SE439610B - Forfarande for bindning av en diamant- eller kubiskbornitridslipmedelspresskropp vid en andra sadan presskropp - Google Patents

Description

40 '7807099-2 innehåller bindemedlet, när ett sådant finnes, företrädesvis en katalysator (även känd som ett lösningsmedel) för tillväxt av kubisk bornitrid, såsom aluminium eller en legering av alu- minium med nickel, kobolt, järn, mangan eller krom. Sådana kata- lysatorer har benägenhet att bli mjuka och för att minska smörj- ningen av katalysatorn till ett minimum under användningen av presskroppen föredrages det att bindemedlet som utgör grundmassa, även inkluderar en keramisk beståndsdel, såsom kiselnitrid, vilken är i stånd att reagera med katalysatorn för att alstra ett hårt material.

Vid diamantpresskroppar, dvs. presskroppar i vilka slip- medelspartikeln företrädesvis är diamant, innehåller bindeme- delsgrundmassan, när en sådan finnes, företrädesvis ett lös- ningsmedel för diamanttillväxten. Lämpliga lösningsmedel är metaller ur grupp VIII i det periodiska systemet, såsom kobolt, nickel eller järn eller en legering innehållande en sådan me- 'tall.

För diamant- och kubisk-bornitridpresskroppar är närva- ron av ett lösningsmedel eller katalysator för det särskilda slipmedlet som användes i presskroppen önskvärd, emedan sedan under förhållandena som är nödvändiga för tillverkningen av sådana presskroppar, tillväxt sker mellan partiklarna. Såsom är känt inom tekniken, framställes diamant- och kubisk-bor- nitridpresskroppar allmänt under sådana temperatur- och tryck- betingelser vid vilka slipmedelspartiklarna är kristallogra- fiskt stabila. _ Diamant- och kubisk-bornitridpresskroppar användes för bearbetning av metall och naturligt berg. För användning bin- des presskropparna vid ett lämpligt stöd såsom ett skaft för att bilda ett verktyg. Presskropparna kan bindas vid-en bä- rare, såsom hårdmetallbärare, och sedan kan bäraren bindas vid ett stöd för att bilda verktyget. Diamant- och kubisk-bor- nitridpresskropparbundna vid en hårdmetallbärare beskrivs och illustreras i brittiska patentskrifterna nris 1 349 385, 1 407 393 och 1 489 130.

Föreliggande uppfinning hänför sig till bindningen av en diamant- eller kubisk bornitridpresskropp till en annan sådan presskropp eller till en hårdmetallbärare med hjälp av en le- gering som utgör ett bindande skikt av en tyn som liknar den som beskrivs och skyddas i brittiska patentskriften 1 489 130. 40 7807099-2 Enligt uppfinningen ástadkommes ett förfarande för bind- ning av en diamant- eller kubisk bornitridslipmedelspresskropp till en andra sådan presskropp eller till ett hårdmetallstöd, vilket förfarande innefattar stegen att avsätta ett lager av övergångsmetall ur periodiska systemet på den första presskroppen att av- sätta ett lager av skikt av hårdlödningslegering på övergängsskiktet, varvid llårflílöölliflgSlegßrí-Ilgfin har 6D smältpunkt inom området 650°C till 750°C och är i stånd att legera sig med övergàngsmetallen, att placera den andra presskroppen eller hárdmetallstödet på hård- lödningsskiktet och upphettning av det hela till en temperatur mellan 65006 och 750°C för att åstadkomma bindning mellan den första presskroppen och den andra presskroppen eller hårdmetall- stödet. Detta förfarande utgör ett mycket effektivt sätt på vilket en diamant- eller kubisk bornitrídpresskropp kan bindas till en annan presskropp eller isynnerhet till ett hårdmetall- stöd. Bindningen är effektiv emedan den äger rum vid en rela- tivt låg temperatur men skapar en legering som bindeskikt, vilken har en relativt hög smältpunkt. Uvergångsmetallen som legeras med hårdlödningsskiktet tenderar att höja smältpunkten av nämnda hårdlödningsmetall. Detta är av särskild betydelse för diamantpresskroppar där grafitisering äger rum redan vid temperaturer överstigande 750°C.

