PL44249B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 5 kwietnia 1901 r. & VMBAr.OZZc l/OH BIBLIOT1KAJ .Urzedu l^tnt POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44249 Zaklady Mechaniczne w Labedach*) Labedy, Polska KI. 40 b,jr Sposób wytwarzania skrawajacych plytek ceramicznych do narzedzi tnacych, sluzacych do obróbki skrawaniem Patent trwa od dnia 28 lutego 1958 r.Sa juz znane sposoby wytwarzania plytek skrawajacych i innych przedmiotów ceramicz¬ nych ze spiekanych tlenków metali lub z tlen¬ ków metali i metaloidów, tak zwanych cerme¬ tali, tj. spiekanych plytek ceramicznych nasyco¬ nych roztopionymi metalami. Znane sa równiez sposoby stosowania w ceramice odpowiednich plastyfikatorów i mineralizatorów.Sposób wedlug wynalazku zasadniczo rózni sie od znanych sposobów wytwarzania skrawa¬ jacych plytek ceramicznych. Polega on na tym, ze do sproszkowanego tlenku glinu dodaje sie roztworów soli (azotany, fosforany, chlorki, siar¬ czany, octany, karbinylki itp.), metali, np. mie¬ dzi, niklu, kobaltu, krzemu, magnezu, manganu itp., kwasów, np. chromowego, wolframowego, molibdenowego itp. oraz roztworów koloidal¬ nych metali i tlenków metali itp, najlepiej roz¬ tworu koloidalnego krzemionki. Roztwory ko- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa inz. Piotr Wrzosek, Nor¬ bert Michalik i Gerard Hajok.Icidalne krzemionki wytwarza sie np. z rozpusz¬ czonego w wodzie szkla wodnego, sodowego lub potasowego. W wodzie tej uprzednio rozpuszcza sie sproszkowany tlenek glinu, po czym dolewa sie kwasu solnego,, luguje sie z tej mieszaniny sól i otrzymuje roztwór koloidalny starannie zmieszany ze sproszkowanym tlenkiem glinu.Nastepuje dokladne oblepianie poszczególnych ziarenek tlenku glinu koloidalnym kwasem krze¬ mowym.Dodatki wynosza wagowo od kilku do 100% w stosunku do wagi uzytego sproszkowanego tlenku glinu. Rozwodniony tlenek glinu wraz z dodatkami w postaci roztworu suszy sie do sucha dokladnie mieszajac. Wiadomo, ze w roz¬ tworach wielkosc czasteczek wynosi 0,0001 — 0,00001 mikrona, a w koloidach wynosi 0,1—0,0001 mikrona. Czasteczki roztworu jakby oblepiaja kazde pojedyncze ziarnko tleniu, glinu; wiel¬ kosc ziarn wynosi od 1 do 60 mikronów, które dostaja sie do kazdej szczeliny podczas schnie¬ cia mieszaniny.Dzieki obecnosci duzej liczby czasteczek spro-tówwaaegó tlenku glinu (duze}' liczbie osrodków krystalizacji) dodatki wykrystalizowuja sie nie¬ zwykle jfoofcno i oblepiaja^poszczególne czastki sproszllrtówlbego tl©kkQ ^linii. Wysuszony pro gzefc moze byc*przesiewany lub tez wpierw pod¬ daje sie gafrrazeniU i pózniej przesiewaniu. Pro¬ szek prazy sie w atriiósferze obojetnej lub redu¬ kujacej w temperaturze 300-1500X1, zaleznie od rodzaju stosowanych dodatków, przy czym przy dodatkach wiazacych w postaci azotanów srebra, miedzi i niklu wystarcza temperatura 300—500°C, przy dodatkach wiazacych w postaci siarczanów metali wystarcza temperatura 800—1000°C, a przy uzyciu jako dodatków chlorków metali i azotanu magnezu temperatura prazenia moze wynosic 1000—1500°C. Prazenie prowadzi sie tak dlugo, az uzyska sie calkowite wysuszenie proszków, usu¬ niecie wody