SE438620B - Sett att framstella aggregerade diamantslippartiklar - Google Patents

Description

7809535-3 av diamantslippartiklar och en pulveriserad metall bildas, varpå blandningen upphettas för sintring av metallen, följt av kylning för framställning av en massa och krossning av massan för erhål- lande av de aggregerade partiklarna. De vid denna uppfinning an- vända diamantslippartiklarna är av typ A, B eller C enligt nedan- stående definition.

Partiklar av typ A har följande egenskaper: 1. Ett Friatest-index av ca 70-90, företrädesvis 77-87, för par- tiklar av storleken 74-88 pm.

Medelstor metallhalt, dvs en metallhalt av ca 1,0-1,5 vikt~%. 3. övervägande genomskinlig färg, eventuellt med genomsynliga vi- ta, grâ och gula partiklar. 4. övervägande partiklar av blockform med en benägenhet till lång- sträckt form. . övervägande grov och vågig yta.

Dessa partiklar är vanligen diamanter framställda genom den process, som beskrives i amerikanska patentskriften 4 036 937, dvs de partiklar som återstår, efter att partiklarna med längd: bredd-förhållandet av minst 2:1 och storleken i området 0,297- 0,088 mm har avlägsnats från en sats av partiklar, som framställts på detta sätt.

Partiklar av typ B har följande egenskaper: 1. Låg hållfasthet med ett Friatest-index av ca 65-88, företrädes- vis 80-88, för partiklar av storleken 74-88 pm. 2. Hög metallhalt, dvs en metallhalt större än 2 vikt-%. 3. övervägande mörk färg. 4. Oregelbunden blockliknande form.

. Grova med ytoregelbundenheter, âtergångsvinklar och etsgropar.

Dessa partiklar är vanligen diamanter av konsthartstyp.

Partiklar av typ C har följande egenskaper: 1. Medelstor hållfasthet, med ett Friatest-index i området ca 100-121, företrädesvis 111-121, för partiklar av storleken 74-88 pm.

. Låg metallhalt, dvs en metallhalt mindre än 0,8 vikt-%. 2 3. övervägande gul färg. 4. En kantig till blocklflomnde form med skarpa kanter.

. En övervägande jämn yta_ 7809535-3 Y! Dessa partiklar är vanligen diamanter av metallbind- ningstypen, vilka har kasserats beroende på kvalitet, eller krossat sådant kasserat material.

Friatest-index är ett mått på hållfastheten eller sprödheten hos slippartiklar och erhålles genom den kommersiellt tillgängliga Friatest-metoden. Vid denna test placeras ett prov av slíppartiklarna av speciell partikelstorlek i en kapsel med en hård stâlkula och skakas under förutbestämd tidsperiod. Slip- partiklarna avlägsnas därefter från kapseln och siktas genom den nästföljande mindre siktstorleken i förhållande till den mindre av de två siktar, som användes för bestämning av siktstorleken för de ursprungliga partiklarna. Den på sikten kvarhållna mängden, dividerat med vikten av det ursprungliga provet, ger ett värde R.

Sprëdheten eller Priatest-index (F.T.I.) för partiklarna kan därefter beräknas med följande formel: Friatest-index (F.T.I.) = ïašë-ÉTïññ7ïT där t är tiden för skakning i kapseln. Ju högre F.T.I.-värdet är, desto starkare eller mindre spröda är partiklarna.

Diamantslippartiklarna, som användes som utgångs- material vid tillverkning av de aggregerade partiklarna, kan vara av typ A, typ B, typ C eller blandningar därav. För erhål- lande av bästa resultat, som diskuteras mera fullständigt nedan, föredrages att en blandning av partiklar användes, där typ A utgör minst 40% av blandningen, fireträdesvis 40-80% av bland- ningen, och typerna B och C utgör resten av blandningen. Typerna B och C användes vanligen och företrädesvis i väsentligen lika proportioner. En typisk blandning innehåller 50% typ A och 25% vardera av typerna B och C. Samtliga procenttal i dessa bland- ningar hänför sig till viktprocent.