Overgângsmetallskiktet kommer vanligen att vara diskonti- nuerligt, ehuru det inte behöver vara så. Diskontinuerliga över- gângsmetallskikt kan åstadkommas genom pulverformiga övergångs- metaller. När ett pulverformígt övergàngsmetallskikt åstadkom- mes kommer skikttjockleken vanligen att vara av storleksordning- en 10-100 um. Uvergångsmetallskiktet kan också åstadkommas av en folie av övergàngsmetall, i vilket fall skiktet kan bli kon- tinuerligt. Det föredrages att göra skiktet diskontinuerligt.

Metallfolien, när en sådan förekommer, kommer också allmänt att ha en tjocklek av storleksordningen 10-100 pm.

Uvergångsmetallen är företrädesvis titan.

Hârdlödningslegeringen kan utgöras av vilken som helst känd hårdlödningslegeríng inom tekniken, vilken har den erfor- derliga smältpunkten och den erforderliga förmågan att legera sig med övergångsmetallen. En mängd olika kända hârdlödnings- legeringar satisfiera dessa fordringar. En standardhandbok, som beskriver lämpliga legeringar, är Metals Handbook utgiven av American Society for Metals, 8:de upplagan, vol. 6, "Welding 40 veovose-2 and Brazing", 1974. Föredragna legeringar är isynnerhet sådana som består företrädesvis av en eller flera av metallerna guld, silver och koppar. Det föredrages att legeringarna innehåller en mindre mängd av en metall såsom kadmium och zink, speciellt zink.

Hårdlödningslegeringsskiktet kommer vanligen att vara nâ- got tjockare än övergângsmetallskiktet. Ett typiskt hårdlödnings- legeringsskikt har en tjocklek inom området 0,05-0,5 mm. Särskilt föredragna tjocklekar för skiktet av hårdlödningslegeringar lig- _ ger inom området 0,1-0,2 mm.

Bindningen åstadkommes genom att utsätta den obundna en- heten för en temperatur inom omrâdet 650-750°C. Temperaturen kommer vanligen att höjas snabbt till den erforderliga tempera- turen och sedan bibehâllas vid detta höjda värde under en period som är tillräcklig för att åstadkomma bindning. Vanligen är has- tigheten med vilken temperaturen höjes till det erforderliga förhöjda värde-e i området zo-sóo°c per minut. När den förhöjda temperaturen en gäng har uppnåtts upprätthålles den vanligen under en tid av ca 2-180 minuter.

Värmningen, speciellt då diamantpresskroppar avses, bör alltid äga rum i en icke-oxíderande atmosfär, så att försäm- ringen av slipmedelspartiklarna i presskroppen eller presskrop- parna minskas till ett minimum. Såsom ovan nämnts är diamant känslig för grafitísering och detta är skälet varför en icke- oxiderande atmosfär bör användas i praktiken. En icke-oxide- rande atmosfär kan åstadkommas genom en inert gas såsom neon eller argon eller genom ett vakuum av 10-4 torr eller högre.

För god bindning bör det vara en intim kontakt mellan komponenterna i den obundna enheten när värmningen äger rum.

Vikten av de olika komponenterna hos den obundna enheten kan åstadkomma tillräckligt tryck för att bibehålla intim kontakt mellan de olika komponenterna i enheten. Intim kontakt kan emellertid tíllförsäkras genom att spänna ihop den första och andra presskroppen tillsammans med ett tryck av mellan 0,5 och MPa före värmningen.

Hårdmetallkroppen är i och för sig känd genom tekniken.

Hârdmetallen består vanligen av volframkarbid, titankarbid, tantalkarbíd eller blandningar därav. Bindemetallen för kar- biden kan vara av vilket som helst lämpligt slag, exempelvis nickel, kobolt eller järn eller blandningar därav. Bindemetal- 'ed-a 7807Û99'2 len utgör vanligen 3-35 viktprocent av hårdmetallen. Den före- dragna hårdmetallen utgöres av volframkarbidhårdmetall och den föredragna bindemetallen, särskilt för volframkarbidhård- metall är företrädesvis kobolt. Uppfinningen illustreras ge- nom följande icke begränsande exempel.

Exempel 1 En diamantpresskropp var bunden till en hårdmetall- bärare. Diamantpresskroppen bestod av en massa av diamant- partíklar bundna till ett hårt konglomerat med en koboltbind- ningsgrundmassa. Diamantpartiklarna utgjorde 80 volymprocent av presskroppen med kobolt som bildade resten. Hårdmetallen utgjordes av volframkarbidhårdmetall.

