RU2429195C1 - Procedure for surface of diamond grains roughing - Google Patents
Procedure for surface of diamond grains roughing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429195C1 RU2429195C1 RU2010103866/05A RU2010103866A RU2429195C1 RU 2429195 C1 RU2429195 C1 RU 2429195C1 RU 2010103866/05 A RU2010103866/05 A RU 2010103866/05A RU 2010103866 A RU2010103866 A RU 2010103866A RU 2429195 C1 RU2429195 C1 RU 2429195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond grains
- diamond
- powders
- grains
- metal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки алмазных зерен, более конкретно к получению шероховатости на поверхности алмазных зерен. Такие зерна могут быть использованы для изготовления алмазных инструментов, таких как шлифовальные круги, правящий инструмент, инструмент для буровой техники, для контрольно-измерительных приборов и т.п.The invention relates to the field of processing diamond grains, and more particularly to obtaining roughness on the surface of diamond grains. Such grains can be used for the manufacture of diamond tools, such as grinding wheels, a straightening tool, a tool for drilling equipment, for instrumentation, etc.
Известно, что работоспособность алмазного инструмента в большой степени зависит от прочности удержания алмазных зерен связкой в процессе работы инструмента. При изготовлении алмазного инструмента на органической связке применяются в основном низкопрочные алмазные зерна, такие как АС2, АС4 и АС6, имеющие форму в виде агрегатов, сростков, обломков. Такие зерна имеют развитую поверхность. Благодаря развитости поверхности они хорошо удерживаются связкой. В инструментах на металлических связках, изготавливаемых методом гальваностегии или гальванопластики или методами порошковой металлургии, пайкой и т.п. и предназначенных, например, для обработки труднообрабатываемых материалов с большим съемом материала, используются высокопрочные алмазные зерна, представляющие собой цельные кристаллы, обломки кристаллов, сростки, т.е. кристаллы, которые имеют в основном плоские или неплоские гладкие поверхности. Такие зерна имеют плохое сцепление со связкой и в процессе работы инструмента выпадают до того, как они полностью износились. Для улучшения прочности удержания алмазных зерен в таких инструментах либо берут связку, образующую адгезионную связь с алмазными зернами, либо на поверхность зерен наносят металлическое покрытие, которое также образует адгезионную связь как с поверхностью алмазных зерен, так и со связующим металлической связкой. Эти способы улучшения удержания алмазных зерен в связке не всегда возможно применить. Например, при изготовлении инструментов на гальванической связке они неприемлемы, т.к. закрепление алмазных зерен на поверхности корпуса происходит только за счет механических сил сцепления, а использование металлизированных зерен вызывает дендритообразование на поверхности инструмента. Еще один способ улучшения связывания алмазных зерен связкой является нанесение на гладкую поверхность алмазных зерен шероховатости, представляющей собой различного вида углубления, ямки и т.п. При изготовлении инструмента связующий материал попадает в эти углубления и более надежно удерживает зерна в связке.It is known that the performance of a diamond tool to a large extent depends on the holding strength of diamond grains by a bundle during the operation of the tool. In the manufacture of organic-bonded diamond tools, mainly low-strength diamond grains, such as AC2, AC4 and AC6, are used, which are shaped in the form of aggregates, splices, debris. Such grains have a developed surface. Due to the development of the surface, they are well held by the bunch. In tools on metal bundles manufactured by the method of electroplating or electroplating or by the methods of powder metallurgy, soldering, etc. and intended, for example, for processing difficult materials with large material removal, high-strength diamond grains are used, which are whole crystals, crystal fragments, splices, i.e. crystals that have mostly flat or non-planar smooth surfaces. Such grains have poor adhesion to the ligament and fall out during the operation of the tool before they are completely worn out. To improve the holding strength of diamond grains in such tools, either a bond is formed that forms an adhesive bond with diamond grains, or a metal coating is applied to the surface of the grain, which also forms an adhesive bond with both the surface of the diamond grains and the metal bonding binder. These methods of improving the retention of diamond grains in a bunch are not always possible to apply. For example, in the manufacture of galvanically coupled tools, they are unacceptable, because the fixing of diamond grains on the surface of the body occurs only due to mechanical adhesion forces, and the use of metallized grains causes dendritic formation on the surface of the tool. Another way to improve the bonding of diamond grains with a bundle is to apply roughness to a smooth surface of diamond grains, which is a different type of recess, pit, etc. In the manufacture of the tool, the binder material enters these recesses and more reliably holds the grains in the bundle.
