrasives Sa Polycrystalline abrasive constructions
CN105038699A (zh) * 2015-06-18 2015-11-11 和县科嘉阀门铸造有限公司 一种阀门抛砂处理用纳米碳化钽复合砂料
US20170066110A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-09 Baker Hughes Incorporated Polycrystalline diamond, methods of forming same, cutting elements, and earth-boring tools
TWI744249B (zh) 2015-09-14 2021-11-01 美商康寧公司 高光穿透與抗刮抗反射物件
CN105349869B (zh) * 2015-10-15 2017-03-29 河北友金冶金材料有限公司 氮化铝镍合金及其生产方法
CN105238354B (zh) * 2015-11-04 2019-01-01 华侨大学 一种硬核软壳复合磨料及其制备方法和应用
CN105479300B (zh) * 2015-11-20 2017-11-10 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 镍基高温合金涡轮导向叶片深窄圆弧槽加工方法
GB2545026A (en) * 2015-12-04 2017-06-07 Jean Boulle Luxury Paint Ltd Reflective coating
JP7028403B2 (ja) * 2015-12-07 2022-03-02 アイエイチアイ ベルネックス アーゲー コーティングされた押出工具
CN105368398A (zh) * 2015-12-28 2016-03-02 祝世连 Led蓝宝石衬底加工用新型金刚石磨料及其制备方法
US10287824B2 (en) 2016-03-04 2019-05-14 Baker Hughes Incorporated Methods of forming polycrystalline diamond
GB201609672D0 (en) 2016-06-02 2016-07-20 Element Six Uk Ltd Sintered polycrystalline cubic boron nitride material
CN106514500B (zh) * 2016-10-31 2018-11-13 佛山市锐研磨料磨具有限公司 超涂层砂带及其制造方法
JP2018079552A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 株式会社クリスタル光学 砥粒、電着工具および砥粒の製造方法
CN106625197B (zh) * 2016-12-26 2019-04-09 银川市恒益达机械有限公司 含钒和锆元素的珩磨油石及其制备方法
CN108251056A (zh) 2016-12-29 2018-07-06 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 研磨颗粒、固定研磨制品以及形成该固定研磨制品的方法
GB201622472D0 (en) 2016-12-31 2017-02-15 Element Six (Uk) Ltd Superhard constructions & methods of making same
US11396688B2 (en) 2017-05-12 2022-07-26 Baker Hughes Holdings Llc Cutting elements, and related structures and earth-boring tools
US11292750B2 (en) 2017-05-12 2022-04-05 Baker Hughes Holdings Llc Cutting elements and structures
CN109015114B (zh) * 2017-06-09 2020-11-06 蓝思科技（长沙）有限公司 一种含盲孔的3d玻璃产品的加工方法
GB201711417D0 (en) 2017-07-17 2017-08-30 Element Six (Uk) Ltd Polycrystalline diamond composite compact elements and methods of making and using same
KR102554674B1 (ko) * 2018-02-08 2023-07-11 스미토모덴키고교가부시키가이샤 초지립 및 초지립 휠
CN108422335B (zh) * 2018-04-17 2020-11-06 重庆强泰砂轮制造有限公司 一种强度高的砂轮及其制备方法和应用
EP3785852A4 (en) * 2018-04-27 2022-01-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. POLYCRYSTALLINE ABRASIVE GRITS AND ABRASIVE DISC WITH THEM
US11536091B2 (en) 2018-05-30 2022-12-27 Baker Hughes Holding LLC Cutting elements, and related earth-boring tools and methods
CN108857867B (zh) * 2018-06-05 2020-09-25 黄文魁 金刚石研磨垫及其制备工艺
CN114085038A (zh) 2018-08-17 2022-02-25 康宁股份有限公司 具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品
CA3113924A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Fujimi Incorporated Coated silicon carbide particle powder
CN109777352B (zh) * 2019-02-25 2020-06-30 清华大学 超耐磨二维复合材料及其制备方法
WO2021025015A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 住友電気工業株式会社 被覆超砥粒、砥粒、及びホイール
JP6964821B2 (ja) * 2019-08-06 2021-11-10 住友電気工業株式会社 超砥粒、及び超砥粒ホイール
CN110802052A (zh) * 2019-10-14 2020-02-18 江苏吉星新材料有限公司 一种蓝宝石衬底粗糙表面碳化硼的去除方法
CN110643327A (zh) * 2019-10-17 2020-01-03 江苏吉星新材料有限公司 一种蓝宝石晶片研磨液的制备方法