En speciell storlek för diamantslippartikeln kan an- vändas eller en blandning av storlekar. Det föredrages att de använda partiklarna samtliga är fina och isynnerhet med en stor- lek mindre än ca 125 /um.

Som visas mera fullständigt nedan, erhålles överraskan- de goda slipresultat om de aggregerade partiklarna ligger inom speciella partikelstorleksområden. Det föredrages att de aggregerade partiklarna uppvisar en storlek i området 1H9-250lpm, särskilt i området 177-250)pm. 7809535-3 F Metallbindemedlet kan vara vilket som helst av en mång- fald av metaller eller legeringar. Exempel på lämpliga metaller är silver, koppar, tenn, nickel, kobolt och järn samt legeringar innehållande en eller flera av dessa metaller. Metallen eller legeringen uppvisar företrädesvis en smältpunkt under 1200°C, speciellt under 1000°C. Särskilt lämpliga legeringar är koppar- silver- och koppar-tenn-legeringar, och isynnerhet sådana lege- . ringar som är eutektiska legeringar. En 71:29 kopparzsilver- legering är en eutektisk legering och likaså en 80:20 koppar:tenn- legering. Där en legering utnyttjas kan legeringen i pulveriserad form användas som utgångsblandning. Emellertid föredrages att de individuella komponenterna för legeringen i pulveriserad form användes för blandningen. Legeringen bildas i detta fall in situ under sintringen.

Storleken för metallpulvret, som användes, är icke kritisk. Pulvret är vanligen fint, generellt med en partikel- storlek mindre än 100 flm. 7 Blandningen av diamantslippartiklar och metallpulver innehåller vanligen ett diamantvätmedel, som tax. titan, zirkonium, vanadin, krom och kisel. Diamantvätmedlet användes vanligen i en mängd av 5-15 vikt% av metallpulvret.

Den i blandningen använda mängden av metallpulver är generellt sådan att den ger aggregerade partiklar, som innehåller 40-60, exempelvis 55 vikt% av metallen.

Den pulveriserade blandningen av diamantslippartiklar och metall sintras och kyles därefter för erhållande av en massa, som är sammanhängande och bunden. Sintringen sker vanligen vid en temperatur i området 700-1200°C, företrädesvis 900-95000.

Tiden för sintringen varierar i enlighet med naturen hos metall- komponenten i blandningen, men är vanligen 10-20 minuter.

För att minimera grafitisering av diamanten utföres sintringen och kylningen företrädesvis i en väsentligen icke- oxiderande atmosfär. Den icke-oxiderande atmosfären kan vara en icke-oxíderande gas, som t.ex. väte, kväve eller en inert gas, såsom argon eller neon, eller den icke-oxiderande atmosfären kan erhållas genom ett vakuum, vilket vanligen är 10_u Torr eller lägre.

Sintringen och kylningen kan äga rum med eller utan komprimering av blandningen. När komprimering icke utnyttjas, 7809535-3 (dvs. pulvren är i ett väsentligen löst masstillstånd, erhålles en mera porös massa. Komprimeringen bör, då sådan användes, icke vara alltför kraftig så att man undviker bildning av en allför kompakt massa.

Krossningen av partiklarna sker företrädesvis genom skjuvning, istället för stötkrossning. Samtliga inom tekniken kända skjuvkrossningsmetoder kan användas. Exempelvis kan den sintrade massan krossas till den önskade partikelstorleken i en käft- eller gyrokross.

De genom den ovan beskrivna metoden framställda aggregerade diamantslippartiklarna består av ett antal diamant- slippartiklar, sammanhållna genom metallen. De kan användas i slipverktyg, isynnerhet hartsbundna slipverktyg, som t.ex. slip- skivor. Före införande i skivan kan de aggregerade partiklarna förses med ett tunt metallöverdrag.