chemicznie zwiazanej oiaz usunie¬ cie gazów, jak NOf, SOf, SO, itp. Otrzymany suchy proszek moze byc przesiany.Tak przygotowany proszek poddaje sie praso¬ waniu na sucho w jednym, dwóch lub trzech etapach, co stanowi zreszta przedmiot osobnego zgloszenia patentowego i nie jest qbjete wyna¬ lazkiem niniejszym. Nalezy przy tym zapobiegac jakiemukolwiek zawilgoceniu proszku. W niektó¬ rym przypadku, zaleznie od skladu chemicznego proszku, pierwszy etap prasowania moze byc wykonany przed jego prazeniem. Czesc skladni¬ ków proszku przeksztalca sie podczas prazenia calkowicie lub czesciowo na metale (srebro, miedz), na tlenki metali a nawet na wegliki, krzemki, azotki itp. Ogólnie biorac, nastepuje przeksztalcenie skladników proszku zasadniczo na metale i tlenki metali.Proszek ostatecznie prasuje sie pod cisnieniom 5—50 ton/cmf, najlepiej pod cisnieniem 7—14 ton/cm* przy podanym wyzej skladzie chemicz¬ nym proszku; ciezar wlasciwy sprasowanej plyt¬ ki wynosi 2—3 g/cm*. Wypraskam nadaje sie za¬ dana postac ksztaltek. Nastepnie stosuje sie za¬ bieg wykonczajacy, polegajacy na jedno- lub dwustopniowym wypalaniu ksztaltek; które moz- (na przeprowacteac w piecach: gazowo^powietrzno- tSmowych lub w oporowych piecach elektrycz¬ nych lub tez w indukcyjnych piecach o wielkiej czestotMwosci. Temperature wypalania podnosi sie stopniowo az do temperatury zadanej, W ce¬ lu otrzymania wypalanych ksztaltek o zadanym sltfed&e chemicznym i fizycznym wypalanie przeprowadza sie w atmosferze ochronnej. Naj- caescief korzystnie jest stosowac poczatkowo przy wypalaniu w temperaturze 1000-l300*C atmosfere redukujaca, po czym obojetna lub na- wet lekko utleniajaca.W celu lepszego zabezpieczenia wypalanych ksztaltek przed szkodliwym dzialaniem gazów stosuje sie wlasciwa atmosfere ochronna oraz nasyca je dodatkowo pewnymi substancjami, np.SiC, Si itp., jak równiez ksztaltki, w razie po¬ trzeby obsypuje sie czystym weglem, rozdrobnio¬ nymi weglikami, zwiazkami azotu, krzemu itp.W wyniku otrzymuje sie. ksztaltki malo porowa¬ te o strukturze bardzo drobnokrystalicznej, wy¬ kazujace twardosc 90—94 HRA i gestosc 4^-4,5 g/cm8. Ponadto wytworzone w ten sposób ksztaltki wykazuja duza odpornosc na zmiany temperatury oraz stosunkowo duze przewodnic¬ two cieplne i odpornosc na uderzenia.W wypalonej ksztaltce kazde ziarnko sprosz¬ kowanego tlenku glinu jest otoczone powloka tlenków metali i nastepnie powloka metali lub wlasciwiej powloka stopów metali, zawierajaca wtracenia weglików, azotków, krzemków, zwla¬ szcza wolframu, molibdenu i krzemu itp. Pod¬ czas prazenia i wypalania tlenki metali doklad¬ nie zwilzaja kazde ziarnko sproszkowanego tlen¬ ku glinu, a metale stanowia w polaczeniu z we¬ glikami, azotkami i krzemkami mase wzmacnia¬ jaca ksztaltke na zginanie i zmniejszaja jej, kru¬ chosc przy jednoczesnej duzej twardosci.Jak wspomniano wyzej wypalanie ksztaltek mozna przeprowadzac dwustopniowo. Na przy¬ klad wypalanie wstepne mozna wykonywac w pie¬ cu tlenowo-powietrzno-gazowym, a wypalanie wy¬ konczajace w piecach elektrycznych oporowych lub indukcyjnych o wielkiej czestotliwosci. Po¬ zwala to na dokladne dobieranie