US11866372B2 (en) 2020-05-28 2024-01-09 Saudi Arabian Oil Company Bn) drilling tools made of wurtzite boron nitride (W-BN)
US20220042172A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for atomic layer deposition of rare-earth oxides on optical grade materials for laser gain media
CN112427278A (zh) * 2020-11-12 2021-03-02 金铎禹辰(嘉兴)环保科技有限责任公司 一种金刚石抗菌涂层技术
US11846151B2 (en) 2021-03-09 2023-12-19 Saudi Arabian Oil Company Repairing a cased wellbore
CN113319742B (zh) * 2021-06-09 2023-08-01 江苏锋芒复合材料科技集团有限公司 一种具有磨削与抛光功能磨料的制备方法
CN113444490B (zh) * 2021-06-25 2022-08-26 郑州益奇超硬材料有限公司 多晶立方氮化硼磨料及其制备方法
US11624265B1 (en) 2021-11-12 2023-04-11 Saudi Arabian Oil Company Cutting pipes in wellbores using downhole autonomous jet cutting tools
CN114426809A (zh) * 2022-02-17 2022-05-03 上海映智研磨材料有限公司 氧化硅改性纳米金刚石磨粒及其制备方法和应用
CN115070626B (zh) * 2022-06-16 2023-08-25 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 一种超精密磨削砂轮及其制造方法
WO2024034076A1 (ja) * 2022-08-10 2024-02-15 住友電気工業株式会社 超砥粒および砥石
CN115627153A (zh) * 2022-10-19 2023-01-20 中国兵器科学研究院宁波分院 一种碳化硼陶瓷球用水基研磨液及其制备方法
CN116120895A (zh) * 2022-12-28 2023-05-16 河南创研新材料科技有限公司 一种氧化铝-金刚石复合微球粉体的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000501135A (ja) 1995-11-28 2000-02-02 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー 金属炭化物被膜または金属窒化物被膜を上に有するアルミナ砥粒の製造方法
KR100260367B1 (ko) 1991-03-14 2000-12-01 제이 엘. 차스킨 멀티그레인 연마 입자

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492100A (en) 1966-11-25 1970-01-27 Centre Nat Rech Scient Process for obtaining simple and mixed carbonitrides and oxycarbonitrides of transition metals and new metallic carbonitrides and oxycarbonitrides containing such metals
GB1318467A (en) 1970-09-08 1973-05-31 Hollandse Metallurg Ind Billit Methods of preparation of a material containing vanadium carbonitride and or vanadium nitride
US4011064A (en) * 1975-07-28 1977-03-08 General Electric Company Modifying the surface of cubic boron nitride particles
RU961281C (ru) 1980-11-18 1993-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов Способ получени поликристаллического алмазсодержащего материала
ZA82762B (en) * 1981-04-01 1983-01-26 Gen Electric Randomly-oriented polycrystalline silicon carbide coatings for abrasive grains
US4339281A (en) * 1981-08-20 1982-07-13 Rca Corporation Shank diamond cleaning
JPS62263991A (ja) 1986-05-07 1987-11-16 Adachi Shin Sangyo Kk 鍍金物製造法
US4855264A (en) * 1986-11-20 1989-08-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Aluminum oxide/aluminum oxynitride/group IVB metal nitride abrasive particles derived from a sol-gel process
US4957886A (en) * 1986-11-20 1990-09-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Aluminum oxide/aluminum oxynitride/group IVB metal nitride abrasive particles derived from a sol-gel process
US5238669A (en) * 1988-08-31 1993-08-24 Sullivan Thomas M Production of ultrastructural ceramics by supercritical processing of the ceramic precursor
US5103598A (en) * 1989-04-28 1992-04-14 Norton Company Coated abrasive material containing abrasive filaments
