RU2450907C1 - Method of producing diamond composite grain - Google Patents
Method of producing diamond composite grain Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450907C1 RU2450907C1 RU2011103297/02A RU2011103297A RU2450907C1 RU 2450907 C1 RU2450907 C1 RU 2450907C1 RU 2011103297/02 A RU2011103297/02 A RU 2011103297/02A RU 2011103297 A RU2011103297 A RU 2011103297A RU 2450907 C1 RU2450907 C1 RU 2450907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- grain
- particles
- grains
- diamond grain
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к получению композиционных алмазных зерен, улучшающих удержание их в связке при действии на них сил резания. Такие зерна используются для изготовления алмазных инструментов, преимущественно на органических связках.The invention relates to the field of production of diamond tools, in particular to the production of composite diamond grains that improve their retention in conjunction under the action of cutting forces on them. Such grains are used for the manufacture of diamond tools, mainly on organic bundles.
Под композиционным алмазным зерном понимается алмазное зерно, на поверхности которого закреплен какой-либо другой материал, например, металлический, керамический или другой в виде сплошного или прерывистого слоев.Composite diamond grain is understood as diamond grain, on the surface of which some other material is fixed, for example, metal, ceramic or another in the form of continuous or discontinuous layers.
В алмазных инструментах на органических связках удержание алмазного зерна происходит в основном за счет механических сил сцепления зерна со связкой. В связи с этим имеется целый ряд технических решений, направленных на улучшение связи алмазных зерен с органическими связками.In organic bonded diamond tools, the retention of diamond grain occurs mainly due to the mechanical forces of cohesion of the grain with the bundle. In this regard, there are a number of technical solutions aimed at improving the connection of diamond grains with organic bonds.
Известно, что для улучшения удержания алмазных зерен связующим материалом на зерно наносят сплошное металлическое покрытие (заявка US №2003106270, кл. B24D 3/00, 2003 г.). Для получения покрытия на алмазное зерно наносят пасту, содержащую летучую жидкость и соединение металла, который при последующем нагреве восстанавливается с осаждением на поверхности алмазного зерна в виде сплошного химически связанного слоя толщиной на молекулярном уровне. Сплошное металлическое покрытие на алмазном зерне улучшает удержание зерна в связке. Однако эта связь является недостаточно прочной.It is known that in order to improve the retention of diamond grains by a binder material, a continuous metal coating is applied to the grain (application US No. 2003106270,
Известны технические решения, которые направлены на повышение прочности удержания алмазного зерна в связке за счет создания на покрытии различных видов шероховатостей.Known technical solutions that are aimed at increasing the retention strength of diamond grains in the bundle by creating various types of roughnesses on the coating.
По заявкам JP №2001047366, кл. B24D 3/00, 2001 г., №59030671, кл. B24D 3/00, 1984 г. на абразивное зерно наносят любым известным способом сплошное металлическое покрытие, которое подвергают травлению для получения на поверхности зерна микровыступов. По заявке Японии №2001047367, кл. B24D 3/00, 2001 г. на абразивное зерно наносят слой никеля, который окисляют, в результате чего в поверхностном слое никеля образуется большое число микроотверстий. В готовом инструменте такие композиционные абразивные зерна более надежно удерживаются в связке. Недостаток способов заключается в их сложности, так как для получения шероховатости требуется дополнительное воздействие на покрытие либо химическими реагентами, либо нагревом покрытого абразивного зерна для трещинообразования. При этом шероховатость, имея малые размеры, не может существенно увеличить удержание абразивного зерна в связке.According to the applications of JP No. 2001047366, cl.