Известен способ получения шероховатости на поверхности алмазных зерен, при котором алмазные зерна подвергают травлению путем выдерживания их в расплавленной селитре - нитрате калия при температуре около 700°С. В результате травления на поверхности алмазного зерна появляются углубления и канавки, которые при изготовлении инструмента заполняются материалом связки, прочно удерживая зерна в процессе работы инструмента (патент Германии №1108641, Е21В, 1957 г., патент США №5349342, кл. 51-298, 1968 г.). Недостаток способа заключается в том, что при обработке селитрой помимо образования углублений, травлению подвергается не только поверхность алмазного зерна, а при этом более интенсивно стравливаются острые режущие кромки и углы кристалла, что приводит к значительной потере веса алмазного материала и резкому снижению прочности зерна в целом. Особенно это характерно для синтетических алмазов.A known method of obtaining roughness on the surface of diamond grains, in which diamond grains are subjected to etching by keeping them in molten nitrate - potassium nitrate at a temperature of about 700 ° C. As a result of etching, recesses and grooves appear on the surface of the diamond grain, which are filled with the ligament material during the manufacture of the tool, firmly holding the grains during the operation of the tool (German patent No. 1108641, Е21В, 1957, US patent No. 5349342, CL 51-298, 1968). The disadvantage of this method is that when nitrate is treated, in addition to the formation of depressions, not only the surface of the diamond grain is etched, but sharp cutting edges and crystal angles are more intensely etched, which leads to a significant loss in the weight of the diamond material and a sharp decrease in grain strength in general . This is especially true for synthetic diamonds.
Наиболее близким к предложенному решению является способ получения шероховатости на поверхности алмазных зерен, описанный в заявке ФРГ №3625743, кл. С01В 31/06, 1986 г.). Способ заключается в том, что алмазные порошки смешивают с порошками металлов, смесь помещают в водородную или водородосодержащую среду, нагревают до 700-900°С и выдерживают в течение некоторого времени. В качестве металлических порошков берут железо, кобальт, никель, их смесь или сплав. При нагреве алмазный углерод диффундирует в металлические частицы, с которыми соприкасается поверхность зерна, а водород реагирует с растворенным в твердом металле углеродом с образованием газообразного метана. Недостаток способа заключается в том, что процесс удаления алмазного материала с поверхности алмазного зерна в водороде или водородосодержащей среде является непрерывным, зависящим от парциального давления и влажности Н2, и поэтому является трудно контролируемым. В результате на поверхности алмазного зерна могут образовываться слишком большие углубления и соответственно будут иметь место большие потери алмазного материала и, следовательно, сильное разрушение алмазного кристалла. Кроме того, способ не предусматривает возможность получения оптимального количества углублений на поверхности алмазного зерна, а это также связано с потерей прочности кристалла и необоснованной потере алмазного материала. Кроме того, водородная среда при проведении различных процессов является взрывоопасной, и требует также постоянного контроля.Closest to the proposed solution is a method of obtaining a roughness on the surface of diamond grains described in the application of Germany No. 3625743, class. СВВ 31/06, 1986). The method consists in the fact that diamond powders are mixed with metal powders, the mixture is placed in a hydrogen or hydrogen-containing medium, heated to 700-900 ° C and kept for some time. As metal powders take iron, cobalt, nickel, their mixture or alloy. When heated, diamond carbon diffuses into metal particles with which the grain surface is in contact, and hydrogen reacts with the carbon dissolved in the solid metal to form methane gas. The disadvantage of this method is that the process of removing diamond material from the surface of diamond grains in hydrogen or a hydrogen-containing medium is continuous, depending on the partial pressure and humidity of H 2 , and therefore is difficult to control. As a result, too large depressions may form on the surface of the diamond grain and, accordingly, there will be large losses of diamond material and, consequently, severe destruction of the diamond crystal. In addition, the method does not provide for the possibility of obtaining the optimal number of recesses on the surface of the diamond grain, and this is also associated with a loss of crystal strength and unreasonable loss of diamond material. In addition, the hydrogen medium during the various processes is explosive, and also requires constant monitoring.
