[go: up one dir, main page]

RU2362666C1 - Способ получения абразивного алмазного инструмента - Google Patents

Способ получения абразивного алмазного инструмента Download PDF

Info

Publication number
RU2362666C1
RU2362666C1 RU2007148391/02A RU2007148391A RU2362666C1 RU 2362666 C1 RU2362666 C1 RU 2362666C1 RU 2007148391/02 A RU2007148391/02 A RU 2007148391/02A RU 2007148391 A RU2007148391 A RU 2007148391A RU 2362666 C1 RU2362666 C1 RU 2362666C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melting
low
diamond particles
substrate
diamond
Prior art date
Application number
RU2007148391/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Георгиевич Соколов (RU)
Евгений Георгиевич Соколов
Георгий Яковлевич Соколов (RU)
Георгий Яковлевич Соколов
Роман Ильич Грознов (RU)
Роман Ильич Грознов
Original Assignee
Евгений Георгиевич Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Георгиевич Соколов filed Critical Евгений Георгиевич Соколов
Priority to RU2007148391/02A priority Critical patent/RU2362666C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2362666C1 publication Critical patent/RU2362666C1/ru

Links

Landscapes

  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного алмазного инструмента на металлической связке. На поверхность подложки наносят алмазные частицы и композиционный припой. Последний содержит легкоплавкую матрицу, тугоплавкий наполнитель и связующее вещество. Нагревают подложку с нанесенными на нее алмазными частицами и композиционным припоем выше температуры плавления легкоплавкой матрицы и выдерживают при этой температуре. Затем отжигают в вакууме или в защитной атмосфере при температуре испарения компонентов легкоплавкой матрицы. В результате образуется алмазосодержащая связка с многофазной структурой псевдосплава, обеспечивающая высокую износостойкость связки, прочность удержания алмазных частиц и теплопроводность. 9 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к способам получения абразивного алмазного инструмента на металлической связке.
Известен способ получения абразивного алмазного инструмента [Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / В.Н.Бакуль, Ю.И.Никитин, Е.Б.Верник, В.Ф.Селех; под ред. В.Н.Бакуля. - М: Машиностроение, 1975. - 296 с.], заключающийся в том, что смесь металлических порошков с алмазными частицами подвергают уплотнению в пресс-форме и спекают при температуре ниже температуры плавления основного компонента металлической связки. Недостатками способа являются невозможность получения алмазного инструмента сложной формы, невозможность получения алмазосодержащих элементов и покрытий малой толщины, дороговизна и недолговечность пресс-форм.
Известен также способ, заключающийся в том, что из алмазосодержащей порошковой смеси прессуют пористый брикет, который пропитывают расплавленным металлом, имеющим температуру плавления более низкую по сравнению с температурой плавления порошковой смеси [Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / В.Н.Бакуль, Ю.И.Никитин, Е.Б.Верник, В.Ф.Селех; под ред. В.Н.Бакуля. - М: Машиностроение, 1975. - 296 с.]. Недостатком способа является невозможность получения алмазного инструмента сложной формы.
Известен также способ получения абразивного алмазного инструмента гальваническим осаждением [Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / В.Н.Бакуль, Ю.И.Никитин, Е.Б.Верник, В.Ф.Селех; под ред. В.Н.Бакуля. - М: Машиностроение, 1975. - 296 с.], заключающийся в том, что к покрываемой основе прикрепляют алмазные частицы и осаждают из электролита слой металлической связки, охватывающей и закрепляющей алмазные зерна. Способ позволяет получать алмазосодержащие покрытия на сложных фасонных поверхностях и создавать тонкие (до 0,4 мм) алмазосодержащие элементы и покрытия. Способ имеет ряд недостатков. Гальваническое осаждение не позволяет создавать металлические связки сложного состава с многофазной структурой, обеспечивающей абразивную износостойкость связки в сочетании с высокой прочностью удержания алмазов. При гальваническом осаждении, как правило, применяют никелевые, либо хромовые связки. Никелевые имеют недостаточную твердость и износостойкость, а хромовые хрупки и склонны к отслаиванию от основы. Технология получения алмазного инструмента гальваническим осаждением является сложной и требует очень тщательной очистки алмазов и электролита. В гальванических связках обычно присутствуют остаточные напряжения, снижающие их свойства. Распределение алмазов в гальванической связке не всегда равномерно. Гальванический слой не всегда имеет достаточную прочность сцепления с основой.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения паяного алмазного инструмента по заявке на изобретение РФ №2005 113 159/02, заключающийся в пайке множества алмазных частиц твердым припоем непосредственно на обнаженной поверхности подложки. В качестве припоя используют сплавы, содержащие хром, марганец, титан, кремний или алюминий в количестве от 2 до 50% по массе. Способ предусматривает различные варианты нанесения алмазных частиц и припоя. Припой наносят в виде металлического листа с аморфным строением или в виде суспензии, содержащей порошок твердого припоя. Алмазные частицы могут быть помещены между слоем припоя и подложкой, или слой припоя может быть помещен между подложкой и алмазными частицами. Возможно размещение алмазных частиц непосредственно на подложке или на листе припоя в соответствии с заданным рисунком, при этом они могут быть прикреплены к металлу с помощью клея. При последующем нагреве до температуры менее 1100°C припой оплавляется, охватывает алмазы и закрепляет их на подложке. Способ отличается простотой технологии. Наличие в составе припоя карбидообразующих элементов (Сr, Mn, Ti, Si, Al) обеспечивает химическое взаимодействие металла припоя с алмазами, тем самым достигается большая прочность удержания алмазных частиц, чем в гальванической никелевой связке.