Наиболее близким решением является способ изготовления абразивного композиционного зерна, который заключается в том, что к поверхности основного абразивного зерна припаивают связующим материалом (припоем), абразивные зерна более мелкого размера (патент JP 8325558, кл. B24D 3/00, 1996 г.). Способ позволяет получить композиционное зерно с хорошо развитой поверхностью, которая способствует более прочному удержанию зерна в связке. Недостаток способа заключается в сложности и трудоемкости припаивания мелких абразивных зерен к поверхности основного абразивного зерна, в необходимости использования дополнительного связующего материала - припоя, который должен иметь хорошую связь как с материалом основного абразивного зерна, так и с материалом мелких абразивных зерен. Кроме того, связь мелких абразивных зерен с основным абразивным зерном, образованная пайкой, не обеспечивает прочного удержания мелких частиц на основном зерне из-за неравномерности паяного шва и точечного контакта мелкой частицы с алмазным зерном.The closest solution is a method of manufacturing an abrasive composite grain, which consists in soldering abrasive grains of a smaller size to the surface of the main abrasive grain (patent JP 8325558, class B24D 3/00, 1996). The method allows to obtain composite grain with a well-developed surface, which contributes to a more durable retention of grain in the bundle. The disadvantage of this method is the complexity and complexity of soldering small abrasive grains to the surface of the main abrasive grain, the need to use an additional binder material - solder, which should have a good bond with the material of the main abrasive grain and the material of small abrasive grains. In addition, the bond of small abrasive grains with the main abrasive grain formed by soldering does not provide a strong retention of small particles on the main grain due to the unevenness of the soldered seam and the point contact of the fine particle with diamond grain.
Технической задачей является упрощение способа получения композиционного алмазного зерна с хорошо развитой поверхностью, а также получение алмазного зерна с прочно связанным с его поверхностью частицами, образующими композиционное алмазное зерно.The technical task is to simplify the method of producing composite diamond grains with a well-developed surface, as well as obtaining diamond grains with particles firmly bonded to its surface, forming a composite diamond grain.
Техническое решение задачи заключается в том, что в способе получения композиционного алмазного зерна, включающем закрепление на поверхности алмазного зерна частиц меньших размеров, чем алмазное зерно, в качестве мелких частиц берут смесь металлических частиц, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, и частиц, не взаимодействующих с алмазным зерном, в смесь вводят алмазное зерно и нагревают в неокисляющей атмосфере до температуры, обеспечивающей образование твердого раствора или карбидного соединения в зоне контакта металлических частиц с алмазным зерном, при этом металлические частицы берут размером 0,1-0,3 размера алмазного зерна.The technical solution to the problem lies in the fact that in the method for producing composite diamond grains, including fixing particles of smaller sizes on the surface of the diamond grains than diamond grains, a mixture of metal particles forming a solid solution or carbide compound with diamond carbon and particles is taken as fine particles not interacting with diamond grain, diamond grain is introduced into the mixture and heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature that ensures the formation of a solid solution or carbide compound in the zone of contact of metal particles with diamond grain, while metal particles are taken in the size of 0.1-0.3 size of diamond grains.
Нагрев смеси мелких частиц и алмазного зерна проводят при температуре Т=800-1200°C.The mixture of fine particles and diamond grains is heated at a temperature of T = 800-1200 ° C.
Отличие способа получения композиционного алмазного зерна состоит в том, что при нагреве алмазного зерна в контакте с металлическими частицами, образующими с алмазом твердый раствор или карбидное соединение, в зоне контакта образуется химическое соединение металла с углеродом алмаза по поверхности. Увеличенная площадь поверхности химического взаимодействия алмазного зерна и металлических частиц позволяет получить прочную связь между ними.The difference between the method of producing composite diamond grains is that when the diamond grains are heated in contact with metal particles forming a solid solution or carbide compound with diamond, a chemical compound of the metal with diamond carbon on the surface is formed in the contact zone. The increased surface area of the chemical interaction of diamond grains and metal particles allows to obtain a strong bond between them.
На фиг 1. схематично показаны алмазные зерна в смеси с металлическими частицами и частицами, не взаимодействующими с алмазным зерном.Figure 1. schematically shows diamond grains in a mixture with metal particles and particles not interacting with the diamond grain.