Технической задачей является упрощение способа получения шероховатости на поверхности алмазных зерен, возможность получения алмазных зерен с оптимальным количеством углублений на поверхности зерна и оптимальными геометрическими параметрами этих углублений, а в результате - уменьшение потерь алмазного материала и сохранение прочностных характеристик зерен.The technical task is to simplify the method of obtaining roughness on the surface of diamond grains, the possibility of obtaining diamond grains with the optimal number of depressions on the grain surface and the optimal geometric parameters of these depressions, and as a result, reducing the loss of diamond material and maintaining the strength characteristics of the grains.
Технический результат достигается тем, что в способе получения шероховатости на поверхности алмазных зерен, включающем смешивание алмазных зерен с металлическим порошком, нагрев смеси и отделение алмазных зерен от металлических порошков, нагрев смеси проводят в вакууме при температуре 800-1100°С.The technical result is achieved by the fact that in the method of obtaining roughness on the surface of diamond grains, comprising mixing diamond grains with metal powder, heating the mixture and separating diamond grains from metal powders, the mixture is heated in vacuum at a temperature of 800-1100 ° C.
В качестве металлических порошков берут порошки железа, никеля, кобальта, марганца, хрома, их сплавы или смеси.As metal powders, powders of iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, their alloys or mixtures are taken.
Для отделения алмазных зерен от металлических порошков после термической обработки алмазные зерна подвергают воздействию кислотой.To separate diamond grains from metal powders after heat treatment, diamond grains are exposed to acid.
Для регулирования на поверхности алмазных зерен количества углублений (ямок травления) в смесь алмазных зерен и металлических порошков дополнительно вводят порошки, которые при нагреве не вступают во взаимодействие с алмазными зернами. В качестве таких порошков могут быть использованы, например, порошки оксидов, карбидов, нитридов, силицидов и т.п.To regulate the number of recesses (etching pits) on the surface of diamond grains, powders are added to the mixture of diamond grains and metal powders, which, when heated, do not interact with diamond grains. As such powders can be used, for example, powders of oxides, carbides, nitrides, silicides, etc.
На фотографии (см. фиг.1) показан рельеф поверхности алмазного зерна после нагрева его в присутствии металлического порошка в вакууме.The photograph (see figure 1) shows the surface relief of the diamond grain after heating it in the presence of a metal powder in vacuum.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Алмазные зерна смешивают с металлическим порошком, в качестве которого берут порошки железа, никеля, кобальта, марганца, их сплавы или смесь. Указанные металлические порошки в присутствии алмаза образуют твердые растворы и карбидные соединения при достаточно низких температурах - 800-1100°С. Количество металлического порошка должно быть таковым, чтобы все алмазные зерна были им окружены. В устройстве создают вакуум и нагревают смесь до температуры 800-1100°С. Величина вакуума составляет 10-2-10-4 мм рт.ст. Время выдержки при температуре составляет 0,5-1,5 часа. При нагреве до указанной температуры металлические порошки, которые соприкасаются с поверхностью алмазные зерен, образуют в местах контакта твердые растворы и карбиды за счет углерода алмазного материала. При практически полном переходе металлического порошка в карбидное состояние процесс практически остановится. Таким образом глубину и геометрию ямки, образующейся на поверхности алмазного зерна можно регулировать величиной металлического порошка, температурой, временем нагрева. При температуре более низкой, чем 800°С процесс растворения углерода алмаза в металле протекает слишком медленно, а более высокая, чем 1100°С температура нецелесообразна, т.к. нагрев алмазов выше этой температуры снижает ударную вязкость алмазного сырья. После охлаждения спекшийся хрупкий агломерат, состоящий из алмазных зерен и металлического порошка, разрушают и алмазные зерна выделяют из основной массы раздробленного агломерата. Выделенные алмазные зерна представляют собой зерна в виде «ежика», на поверхности которых порошки металла прочно сцеплены с зерном за счет образования карбидной фазы. Зерна алмаза с прикрепленными металлическими порошками подвергают обработке кислотой или смесью кислот для растворения металла и карбидов. Рельеф поверхности обработанного алмазного зерна включает плоские участки и углубления, полученные в результате реакции углерода алмазного материала и металлического порошка.Diamond grains are mixed with a metal powder, which is taken as powders of iron, nickel, cobalt, manganese, their alloys or a mixture. These metal powders in the presence of diamond form solid solutions and carbide compounds at fairly low temperatures - 800-1100 ° C. The amount of metal powder should be such that all diamond grains are surrounded by it. A vacuum is created in the device and the mixture is heated to a temperature of 800-1100 ° C. The magnitude of the vacuum is 10 -2 -10 -4 mm RT.article The exposure time at a temperature of 0.5-1.5 hours. When heated to the indicated temperature, metal powders that come in contact with the surface of diamond grains form solid solutions and carbides at the contact points due to the carbon of the diamond material. With an almost complete transition of the metal powder to the carbide state, the process will practically stop. Thus, the depth and geometry of the pit formed on the surface of diamond grains can be controlled by the size of the metal powder, temperature, and heating time. At a temperature lower than 800 ° С, the process of dissolution of diamond carbon in a metal proceeds too slowly, and a temperature higher than 1100 ° С is impractical, because heating diamonds above this temperature reduces the toughness of rough diamonds. After cooling, the sintered brittle agglomerate, consisting of diamond grains and metal powder, is destroyed and diamond grains are isolated from the bulk of the crushed agglomerate. Isolated diamond grains are “hedgehog” grains, on the surface of which metal powders are firmly adhered to the grain due to the formation of a carbide phase. Diamond grains with attached metal powders are treated with an acid or mixture of acids to dissolve the metal and carbides. The surface relief of the processed diamond grain includes flat areas and depressions obtained by the reaction of carbon of diamond material and metal powder.