US4951427A (en) 1989-05-30 1990-08-28 General Electric Company Refractory metal oxide coated abrasives and grinding wheels made therefrom
JPH033776A (ja) 1989-05-30 1991-01-09 Noritake Co Ltd 窒化物被覆砥粒の製法
US5104422A (en) * 1989-05-30 1992-04-14 General Electric Company Refractory metal oxide coated abrasives and grinding wheels made therefrom
US5015265A (en) * 1989-06-14 1991-05-14 General Electric Company Process for making cubic boron nitride from coated hexagonal boron nitride, and abrasive particles and articles made therefrom
JPH0324185A (ja) 1989-06-22 1991-02-01 Toshiba Tungaloy Co Ltd ウイスカー被覆ダイヤモンド及びその製造方法
JPH04202490A (ja) 1990-11-30 1992-07-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆ダイヤモンド砥粒
US5106392A (en) * 1991-03-14 1992-04-21 General Electric Company Multigrain abrasive particles
US5213591A (en) * 1992-07-28 1993-05-25 Ahmet Celikkaya Abrasive grain, method of making same and abrasive products
KR950702608A (ko) 1992-07-28 1995-07-29 테릴 켄트 쿠알리 산화금속으로 피복된 연마 입자, 그것의 제조 방법 및 연마제품(abrasive grain with metal oxide coating, method of making same and abrasive products)
JP3104433B2 (ja) * 1992-10-16 2000-10-30 住友電気工業株式会社 ダイヤモンドのエッチング方法
JPH0790465A (ja) 1993-09-24 1995-04-04 Ishizuka Kenkyusho:Kk 耐火物・金属複合体およびその製法
DE4404747C2 (de) 1994-02-15 1995-12-14 Starck H C Gmbh Co Kg Herstellung von Reinstmetallpulver aus Metallalkoxiden
ZA9510267B (en) * 1994-12-06 1996-06-12 De Beers Ind Diamond Abrasive body
JP2691884B2 (ja) * 1995-07-10 1997-12-17 株式会社石塚研究所 親水性ダイヤモンド微細粒子及びその製造方法
JPH09125110A (ja) 1995-11-07 1997-05-13 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd 電解銀粉末の製造方法
EP0863959B1 (en) 1995-11-22 2001-05-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making alumina abrasive grain having a metal carbide or metal nitride coating thereon
US5876682A (en) * 1997-02-25 1999-03-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nanostructured ceramic nitride powders and a method of making the same
JP3970399B2 (ja) 1997-12-24 2007-09-05 シャープ株式会社 ダイヤモンド形成用基体の製造方法
US6414338B1 (en) * 1998-11-30 2002-07-02 Sandia National Laboratories n-Type diamond and method for producing same
RU2163222C2 (ru) 1999-05-13 2001-02-20 Акционерное общество открытого типа "Абразивный завод "Ильич" Способ очистки сверхтвердых материалов от примесей
US6454027B1 (en) * 2000-03-09 2002-09-24 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond carbide composites
KR100777148B1 (ko) 2000-06-30 2007-11-19 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 초연삭제에 금속으로 코팅하는 방법
EP1341865B1 (en) * 2000-10-12 2009-09-30 Element Six (PTY) Ltd Method for the production of polycrystalline abrasive grit
WO2002032809A1 (fr) * 2000-10-17 2002-04-25 Sharp Kabushiki Kaisha Compose oxyde, procede de preparation d'une couche mince d'oxyde et element comprenant ce compose
EP1331990B1 (en) * 2000-11-09 2007-04-11 Element Six (PTY) Ltd A method of producing ultra-hard abrasive particles
JP5081352B2 (ja) * 2001-08-22 2012-11-28 トーメイダイヤ株式会社 炭化物被覆ダイヤモンド粉末の製造方法