Diamantpresskroppen var i form av ett segment av en cirkel. Fint titanpulver utströddes på en av de större ytorna av presskroppen för att åstadkomma ett diskontinuerligt skikt av titan av en tjocklek av ungefär 70 pm. En kommer- siellt tillgänglig hårdlödningsmetall i folieform bestod av 44 % silver, 30 % koppar och 26 % zink, varvid alla procent- halterna var viktprocent av legeringen, placerades på tita- net för att åstadkomma ett hårdlödningsskikt av tjockleken 0,1 mm. Hårdmetallbäraren placerades sedan på hårdlödnings- skiktet och enheten spändes tillsammans och placerades i ett vakuum av 10-5 torr. Temperaturen höjdes till 676°C, vilket var smältpunkten för legeringen med en hastighet av ca 2000 per minut. Den förhöjda temperaturen, när denna uppnåtts, upprätthölls under en tid av 5 minuter.

Denna metod resulterade i en mycket fast bindning mel- lan presskroppen och hårdmetallen och uppnåddes utan någon upptäckbar grafitisering av presskroppen.

Exempel 2 På ett liknande sätt som i exempel 1 var en diamant- presskropp bunden vid en volframkarbidhårdmetallbärare. I detta exempel bestod hârdfödningslegeringen av 49 % silver, 16 % koppar, 26 % zink, 4,5 % nickel och 7,5 % vid alla procenthalterna var víktprocent. Temperaturen höj- des till 700°C med en hastighet av ungefär ZOOO per minut.

Den icke-oxiderande atmosfären var återigen ett vakuum av -5 torr. Den förhöjda temperaturen, när denna en gång upp- Mangan , Val'- 7807099-2 nåtts, upprätthölls under en tid av 2 timmar. Återigen upp- nåddes en mycket fast bindning melllan presskroppen och hård- metallstödet. Vid efterföljande provning observerades att smältområdet för hârdlödníngsskíktet var något högre än 7oo°c.

Claims (13)

¥ 7807099-2 Patentkrav

1. Förfarande för bindning av en diamant- eller kubískbor- nitridslipmedelspresskropp vid en andra sådan presskropp eller vid en hårdmetallbärare, k ä n n e t e c k n att därav, att förfarandet inkluderar stegen att avsätta ett skikt av övergångs- metall ur periodiska systemet på den första presskroppen, att avsätta ett skikt av hårdlödningslegering på övergångsskiktet, varvid hårdlödningslegeringen har en smältpunkt inom området 650°C-750°C och är i stånd till att legera sig med övergångs- metallen, att den andra presskroppen eller hårdmetallbäraren pla- ceras på hårdlödningsskiktet och det hela uppvärmes vid en tem- peratur mellan 650°C och 750°C för att åstadkomma bindning mellan den första presskroppen och den andra presskroppen eller hårdme- tallbäraren.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att övergångsmetallen tillsättes i pulverform.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att övergångsmetallskiktet har en tíocklek inom områ- det 10-100 pm.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e- t e c k n a t därav, att övergångsmetallen utgöres av titan.

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att skiktet av hårdlödnings- legering har en tjocklek inom området 0,05 - 0,5 mm.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e- t e c k n a t därav, att skiktet av hàrdlödningslegeríng har en tjocklek inom området 0,1 - 0,2 mm.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a t därav, att legeringen består till största delen av en eller flera av metallerna guld, koppar och sil- ver.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen innehåller en mindre mängd zink eller kadmium. 78011399-2 g

9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att temperaturen höjes till det erforderliga värdet för att åstadkomma bindning med en hastighet av 20-SOOOC per minut.

10. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att den förhöjda temperaturen som erfordras för bindning upprätthålles under en tid av 2-180 minuter.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att värmningen ástadkommes í en icke oxiderande atmosfär.

12. Förfarandet enligt krav 11, k ä n n e t e c k- n att därav, att den icke oxíderande atmosfären åstadkom- mes med en inert gas eller ett vakuum av minst 10-4 torr.

13. Förfarande enligt något av kraven 1-12, k ä n- n e t e c k n a t därav, att de första och andra press- kropparna spännes tillsammans med ett tryck av mellan 0,5 och 10 MPa före värmningen.