Выбор размера металлических порошков определяется в основном требуемыми размерами углублений, которые необходимо получить на поверхности зерна, величиной исходных алмазных зерен и т.п. В основном предлагается брать порошки от 1 мкм до 45 мкм. Но можно брать и более крупные металлические порошки.The choice of the size of metal powders is determined mainly by the required dimensions of the recesses that must be obtained on the surface of the grain, the size of the initial diamond grains, etc. It is generally proposed to take powders from 1 μm to 45 μm. But you can take larger metal powders.
Количество углублений на поверхности алмазного зерна регулируется введением в смесь порошков, которые при нагреве в указанных условиях обработки не вступают во взаимодействие с алмазными зернами. В этом случае происходит частичная замена металлических порошков, в результате которой количество контактов алмазное зерно - металлический порошок уменьшается и соответственно уменьшается общее количество углублений на поверхности алмазного зерна. Процесс обработки алмазных зерен проводится также, как описано выше. В качестве порошков, не вступающих при нагреве во взаимодействие с алмазным зерном, берут, например, порошки оксидов, карбидов, нитридов, силицидов (окись алюминия, карбид кремния, карбид вольфрама и пр.).The number of recesses on the surface of diamond grains is controlled by the introduction of powders into the mixture, which, when heated under the indicated processing conditions, do not interact with diamond grains. In this case, a partial replacement of metal powders occurs, as a result of which the number of contacts of the diamond grain - metal powder decreases and, accordingly, the total number of depressions on the surface of the diamond grain decreases. The processing of diamond grains is also carried out as described above. As powders that do not interact with diamond grain during heating, for example, powders of oxides, carbides, nitrides, silicides (alumina, silicon carbide, tungsten carbide, etc.) are taken.
Эти порошки могут быть соразмерны с металлическими порошками, но могут быть мельче или крупнее металлических порошков.These powders may be proportional to metal powders, but may be finer or larger than metal powders.
На поверхности алмазного порошка описанным способом можно получать углубления - ямки различной формы, т.к. способ обработки алмазных зерен в вакууме позволяет копировать форму поверхности металлического порошка. Для этого можно, например, брать исходные металлические порошки, полученные различной технологией их приготовления, которая чаще всего определяет форму зерен порошка. Так, например, порошки, полученные распылением, имеют шаровидную форму, порошки, полученные восстановлением - неопределенную форму, химическим путем - хлопьевидную форму. Для получения углублений, имеющих дендритную поверхность, следует брать порошки дендритной формы.On the surface of the diamond powder in the described manner, you can get recesses - pits of various shapes, because The method of processing diamond grains in vacuum allows you to copy the surface shape of the metal powder. For this, it is possible, for example, to take the initial metal powders obtained by various technology of their preparation, which most often determines the shape of the powder grains. So, for example, powders obtained by spraying have a spherical shape, powders obtained by reduction have an indefinite shape, and chemically they have a flaky shape. To obtain recesses having a dendritic surface, dendritic powders should be taken.