Способ имеет следующие недостатки. Металлические связки на основе твердых припоев не всегда обеспечивают достаточную, абразивную износостойкость. Составы твердых припоев не оптимальны с точки зрения прочности удержания алмазов в связке. Вследствие химического взаимодействия карбидообразующих компонентов припоя с алмазами в процессе пайки на границе между ними могут образоваться хрупкие карбидные включения, снижающие прочность удержания алмазов.
Задачей изобретения является повышение стойкости абразивного алмазного инструмента.
Техническим результатом является получение алмазосодержащей связки с многофазной структурой псевдосплава, обеспечивающей высокую абразивную износостойкость связки, прочность удержания в ней алмазных частиц и теплопроводность.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения абразивного алмазного инструмента, характеризующимся тем, что на поверхность подложки наносят алмазные частицы и композиционный припой, содержащий легкоплавкую матрицу, тугоплавкий наполнитель и связующее вещество, нагревают подложку с нанесенными на нее алмазными частицами и композиционным припоем выше температуры плавления легкоплавкой матрицы, выдерживают при этой температуре и затем отжигают в вакууме или в защитной атмосфере при температуре испарения компонентов легкоплавкой матрицы.
Композиционный припой и алмазные частицы могут быть нанесены на подложку различными способами:
а) нанесение пастообразной смеси алмазных частиц и композиционного припоя;
б) размещение алмазных частиц на подложке в соответствии с заданным рисунком или без него и нанесение композиционного припоя на алмазные частицы и подложку;
в) нанесение композиционного припоя на подложку и размещение алмазных частиц на припое в соответствии с заданным рисунком или без него.
В качестве легкоплавкой матрицы композиционный припой содержит порошки легкоплавких металлов с низкой температурой кипения (Cd, Zn, Pb, Bi, Sn, Na, Li) или порошки сплавов, содержащих эти металлы. Массовая доля легкоплавкой матрицы составляет 30…65%. В качестве тугоплавкого наполнителя используют порошки карбида вольфрама, кобальта, карбидообразующих тугоплавких металлов, железа, меди, никеля. Содержание тугоплавкого наполнителя в композиционном припое 25…60% по массе. В качестве связующего вещества используют органические соединения из группы, включающей глицерин, вазелин или их смеси с флюсующими добавками. Связующее вещество необходимо для скрепления частиц композиционного припоя при его нанесении на подложку. Содержание связующего вещества 10…40% по массе. При нагреве композиционного припоя до температуры плавления легкоплавкой матрицы связующее вещество испаряется. Легкоплавкая матрица при ее расплавлении обеспечивает смачивание частиц тугоплавкого наполнителя и подложки. Тугоплавкий наполнитель частично растворяется в жидкой матрице, повышает ее вязкость и препятствует отеканию припоя к основанию покрываемого изделия, обеспечивает химическое взаимодействие припоя с алмазными частицами. Выдержка выше температуры плавления легкоплавкой матрицы составляет 0,25…0,5 ч.
После расплавления легкоплавкой матрицы изделие подвергают отжигу при температуре 700…1100°С с продолжительностью выдержки 0,5…3 ч. В процессе отжига легкоплавкие компоненты припоя частично испаряются из расплава, частично диффундируют в твердую фазу или образуют с металлом наполнителя тугоплавкие химические соединения, что приводит к постепенному уменьшению количества жидкой фазы и затвердеванию припоя при постоянной температуре. Объем композиционного припоя уменьшается в соответствии с количеством испарившихся легкоплавких компонентов. При этом компоненты тугоплавкого наполнителя, находившиеся в жидкометаллическом растворе, кристаллизуются между алмазными частицами и нерастворенными частицами тугоплавкого наполнителя, связывая их. В результате на подложке формируется равномерное покрытие с многофазной структурой, хорошо охватывающее алмазные частицы и удерживающее их за счет химических связей.
Способ позволяет формировать алмазосодержащие покрытия на сложных фасонных поверхностях.
Пример. Изготавливают профильную алмазную фрезу для обработки бетона и камня. На стальной корпус наносят пастообразную смесь алмазных частиц и композиционного припоя. Размер алмазных частиц 400/315 мкм. Композиционный припой содержит в качестве легкоплавкой матрицы (45% по массе) порошок припоя П150А (37,5…39,5% Sn, 3,5…4,1% Zn, 56,7…58,7% Cd) с температурой полного расплавления 165°С и в качестве тугоплавких наполнителей порошки карбида вольфрама, кобальта и меди (с суммарным содержанием 35% по массе). В качестве связующего вещества (20% по массе) смесь содержит вазелин с добавками хлористого аммония, бензойной кислоты и эмульгатора.
Стальной корпус с нанесенной на него алмазосодержащей смесью помещают в вакуумную печь и выдерживают при температуре 200°С в течение 0,25 ч, при этом испаряется связующее вещество, легкоплавкая матрица расплавляется и смачивает подложку и частицы тугоплавкого наполнителя. Затем корпус нагревают до 900°С и отжигают при этой температуре 1 ч в непрерывно поддерживаемом вакууме. В процессе отжига в вакууме цинк и кадмий испаряются практически полностью, частично испаряется олово. Тем самым устраняется легкоплавкая матрица, и припой твердеет. На поверхности корпуса фрезы формируется покрытие со структурой псевдосплава, содержащей алмазные зерна, частицы карбида вольфрама и структурные составляющие, полученные в результате взаимной диффузии компонентов сплава. Получаемая связка обладает высокой абразивной износостойкостью, прочностью удержания алмазов, а также хорошей теплопроводностью, что позволяет вести обработку камня и бетона без водяного охлаждения. Сравнительные испытания показывают увеличение стойкости инструмента, выполненного по предлагаемому способу, в 1,5…2 раза по сравнению с инструментом, изготовленным по прототипу.