odpowiedniej atmosfery ochronnej w piecach w okreslonych temperaturach oraz umozliwia stosowanie obsy¬ pywania wypalanych ksztaltek odpowiednimi materialami sproszkowanymi, wspomnianymi wyzej, np. weglem.Mysla przewodnia wynalazku jest wytwarzanie idealnie zmieszanych materialów sproszkowa¬ nych oraz tworzenie wlasciwych skladników roz¬ mieszczonych w odpowiednich warstwach po¬ wloki kazdego ziarnka sproszkowanego tlenku glinu podczas suszenia, prazenia i wypalania, a nie jak dotychczas przez bezposrednie zmie¬ szanie weglików i tlenków metali lub proszków metali oraz przez ewentualne nasycenie uprze¬ dnio wypalonych ksztaltek jakims roztopionym metalem, stanowiacym ich szkielet W takich przypadkach nie uzyskuje sie dokladnego zwil¬ zania ziarn sproszkowanego tlenku glinu, oraz wystepuja zbyt gwaltowne przejscia struktural¬ ne. Wytrzymalosc takich ksztaltek jest gorsza, zwlaszcza wystepuje mniejsza wytrzymalosc na uderzenia. - 2Wedlug wynalazku uzyskuje sie bardzo mala wielkosc ziarn materialów dodawanych do sprosz¬ kowanego tlenku glinu, a gotowe ksztaltki posia¬ daja strukture drobnakrystaliczna. Ponadto stwierdzono powazny wzrost twardosci do 94— 95 H i gestosci do 4—4,5 g/cmV jak równiez znaczne obnizenie temperatury wypalania (o okolo 100-200°C).Nizej przytoczono kilka przykladów skladu mieszaniny do wyrobu plytek ceramicznych do skrawania metali.Przyklad 1. Niskoprocentowy sklad do¬ datków do wyrobu plytek ceramicznych do skra¬ wania metali: CuCl2 - 0,02% Cu - (Nh3)2 3H20) — ] - 5% w stosunku do cie¬ zaru sproszkowanego tlenku glinu (A1203) plus woda.Przyklad 2. Wysokoprocentowy sklad do¬ datków do mieszaniny do wyrobu skrawajacych plytek ceramicznych do skrawania metali: Cu(N03)2 3H20 (5—20%) w stosunku do cie- Co(NOs)3 6H20 (10—20%) zaru sproszkowanego Ni(NOs)2 6H20 (25-50%) tlenku glinu woda Przyklad 3. Skladniki: M0O3 rozpuszczony w NH8 OH 10—40% Si02 1—8% w postaci koloidalnej woda lub WOa rozpuszczony w stosunku do w NH3OH 10—40% ciezaru sprosz- Si02 1—8% w postaci kowanego koloidalnej AT203 woda albo MO3+WO3 rozpuszczone w NH^OH 10-40% Si02 1—8% w postaci koloidalnej woda Przyklad 4. Materialy wyjsciowe stano¬ wia zasadniczo mieszanine materialów poda¬ nych w przykladzie 2 i 3. Przy wypalaniu takie¬ go materialu stosuje sie posypywanie wypala¬ nych plytek proszkiem lub pasta wegla, weglika krzemku, krzemu itp. i przepuszcza sie przez piec dla materialów wedlug przykladów 1, 2 3 i 4 wytwarza sie wlasciwa atmosfere ochronna, utworzona z.gazów: NHS — N2 - CH4 itp. pod¬ czas wypalania i prazenia.Przykad 5.H3BOs 1—0,05% w stosunku do cie- Mg(NOs)2 5—10% zaru sproszkowa- Al(OH)3 2—5% w postaci nego tlenku glinu koloidalnej woda Prazenie i wypalanie materi&lu wedlug przykla¬ du 6 przeprowadza sie w atmosferze obojetftej lub utleniajacej, zwlaszcza w temperaturze 1000—15003G, po czym w atmosferze redukujacej, obojetnej lub lekko utleniajacej, zaleznie od skladu dodatków. W celu zapewnienia wlasci¬ wego skladu chemicznego wytwarzanych^plytek oraz potrzebnej atmosfery ochronnej plytki mo¬ ga byc, w razie potrzeby posypywane sproszko¬ wanym weglem, weglikami, zwiazkami azotowy¬ mi, krzemowymi itp. W tym celu mozna równiez przepuszczac przez piec azot, amoniak, weglowo¬ dory itp., przy czym otrzymuje; sie wypalone ksztaltki o bardzo drobnokryst?.licznej struktu¬ rze, duzej twardosci okolo 90—94 HRA, o gesto¬ sci 4—4,5 g/cm8 i o duzej odpornosci na uderze¬ nia. Kazde ziarno sproszkowanego tlenku glinu (A1203) zostaje otoczone powloka z tlenków me¬ tali dokladnie zwilzajaca ziarno, zawierajaca w górnej warstwie metale (wlasciwie stopy metali) oraz wtracenia weglików, azotków, krzemków, szczególnie wolframu, molibdenu, tytanu, chro mu, krzemu itp. Jak widac wiec zasadniczy sklad chemiczny i stan fizyczny wytwarzanych ksztaltek powstaje w pierwszej fazie podczas prazenia, w drugiej fazie podczas wypalania gdy w wytwarzanych ksztaltkach juz sprasowa¬ nych zachodza reakcje, poddaje sie je nawegla- niu, azotowaniu, krzemowaniu itp. Z powyzsze¬ go widac, ze sposób wedlug wynalazku wytwa¬ rzania skrawajacych plytek ceramicznych za¬ sadniczo rózni sie od znanych podobnych sposo¬ bów i wykazuje rózna technologie procesu. Za¬ pewnia on wytwarzanie plytek o strukturze bar¬ dzo drobno ziarnistej oraz o duiej twardosci i odpornych na uderzenia. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania skrawajacych plytek ce ramicznych do narzedzi tnacych, sluzacych do obróbki skrawaniem oraz innych czesci urzadzen narazonych na scieranie, znamienny tym, ze do sproszkowanego tlenku glinu wymieszanego w wodzie lub w innej cieczy wprowadza sie dodat¬ ki wiazace, np. azotany srebra, magnezu, niklu, kobaltu, miedzi itp. rozpuszczone w wodzie oraz kwas molibdenowy, kwas wolframowy itp. roz¬ puszczony w amoniaku, kwas krzemowTy w po¬ staci roztworów zwyklych lub koloidalnych, wy¬ twarzanych bezposrednio w wodzie lub innej cieczy w ilosci od kilku do ok. 50% ciezaru suche¬ go tlenku glinu, zaleznie od rodzaju *vytwarzanychplytek i miesza sie w celu spowodowania oto¬ czenia poszczególnych ziarn tlenku glinu powlo¬ ka q ziarnistosci 0,1—0,00001 mikrona, po czym tak przygotowany roztwór suszy sie przy ciag¬ lym mieszanki w celu zapewnienia wykrystali¬ zowania sie drobniutkich czastek dodatków wia zacyeh w sproszkowanym tlenku glinu, nastep¬ nie w celu wytworzenia w otrzymanym produk¬ cie metali, ich weglików, krzemków itp. pró- clukt prazy sie w temperaturze 300—1500°C najle¬ piej 300—500°C przy wydzielaniu azotanów mie¬ dzi i niklu, lub w temperaturze 800—1000°C przy wydzielaniu siarczanów, zaleznie od skladu che¬ micznego stosowanych dodatków wiazacych, a w celu ostatecznego wysuszenia produktu i usu niecia z niego wody zwiazanej chemicznie i ga zów, np. NC2, S02, S03, Cl2 itp. oraz zamiany jia metale, na tlenki metali i czesciowo na krzem¬ ki, wegliki, azotki metali itp., po czym tak otrzy¬ many produkt wyprazony poddaje sie, po uprze¬ dnim sproszkowaniu i przesianiu, stlaczaniu przy cisnieniu 5—50 ton/cm*, najlepiej przy ci¬ snieniu 7—14 ton/cm2 i nastepnie wypala sie go w atmosferze ochronnej przy stooniowym pod noszeniu temperatury. Z a k 1 a-d y Mechaniczne w Labedach Zastepca: mgr Adolf Towpik rzecznik patentowa 70. RSW „Prasa", Kielce BIBLIOTEKMi Unedu F tefc»aa MMfO PL