Таким образом, предложенный способ получения шероховатости на поверхности алмазных зерен позволяет без усложнения процесса получать на поверхности алмазных зерен углубления (ямки травления) необходимых размеров, в требуемом количестве, заданных форм без существенного снижения первоначальной их прочности.Thus, the proposed method for obtaining roughness on the surface of diamond grains allows, without complicating the process, to obtain depressions (etching pits) on the surface of diamond grains of the required dimensions, in the required amount, of the desired shapes without significantly reducing their initial strength.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103866/05A RU2429195C1 (en) | 2010-02-05 | 2010-02-05 | Procedure for surface of diamond grains roughing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103866/05A RU2429195C1 (en) | 2010-02-05 | 2010-02-05 | Procedure for surface of diamond grains roughing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2429195C1 true RU2429195C1 (en) | 2011-09-20 |
Family
ID=44758678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010103866/05A RU2429195C1 (en) | 2010-02-05 | 2010-02-05 | Procedure for surface of diamond grains roughing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2429195C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015085777A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 北京保利世达科技有限公司 | Preparation method of single crystal diamond grit |
| CN116750763A (en) * | 2023-05-30 | 2023-09-15 | 泉州华大超硬工具科技有限公司 | Surface treatment process for etching diamond based on hydrogen-free metal powder |
-
2010
- 2010-02-05 RU RU2010103866/05A patent/RU2429195C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕРЕЩАГИН Л.Ф. Синтетические алмазы и гидроэкструзия. - М.: Издательство «Наука», 1982, с.196. ОБРАБОТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ / Под ред. Новикова Н.В. и В.Бертольди. - Киев: Наукова Думка, 1982, с.82-84. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015085777A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 北京保利世达科技有限公司 | Preparation method of single crystal diamond grit |
| US9920452B2 (en) | 2013-12-11 | 2018-03-20 | Beijing Polystar Hitech Co., Ltd. | Method of preparing a monocrystalline diamond abrasive grain |
| CN116750763A (en) * | 2023-05-30 | 2023-09-15 | 泉州华大超硬工具科技有限公司 | Surface treatment process for etching diamond based on hydrogen-free metal powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102186023B1 (en) | Abrasive particles having a unique morphology | |
| Artini et al. | Diamond–metal interfaces in cutting tools: a review | |
| KR101156982B1 (en) | Polycrystalline diamond abrasive elements | |
| US5035771A (en) | Process for treating diamond grains | |
| KR101741282B1 (en) | Supported pcd and manufacturing method using binderless wc-substrate | |
| EP0243825A2 (en) | Wire incrusted with abrasive grain and method for producing the same | |
| CN1040164A (en) | Bonding with bonding/the high strength abrasive material polycrystal and the production method thereof of sintering | |
| Qi et al. | Vacuum brazing diamond grits with Cu-based or Ni-based filler metal | |
| JP2022068167A (en) | Cubic boron nitride particle having unique morphology | |
| RU2429195C1 (en) | Procedure for surface of diamond grains roughing | |
| WO2002014452A1 (en) | Diamond abrasive material particles and production method therefor | |
| CN108883517A (en) | Super-abrasive grinding wheel | |
| JP3717046B2 (en) | Diamond polishing wheel, diamond polishing method, and diamond polishing composite wheel | |
| JP3513547B2 (en) | Grinding stone for polishing single crystal diamond or diamond sintered body and polishing method thereof | |
| Kříž et al. | Properties and Testing of Cemented Carbides | |
| US5181938A (en) | Cobalt-bound diamond tools, a process for their manufacture and their use | |
| JPH03219079A (en) | Production of diamond-coated cutting tool made of tungsten-carbide-based sintered hard alloy | |
| JP3210977B2 (en) | Whetstone for diamond polishing, diamond polishing method and diamond-polished body | |
| JPS60165340A (en) | Selectively and partially modified sintered alloy | |
| WO2021066172A1 (en) | Easily crushable diamond abrasive grains and method for manufacturing same | |
| JP2003211361A (en) | Diamond polished body, single crystal diamond and diamond sintered body obtained by diamond polishing wheel | |
| WO2022102335A1 (en) | Method for manufacturing porous metal bonded grindstone, and method for manufacturing porous metal bonded wheel | |
| JPH04185667A (en) | Coated superabrasive polishing material and tool containing same | |
| JPH02224976A (en) | Inner periphery type metal bonded abrasive cutting wheel and using method and manufacture thereof | |
| GB2191499A (en) | Process for production of diamond-impregnated tools |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160206 |