Claims (10)

1. Способ получения абразивного алмазного инструмента, характеризующийся тем, что на поверхность подложки наносят алмазные частицы и композиционный припой, содержащий легкоплавкую матрицу, тугоплавкий наполнитель и связующее вещество, нагревают подложку с нанесенными на нее алмазными частицами и композиционным припоем выше температуры плавления легкоплавкой матрицы, выдерживают при этой температуре и затем отжигают в вакууме или в защитной атмосфере при температуре испарения компонентов легкоплавкой матрицы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкой матрицы используют порошки легкоплавких металлов с низкой температурой кипения, такие как Cd, Zn, Pb, Bi, Sn, Na, Li или порошки сплавов, содержащих эти металлы.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тугоплавкого наполнителя используют порошки карбида вольфрама, кобальта, карбидообразующих тугоплавких металлов, железа, меди, никеля.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества используют органические соединения из группы, включающей глицерин, вазелин или их смеси с флюсующими добавками.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что наносимый на подложку композиционный припой содержит легкоплавкую матрицу, тугоплавкий наполнитель и связующее вещество при следующем содержании компонентов, мас.%:
легкоплавкая матрица 30-65 тугоплавкий наполнитель 25-60 связующее вещество 10-40
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что алмазные частицы и композиционный припой наносят на поверхность подложки в виде смеси.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что алмазные частицы на поверхности подложки размещают в соответствии с заданным рисунком, а композиционный припой наносят сверху.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность подложки наносят композиционный припой, а алмазные частицы размещают сверху в соответствии с заданным рисунком.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержка подложки с нанесенными на нее алмазными частицами и композиционным припоем при температуре выше температуры плавления легкоплавкой матрицы составляет 0,25-0,5 ч.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура отжига составляет 700-1100°С, а его продолжительность 0,5-3 ч.
RU2007148391/02A 2007-12-24 2007-12-24 Способ получения абразивного алмазного инструмента RU2362666C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007148391/02A RU2362666C1 (ru) 2007-12-24 2007-12-24 Способ получения абразивного алмазного инструмента

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007148391/02A RU2362666C1 (ru) 2007-12-24 2007-12-24 Способ получения абразивного алмазного инструмента

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2362666C1 true RU2362666C1 (ru) 2009-07-27

Family

ID=41048403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007148391/02A RU2362666C1 (ru) 2007-12-24 2007-12-24 Способ получения абразивного алмазного инструмента