Slipverktygen innehållande de aggregerade diamantslip- partiklarna kan vara av konventionell konstruktion. Vid fallet av hartsbundna slipskivor är slippartiklarna vanligen närvarande i den slipande delen av skivan i en mängd av 15-30, exempelvis volym% av denna del. Hartset kan vara vilket lämpligt värme- härdande harts som helst, som är känt inom tekniken för harts- bundna slipskivor, som t.ex. ett fenolformaldehyd-, polyamid-, polyimid-, karbamid-formaldehyd-, polyester- eller melamin- formaldehydharts. Konstruktionen för skivan kan vara av utåt- vidgande skålkonfiguration eller periferisk konfiguration. Som bekant består slipskivor vanligen av en central navdel, till vilken en periferisk slipdel är bunden.

De aggregerade diamantslíppartiklarna har, då de ingår i hartsbundna slipverktyg, visat sig vara synnerligen effektiva vid slipning, isynnerhet under torra betingelser, av hårda material, som t.ex. sinterkarbider, nitrider och slippresskroppar.

Genom slipmaterialet, som framställts genom sättet enligt uppfin- ningen, kan sålunda ett arbetsstycke av den ovan beskrivna typen slipas genom framställning av ett slipverktyg, vars slipan- de yta innefattar aggregerade diamantslippartiklar, framställda genom sättet enligt uppfinningen, införda i en hartsgrundmassa, varvid arbetsstycket slipas genom att slipytan på verktyget för- flyttas i förhållande till en yta på arbetsstycket i kontakt med 7809535-3 6 'de i relativ rörelse befintliga ytorna. Generellt är slipverk- tyget en slipskiva, som bringas att rotera, varpå den roterande slipskivan bringas i kontakt med arbetsstycket för âstadkommande av slipning.

Isynnerhet uppnås effektiv slipning av sinterkarbider, isynnerhet volframkarbid, på det ovan beskrivna sättet. Sinter- karbider består, som är känt inom tekniken, av en massa av karbidpartiklar, som t.ex. volframkarbid, tantalkarbid eller titankarbid i partikelform bundna till en hård sammanhängande massa med ett metallbindemedel. Metallen består vanligen av ko- bolt, nickel eller järn eller en legering därav och är generellt närvarande i sinterkarbiden i en mängd av 6-35 vikt%.

Slippresskroppar är välkända inom tekniken och består väsentligen av en massa av slippartiklar, generellt närvarande i en mängd av minst 70%, företrädesvis 80-90%, räknat på volymen av presskroppen, bundna till ett hårt konglomerat. Presskroppar består av polykristallina massor och kan ersätta stora en- kristaller. Slippartiklarna i presskroppar består av superhårda -slipmedel, som t.ex. diamant och kubisk bornitrid.

Uppfinningen illustreras ytterligare genom följande icke-begränsande exempel.

Exempel 1 Partiklar av typ A blandades med en kommersiellt till- gänglig eutektisk koppar/silver-legering och titan i pulverform.

Blandningen bestod av 100 viktdelar diamant, 90 viktdelar av silver/koppar-legeringen och 7 viktdelar titan. Blandningen upp- hettades till en temperatur av ca 900°C och kyldes därefter. Upp- hettningen och kylning ägde rum i ett vakuum av 10-4 Torr och gav en smält massa. Massan krossades i en käftkross för erhållande av aggregerade diamantslippartiklar med en storlek i området 177- 250 lum.

De aggregerade díamantslippartiklarna infördes i en slipskiva med fenolformaldehydharts som bindemedel, innehållan- de 20 volym% slippartiklar. Slipskivan var av typen med utåt- vidgande skål, dvs. konfiguration 11V9, och uppvisade i en dia- meter av 100 mm och en tjocklek av 3 mm. Slipskivan var fram- ställd på konventionellt sätt genom formpressning mot ett anhåll.

Slipskivan användes för torrslipning av ett arbetsstycke av K21 volframkarbid med en periferihastighet av 17 m/sekund, en inmat- ning av 0,03 mm och en bordförflyttningshastighet av 3 m/minut. 7809535-3 7 [Det erhållna G-förhållandet var 158.

Som jämförelse framställdes aggregerade diamantslippar- tiklar med användning av samma metod, förutom att kommersiellt tillgängliga RD-diamantpartiklar användes. De aggregerade partik- larna infördes i en liknande 11V9 slipskiva och skivan användes för torrslnmüng av ett K21 karbidarbetsstycke under liknande betingelser. Det erhållna G-förhållandet med denna skiva var endast 117.