На фиг.2 схематично показано композиционное алмазное зерно.Figure 2 schematically shows a composite diamond grain.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Алмазные зерна очищают растворителями для удаления с их поверхности органических и других загрязнений. Готовят смесь, состоящую из свежевосстановленных металлических порошков поз.1 и порошков поз.2, не взаимодействующих с алмазными зернами; в смесь порошков помещают алмазные зерна 3. Металлические частицы и частицы, не взаимодействующие с алмазным зерном, берут в таком количестве, чтобы алмазные зерна были полностью погружены в эти частицы. Смесь с алмазными зернами помещают в вакуумную печь или в печь с восстановительной или защитной атмосферой и нагревают до температуры, при которой происходит взаимодействие металлических частиц с углеродом алмазного зерна с образованием твердого раствора или карбидного соединения металла. Частицы, не взаимодействующие с алмазными зернами, являясь «балластным» порошком, позволяют исключить спекание металлических порошков друг с другом. После нагрева продукт представляет собой смесь не слипшихся друг с другом композиционных алмазных зерен и свободного металлического и «балластного» порошка. Возможно некоторое соединение композиционных алмазных зерен, но такие спеки легко рассыпаются на отдельные зерна без их повреждения. Полученное композиционное алмазное зерно представляет собой композицию, состоящую из алмазного зерна поз.3, поверхность которого содержит выступающие металлические частицы поз.1, с зоной поз.4, представляющей собой химическое соединение материала частицы и углерода алмаза. Связь алмазного зерна с металлическими частицами происходит по зоне поз.4, в результате связь получается высокопрочной за счет химического соединения и создания поверхностного плотного контакта металлической частицы с алмазным зерном. Такое композиционное алмазное зерно сохраняет целостность при изготовлении алмазного инструмента, когда осуществляется смешивание алмазных зерен со связкой в таких аппаратах, как планетарная мельница, «пьяная бочка» и др.Diamond grains are cleaned with solvents to remove organic and other contaminants from their surface. Prepare a mixture consisting of freshly restored metal powders pos. 1 and powders pos. 2, not interacting with diamond grains; diamond grains are placed in a mixture of
Введенные в смесь частицы, не взаимодействующие с алмазным зерном, кроме предотвращения спекания металлических частиц, регулируют шероховатость композиционного алмазного зерна. Изменением соотношения содержания металлических частиц и частиц, не вступающих во взаимодействие с алмазным зерном, на последнем можно закрепить большее или меньшее количество металлических частиц и, соответственно, получить композиционное алмазное зерно с более или менее развитой поверхностью. В качестве частиц, не вступающих во взаимодействие с алмазным зерном, могут быть использованы, например, порошки оксидов, карбидов, нитридов, силицидов и т.п.Particles introduced into the mixture that do not interact with diamond grains, in addition to preventing sintering of metal particles, control the roughness of the composite diamond grains. By changing the ratio of the content of metal particles and particles that do not interact with diamond grain, the latter can fix more or less metal particles and, accordingly, obtain a composite diamond grain with a more or less developed surface. As particles that do not interact with diamond grains, for example, powders of oxides, carbides, nitrides, silicides, etc. can be used.
В качестве металлических частиц можно брать любые металлические порошки в чистом виде, или в виде сплава, которые могут образовывать химическую связь с алмазом при достаточно низких температурах - 800-1200°C. Ограничение температуры связано с тем, что при более высоких температурах нагрева имеет место потеря алмазного сырья из-за его графитизации. Более низкие температуры нагрева требуют большого времени прохождения реакций, что экономически нецелесообразно. В качестве порошков, образующих с углеродом алмаза твердый раствор или карбидное соединение, можно брать порошки из группы железо, никель, марганец, титан, цирконий и другие. Размер металлических порошков составляет 0,1-0,3 диаметра алмазного зерна. Более мелкие металлические порошки не образуют на поверхности алмазного зерна выступающие части, хорошо удерживающие такое зерно в органической связке. Увеличение размера металлического порошка более 0,3 диаметра алмазного зерна приведет к увеличению размера площади и глубины травления поверхности алмаза, что приведет к резкому уменьшению начальной прочности алмазного зерна.As metal particles, you can take any metal powders in pure form, or in the form of an alloy, which can form a chemical bond with diamond at fairly low temperatures - 800-1200 ° C. The temperature limitation is due to the fact that at higher heating temperatures there is a loss of rough diamonds due to its graphitization. Lower heating temperatures require a longer reaction time, which is not economically feasible. As powders forming a solid solution or a carbide compound with diamond carbon, powders from the group of iron, nickel, manganese, titanium, zirconium and others can be taken. The size of metal powders is 0.1-0.3 diameter of diamond grain. Smaller metal powders do not form protruding parts on the surface of diamond grains that hold such grains well in an organic binder. An increase in the size of the metal powder over 0.3 diameters of the diamond grain will increase the size of the area and the depth of etching of the diamond surface, which will lead to a sharp decrease in the initial strength of the diamond grain.