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362666C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457935C2 (ru) * 2010-11-09 2012-08-10 Евгений Георгиевич Соколов Способ получения абразивного инструмента из сверхтвердых материалов
RU2472609C2 (ru) * 2010-11-17 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Способ изготовления абразивного инструмента
RU2540060C1 (ru) * 2013-12-30 2015-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Износостойкий алмазный инструмент
RU2588928C1 (ru) * 2014-12-02 2016-07-10 Евгений Георгиевич Соколов Композиционный припой для пайки абразивных инструментов из сверхтвердых материалов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315203A1 (ru) * 1986-04-02 1987-06-07 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Композиционный припой дл пайки и наплавки
RU2143332C1 (ru) * 1993-05-25 1999-12-27 Алтимейт Абразив Системс, Л.Л.С. Модельный абразивный материал и способ его изготовления
US6286498B1 (en) * 1997-04-04 2001-09-11 Chien-Min Sung Metal bond diamond tools that contain uniform or patterned distribution of diamond grits and method of manufacture thereof
RU2005113159A (ru) * 2002-09-27 2006-11-20 Шиень-Минь СУН (US) Паяные алмазные инструменты и способы их получения
RU2296041C2 (ru) * 2005-01-11 2007-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" Металлическая связка для изготовления сегментов на основе сверхтвердых материалов для режущего инструмента и способ их изготовления

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315203A1 (ru) * 1986-04-02 1987-06-07 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Композиционный припой дл пайки и наплавки
RU2143332C1 (ru) * 1993-05-25 1999-12-27 Алтимейт Абразив Системс, Л.Л.С. Модельный абразивный материал и способ его изготовления
US6286498B1 (en) * 1997-04-04 2001-09-11 Chien-Min Sung Metal bond diamond tools that contain uniform or patterned distribution of diamond grits and method of manufacture thereof
RU2005113159A (ru) * 2002-09-27 2006-11-20 Шиень-Минь СУН (US) Паяные алмазные инструменты и способы их получения
RU2296041C2 (ru) * 2005-01-11 2007-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" Металлическая связка для изготовления сегментов на основе сверхтвердых материалов для режущего инструмента и способ их изготовления

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457935C2 (ru) * 2010-11-09 2012-08-10 Евгений Георгиевич Соколов Способ получения абразивного инструмента из сверхтвердых материалов
RU2472609C2 (ru) * 2010-11-17 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Способ изготовления абразивного инструмента
RU2540060C1 (ru) * 2013-12-30 2015-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Износостойкий алмазный инструмент
RU2588928C1 (ru) * 2014-12-02 2016-07-10 Евгений Георгиевич Соколов Композиционный припой для пайки абразивных инструментов из сверхтвердых материалов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100769747B1 (ko) 브레이징 접합체의 제조 방법, 이로 인해 제조된 브레이징 접합체 및 브레이징 접합체를 포함하는 연마 제품
Artini et al. Diamond–metal interfaces in cutting tools: a review
US4117968A (en) Method for soldering metals with superhard man-made materials
US4776862A (en) Brazing of diamond
DE3635369C2 (ru)
JP2016532560A (ja) ろう付け合金
CN104313572B (zh) 一种铝合金表面激光合金化Al‑Cr‑Ti‑Si‑Cu多主元合金涂层的制备方法
JPS5929661B2 (ja) 銅ベ−ス非晶質均質合金
RU2362666C1 (ru) Способ получения абразивного алмазного инструмента
KR20130040873A (ko) 분산물, 그의 제조 방법 및 그의 용도
CN103233223A (zh) 铝合金表面熔覆TiC增强Ni3Al基复合涂层的方法
CN111979539A (zh) 一种铜基非晶复合涂层及其制备方法
JP2017534462A (ja) オーステナイトステンレス鋼の物品をろう付けするためのろう付け材料およびその方法
US3049435A (en) Process for applying tungsten carbide particles to a workpiece surface
WO2016068202A1 (ja) 溶射用粉末、溶射皮膜、皮膜、及び溶融金属浴中ロール
US10576587B2 (en) Brazing concept
Fima et al. Wetting of Cu by Bi–Ag based alloys with Sn and Zn additions
CN101913049B (zh) 一种增加金刚石工具涂层厚度的制备方法
JP2013522047A (ja) 金属製基板の表面をろう付けするための方法
RU2457935C2 (ru) Способ получения абразивного инструмента из сверхтвердых материалов
DE102005022264A1 (de) Flüssigauftragbare Einbrennbeschichtung
CN106031956A (zh) 一种立方氮化硼钎焊焊料的焊接工艺
Fathy Interfacial Microstructure and Bonding Area of Sn-based Alloy-GG25 Gray Iron Bimetallic Material Using Flux, Sn, and Sn-Zn Interlayer Compound Casting
JPS5844635B2 (ja) 金属と超硬質人造材料とをろう接する方法およびそのためのろう接剤
EP0730929B1 (en) Use of brazing alloy for bonding carbonaceous body and carbonaceous body coated with hard layer

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20101007

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111225