G-förhållandet är förhållandet mellan mängden av arbets- stycket, som avlägsnats, till mängden av skivan, som förbrukats under slipningen. Ju högre G-förhållandet är, desto bättre är skivan.

Exempel 2 Ytterligare satser av aggregerade diamantpartiklar framställdes på ett liknande sätt som i exempel 1,förutom att i samtliga fall användes separata koppar- och silverpulver för användning i utgångsblandningen. De framställda aggregerade par- tiklarna infördes i slipskivor. Slipskivorna användes för slip- ning av volframkarbid och jämfördes med liknande skivor innefat- tande kommersiellt tillgängliga kopparöverdragna diamantslipkorn (vilka saluföres speciellt för torrslhmfing av karbider).

Resultaten av dessa test anges i tabellerna I och II. Följande torde noteras i förhållande till dessa tester: Koncentrationen av partiklar representeras som 75 koncentration. Detta är ekvivalent med en koncentration av 20 volym%.

Av de erhållna G-förhållandena framgår att skivor inne- fattande aggregerade diamantslippartiklar, som framställts genom sättet enligt denna uppfinning, är överlägsna jämfört med skivor innefattande kommersiellt tillgängliga kopparöverdragna slipkorn.

Exempel 3 Flera andra test utfördes för jämförelse av aggregera- de partiklar innefattande användning av de angivna partiklarna med aggregerade partiklar innefattande andra diamantpartiklar, för utvärdering av effekten av den i de aggregerade partiklarna närvarande mängden metall och för utvärdering av olika storlekar av aggregerade partiklar. De använda procedurerna var liknande de som beskrivits i exemplen 1 och 2. De erhållna resultaten anges nedan. 7809535-3 8 Q1) Variation av diamantpartikel Diamantpartiklar av olika typer användes som utgångs- material och G-förhållandena, som erhölls för de olika testerna, anges nedan: Tyg av diamant TorrslipnüEL - K21 VåtSliPHüXí - K3H MD . 18 110 DXDA-II (en MD partikel) 30 53 Typ C 42 73 Typ A sz 1ou Typ ß as ss (2) Variationer i metallhalt Metallhalten i de aggregerade partiklarna varierades.

I samtliga fall användes en blandning bestående av 50 vikt% typ A och 25 vikt% av vardera av typ B och C i utgångsblandningen. De erhållna resultaten anges nedan: % metall i aggregatet G-förhållande 140 1111- 50 50 60 LFB (3) Variationer i storlek hos aggregerade partiklar De aggregerade partiklarna krossades till olika stor- lekar och därefter jämfördes de G-förhållanden, som erhölls med användning av dessa olika storlekar. Återigen användes en bland- ning, som beskrivits under (2) ovan, i utgångsblandníngen.

De erhållna G-förhållandena anges nedan: Storlek G-förhållande 1 % av storlek 1 1. 177-250 )nn 100 2. 149-177 )nn 94 3. 125~1|+9).1m f 77 4. 105-125/um 58 . 88-105 /um 60 Exemgel 4 En pulveriserad blandning liksom i exempel 1, förutom att en blandning av silver- och kopparpulver användes, placera- des i en form och komprimerades under en belastning av 2H g/cm2.

Den erhållna komprimerade massan sintrades och kyldes liksom i exenmel 1. Den bildade sammanhängande massan visade sig uppvisa en 7809535-3 [_ porosítet av 58,1%.

Med användning av samma utgångsblandning och samma procedur, förutom att blandningen icke komprimerades, framställ- des en andra sammanhängande massa. Denna massa visade sig upp- visa en porositet av 61,5%.

De två massorna krossades som i exempel 1 för bild- ning av två satser av aggregerade diamantslippartiklar. De två satserna infördes i olika fenolformaldehydharts-bundna slipskivor och skivorna testades vid torrslnxfing av volframkarbid. De två skivorna visade icke någon avgörande skillnad ifråga om slip- egenskaper. 7809535-3 r Tabell I Typ Tachella Bordförflyttning 2,0 m/min.