Температура нагрева зависит от природы металлического порошка или сплава. Температура должна обеспечить протекание реакции образования карбидного соединения или твердого раствора с приемлемым технологическим временем. Например, при использовании порошков титана нагрев может осуществляться до температуры 850-900°C (время нагрева 45 мин), железа - 1000-1200°C (время нагрева 60 мин). Для композиционного алмазного зерна можно брать металлические порошки различных форм: шаровидной, дендритной, неопределенной. Порошки дендритной или неопределенной формы более предпочтительны, т.к. в инструменте они обеспечат еще более прочную связь алмазного зерна и связки.The heating temperature depends on the nature of the metal powder or alloy. The temperature should ensure the formation of a carbide compound or solid solution with an acceptable technological time. For example, when using titanium powders, heating can be carried out to a temperature of 850-900 ° C (heating time 45 min), iron - 1000-1200 ° C (heating time 60 min). For composite diamond grains, metal powders of various shapes can be taken: spherical, dendritic, indefinite. Dendritic or indefinite form powders are more preferred since in the tool, they will provide an even stronger bond between diamond grains and ligaments.
Получение композиционного алмазного зерна проводят в неокисляющей атмосфере, например, в среде аргона, в водородной среде, в вакууме. Известно, что алмаз в присутствии кислорода (на воздухе) начинает графитизироваться при достаточно низких температурах. В зависимости от размера зерна процесс графитизации может происходить уже при 600°C. Неокисляющая атмосфера исключает либо существенно уменьшает графитизацию алмазного зерна при нагреве до Т=800-1200°C.The preparation of composite diamond grains is carried out in a non-oxidizing atmosphere, for example, in argon, in a hydrogen medium, in vacuum. It is known that diamond in the presence of oxygen (in air) begins to graphitize at sufficiently low temperatures. Depending on the grain size, the graphitization process can already occur at 600 ° C. A non-oxidizing atmosphere eliminates or significantly reduces the graphitization of diamond grains when heated to T = 800-1200 ° C.
Пример. Алмазные зерна размером 630/500 смешивали с порошком железа и порошком Al2O3 зернистостью 200/160. Смесь нагревали в печи с водородом при температуре 1000°C в течение 60 мин. После охлаждения алмазные зерна отделяли от свободного металлического порошка и порошка Al2O3, В результате получали композиционные алмазные зерна, к поверхности которых были прочно прикреплены порошки металла, образующие алмазные зерна с высокоразвитой шероховатой поверхностью.Example. 630/500 diamond grains were mixed with iron powder and Al 2 O 3 powder with a grain size of 200/160. The mixture was heated in a furnace with hydrogen at a temperature of 1000 ° C for 60 minutes. After cooling, the diamond grains were separated from the free metal powder and Al 2 O 3 powder. As a result, composite diamond grains were obtained to the surface of which metal powders were firmly attached, forming diamond grains with a highly developed rough surface.