US6982073B2 (en) 2001-11-02 2006-01-03 Altair Nanomaterials Inc. Process for making nano-sized stabilized zirconia
US6475254B1 (en) * 2001-11-16 2002-11-05 General Electric Company Functionally graded coatings for abrasive particles and use thereof in vitreous matrix composites
DE10260337A1 (de) * 2002-12-20 2004-07-08 Basf Ag Verwendung wässriger Dispersionen aus Polymerisat und feinteiligem anorganischem Feststoff zur Grundierung mineralischer Untergründe
US20040258611A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Mark Barrow Colloidal composite sol gel formulation with an expanded gel network for making thick inorganic coatings
US20060042417A1 (en) * 2004-06-24 2006-03-02 The Regents Of The University Of Ca Preparation of porous pyrophoric iron using sol-gel methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100260367B1 (ko) 1991-03-14 2000-12-01 제이 엘. 차스킨 멀티그레인 연마 입자
JP2000501135A (ja) 1995-11-28 2000-02-02 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー 金属炭化物被膜または金属窒化物被膜を上に有するアルミナ砥粒の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2564748A1 (en) 2006-03-30
US20080115424A1 (en) 2008-05-22
JP2008513566A (ja) 2008-05-01
NO20064589L (no) 2007-01-08
EP1794251A1 (en) 2007-06-13
RU2006136877A (ru) 2008-10-27
AU2005286168A1 (en) 2006-03-30
US20080168717A1 (en) 2008-07-17
US8118896B2 (en) 2012-02-21
CA2564741C (en) 2013-05-14
CN1954042A (zh) 2007-04-25
ZA200609061B (en) 2008-05-30
ZA200609062B (en) 2008-08-27
KR20070083557A (ko) 2007-08-24
JP5070056B2 (ja) 2012-11-07
JP2008513227A (ja) 2008-05-01
EP1794252B1 (en) 2012-08-22
CN1954043B (zh) 2011-03-23
RU2404021C2 (ru) 2010-11-20
WO2006032984A2 (en) 2006-03-30
JP5465381B2 (ja) 2014-04-09
CN1954043A (zh) 2007-04-25
KR20070057176A (ko) 2007-06-04
MXPA06012366A (es) 2007-01-31
RU2409605C2 (ru) 2011-01-20
PL1794252T3 (pl) 2013-03-29
CN1954042B (zh) 2011-03-23
CA2564748C (en) 2013-05-21
WO2006032984A3 (en) 2006-05-04
EP1794252A2 (en) 2007-06-13
EP1794251B1 (en) 2013-08-21
CA2564741A1 (en) 2006-03-30
AU2005286166B2 (en) 2012-01-12
EP1794251B8 (en) 2013-12-11
RU2006136878A (ru) 2008-10-27
AU2005286166A1 (en) 2006-03-30
AU2005286168B2 (en) 2012-01-19
JP2014040589A (ja) 2014-03-06
WO2006032982A1 (en) 2006-03-30
JP2013013999A (ja) 2013-01-24
NO20064650L (no) 2007-04-18
US9624135B2 (en) 2017-04-18
MXPA06012361A (es) 2007-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101267679B1 (ko) 코팅된 초경도 연마 입자 물질 및 초경도 연마 입자를 코팅하는 방법
EP2010686B1 (en) Polycrystalline abrasive compacts
WO2007088461A1 (en) Glass coated hard and ultra-hard abrasive particles and a method of making them
AU2012202109A1 (en) Coated abrasive materials and method of manufacture
JP5784679B2 (ja) 多結晶質研磨材料成形体
WO2009150626A2 (en) Coating of particulate substrates
Bengisu et al. Production and Properties of Ceramic Powders, Whiskers, Fibers, and Single Crystals

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160512

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170511

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180510

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190508

Year of fee payment: 7