Tvärmatning Maskin Inmatníng 0,03 mm Spindelhastighet 3,200 Total inmatning 1,8 mm Typ och utspädning Kylmedel flödeshastighet torr Arbets_ Material K21 volframkarbíd stycke Storlek 12,7x6,35 mm 24 stycken Storlek och typ 100 x 3 mm 11V9 Skiva Periferihastighet 17 m/sek.

Eindning 1 2 H Nummer Typ B Kopparöver- dragna slip- Slipkorn korn Storlek spm) 177-250 177-250 Koncentration 75 75 Effekt 1120 1080 1080 1240 1080 1040 1120 1040 1040 1040 1120 1040 Medeleffekt Per _ Skiva 1060 1040 1120 1040 Resultat Medeleffekt per korn 1050 1080 G-förhållande 87 127 56 78 83 93 58 53 90 67 H9 62 Genomsnittligt G- förhållande för skiva 87 80 54 57 Genomsnittligt G- förhållande för korn SH 56 7809535-3 11 " Tabell II Typ Kellenberger Bordförflyttning 2,0 m/min _ Tvärmatning Maskln Inmatning 0,02 mm Spindelhastighet 3200 Total inmatning 1,6 mm Typ och utspädning Kylmedel flödeshastighet torr ArbetS_ Material K21 stycke Storlek 12,7 x 6,35 mm 24 stycken Storlek och typ 100 x 3 mm 11V9 Skiva Periferihastighet 17 m/sek Bindning Nummer 5 6 7 Typ A B Kopparöver- Slipkorn dragna korn Storlek §pm) 177/250 177/250 177/250 Koncentratíon 75 75 75 Effekt 1160 1120 1280 1120 1000 1080 1160 800 1160 Medeleffekt per skiva 1140 Resultat Medeleffekt per korn 1140 91+? 1093 G-förhållande 63 37 28 67 47 27 57 43 30 58 Genomsnittligt G- förhållande för skiva 62 49 33 Genomsnittligt G- förhållande för korn 62 H9 33 , __, _._,*...._._...._..o .__ _

Claims (9)

78095355 12 Patentkrav l. Sätt att framställa aggregerade diamantslippartiklar, inne- fattande bildning av en blandning av diamantslippartiklar och en pulveriserad metall. upphettning av blandningen för sint- ring av metallen. följt av kylning för bildning av en massa samt krossning av massan för erhållande av de aggregerade par- tiklarna. k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna väljes från partiklar av typ A. B och C samt blandningar därav. var- vid partiklar av typ A har följande egenskaper: 1) ett Friatest-index av ca 70-90. företrädesvis 77-87. för partiklar av storleken 74-88 lim. _ 2) medelstor metallhalt. dvs. en metallhalt av ca 1.0-1.5 vikt-%. 3) övervägande genomskinlig färg. eventuellt med genomsynliga vita. grå och gula partiklar. 4) övervägande partiklar av blockform med en benägenhet till långsträckt form. 5) övervägande grov och vâgig yta: partiklar av typ B har följande egenskaper: 1) låg hållfasthet med ett Friatest-index av ca 65-88. före- trädesvis 80-88. för partiklar av storleken 74-88 fin. 2) hög metallhalt. dvs. en metallhalt större än 2 vikt-t, 3) övervägande mörk färg, 4) oregelbunden blockliknande form. 5) grova med ytoregelbundenheter. âtergångsvinklar och ets- gropar: partiklar av typ C har följande egenskaper:

1. ) medelstor hållfasthet. med ett Friatest-index i området ca 100-121. företrädesvis lll-121. för partiklar av storleken 74-88 flm.

2. ) låg metallhalt. dvs. en metallhalt mindre än 0,8 vikt-t,

3. ) övervägande gul färg.

4. ) en kantig till blockliknande form med skarpa kanter.