Таким образом, изобретение позволяет получить простым способом композиционное алмазное зерно с высокоразвитой шероховатой поверхностью, у которого металлические частицы прочно связаны с алмазным зерном.Thus, the invention allows to obtain in a simple way a composite diamond grain with a highly developed rough surface, in which metal particles are firmly bonded to diamond grain.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011103297/02A RU2450907C1 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Method of producing diamond composite grain |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011103297/02A RU2450907C1 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Method of producing diamond composite grain |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450907C1 true RU2450907C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011103297/02A RU2450907C1 (en) | 2011-02-01 | 2011-02-01 | Method of producing diamond composite grain |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450907C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5755299A (en) * | 1995-08-03 | 1998-05-26 | Dresser Industries, Inc. | Hardfacing with coated diamond particles |
FR2838448A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-17 | Saint Gobain Abrasives Inc | Coated abrasive with outer layer, used to abrade or wear down article surface, consists of specific amount of inorganic, anti-loading agent chosen from metal silicates, silica, metal carbonates and metal sulfates |
RU2238922C2 (en) * | 2000-03-15 | 2004-10-27 | Хардид Лимитед | Adhesive composite coating for diamonds and diamond-containing materials, and method for applying it |
-
2011
- 2011-02-01 RU RU2011103297/02A patent/RU2450907C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5755299A (en) * | 1995-08-03 | 1998-05-26 | Dresser Industries, Inc. | Hardfacing with coated diamond particles |
RU2238922C2 (en) * | 2000-03-15 | 2004-10-27 | Хардид Лимитед | Adhesive composite coating for diamonds and diamond-containing materials, and method for applying it |
FR2838448A1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-17 | Saint Gobain Abrasives Inc | Coated abrasive with outer layer, used to abrade or wear down article surface, consists of specific amount of inorganic, anti-loading agent chosen from metal silicates, silica, metal carbonates and metal sulfates |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5298372B2 (en) | Composite sintered body | |
JP6367815B2 (en) | Smooth diamond surface and CMP method for its formation | |
KR101123490B1 (en) | Composite sintered compact and cutting tool | |
RU2666390C2 (en) | Superabrasive material with protective adhesive coating and method for producing said coating | |
EP1341943A2 (en) | Abrasive diamond composite and method of making thereof | |
JP6871173B2 (en) | Fragile ceramic bonded diamond composite particles and their manufacturing method | |
EP0699642A2 (en) | Whisker or fiber reinforced polycrystalline cubic boron nitride and diamond | |
JP2006347850A (en) | Cubic system boron nitride sintered compact and method of manufacturing the same | |
JP2015044259A (en) | Cubic crystal boron nitride sintered cutting tool excellent in defect resistance | |
JP2008208027A5 (en) | ||
JPH0530897B2 (en) | ||
JP2007084382A (en) | Cubic boron nitride sintered compact, coated cubic boron nitride sintered compact, and cutting tool for quench-hardened steel comprising the same | |
JP4653922B2 (en) | Method of attaching a coating to a substrate composed of diamond or a diamond-containing material | |
RU2450907C1 (en) | Method of producing diamond composite grain | |
JP4490417B2 (en) | Method for producing diamond composite material | |
JP2001293603A (en) | Cutting tool coated with vapor phase synthetic diamond | |
JP2010500477A (en) | Mixed powder containing solid solution powder and sintered body using the same, mixed cermet powder containing solid solution powder, cermet using the same, and method for producing them | |
JP4903566B2 (en) | Boron coated abrasive | |
JP2011116584A (en) | Method for producing carbon material | |
KR101517146B1 (en) | Nano structured composite thin film, methods for forming the same, members with low friction and method for forming the same | |
KR20160130882A (en) | Method of treating surface of diamond and method of manufacturing diamond tool | |
JP2011051890A (en) | Adhesive composite coating film for diamond and for diamond-containing material, and method for producing the same | |
JP6261000B2 (en) | Diamond having controlled conductivity / electric resistance and method for producing the same | |
JPH03219079A (en) | Production of diamond-coated cutting tool made of tungsten-carbide-based sintered hard alloy | |
RU2572903C2 (en) | Method of making wear-proof diamond tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180202 |