5. ) en övervägande jämn yta. ___..- ._._.__._ W. __.. ..._.._.._._.._.,..__.-- 7809535-3 13 2. Sätt enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t_ av att par- tiklarna består av en blandning av partiklar av typ A och typerna B och/eller C. varvid partiklar av typ A utgör åt- minstone 40 vikt-2 av blandningen. 3. Sätt enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a t av att par- tiklarna av typ A utgör 40-80 vikt-% av blandningen. 4. Sätt enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att blandningen innehåller partiklar av typ A. typ B och typ C. varvid partiklarna av typerna B och C är närvarande i vä- sentligen lika proportioner. 5. Sätt enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att par- tiklarna utgöres av en blandning bestående av 50 2 partiklar av typ A. och 25 t vardera av typerna B och C. varvid samtliga procenttal hänför sig till vikten.

6. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att diamantslíppartiklarna. som användes i utgångs- blandningen. uppvisar en storlek mindre än ca 125 pm.

7. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att de aggregerade partiklarna uppvisar en storlek i området 149-250 pm. B. Sätt enligt något av krav 1-6. k ä n n e t e c k n a t av att de aggregerade partiklarna uppvisar en storlek i området 177-250 pm. 9. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att metallen består av silver. koppar. tenn. nickel. kobolt eller järn. eller legeringar innehållande en eller flera av dessa metaller. 10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att metallen eller legeringen har en smältpunkt under l200°C. 7809535-3 140 ll. Sätt enligt krav 9. k ä n n e t e c k n a t av att metallen eller legeríngen har en smältpunkt under l000°C. 12. Sätt enligt något av kraven l -

8. k ä n n e t e c k - n a t av att metallpulvret består av en pulveriserad kop- par/silver-legering. 13. Sätt enligt något av kraven 1 - 8. k ä n n e t e c k - n a t av att den pulveriserade metallen består av en bland- ning av koppar- och silverpulver. 14. Sätt enligt krav 12 eller 13. k ä n n e t e c k n a t av att viktförhållandet koppar till silver är 71:2

9. 15. Sätt enligt något av kraven 1 - 8. k ä n n e t e c k - n a t av att metallpulvret är en pulveriserad kopparltenn- -legering. 16. Sätt enligt något av kraven 1 - 8. k ä n n e t e c k - n a t av att den pulveriserade metallen är en blandning av koppar- och tenn-pulver. 17. Sätt enligt krav 15 eller 16. k ä n n e t e c k n a t av att viktförhållandet koppar till tenn är 80:20. 18. Sätt enligt något av föregående krav.- k ä n n e t e c k - n a t av att blandningen av diamantslíppartiklar och metall- pulver även innehåller ett diamantvätmedel. 19. Sätt enligt krav 18. k ä n n e t e c k n a t av att díamantvätmedlet består av titan. Zírkonium, vanadin. krom eller kisel. 20. Sätt enligt krav 18 eller 19. k ä n n e t e c k n a t av att diamantvätmedlet är närvarande i en mängd av 5-15 vikt-% av metallpulvret. 21. Sätt enligt något n a t av att mängden sådan att aggregerade metall erhålles. 22. Sätt enligt något n a t av att mängden sådan att aggregerade hâlles. 23. Sätt enligt något n a t -12oo°c. 24. Sätt enligt krav 23. 7809535-3 _1,5, , av föregående krav, k ä n n e t e c k - metallpulver i utgångsblandningen är partiklar innehållande 40-60 vikt-% av kraven 1-20, k ä n n e t e c k - metallpulver i utgångsblandningen är partiklar innehållande 55 vikt-2 er- av föregående krav. k ä n nle t e c k - av att sintringen sker vid en temperatur i området 700- k ä n n e t e c k n a t av att síntringen sker vid en temperatur i området 900-950°C. 25. Sätt enligt något n a t minuter. 26. Sätt enligt något n a t av föregående krav. k ä n n e t e e k - av att sintringen sker under en tidsperiod av 10-20 av föregående krav. k ä n n e t e c k - av att síntringen och kylningen sker i en väsentligen icke-oxiderande atmosfär. 27. Sätt enligt krav 26. k ä n n e t e c k n a t av att den ' icke-oxíderande atmosfären består av en icke-oxíderande gas eller ett vakuum av 10-4 28. Sätt enligt något nät torr eller lägre. av föregående krav, k ä n n e t e c k - av att krossningen sker genom skjuvkrossning.