Способ нанесения покрытий на абразивные зерна

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изОБРетений и ОтнРыти (21) 2754525/29-33 (22) 13.04.79 (46) 07.05.83. Бюл.Р 17 (72) A.Е. Шило, М.H. Белянова, В.П. Барабан, Ю.П. Линенко-Мельников, . В.Г. Красник, Г.П. Храпаль, Г.И.Хижняк и И.С. Олейник (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов

AH Украинской ССР и Полтавский завод искусственных алмазов и алмазного инструмента им. 50-летия СССР (53) 666.792 (088.8) (56) 1. Патент США Р 3576610, кл. 51-295.

2. Авторское свидетельство СССР

9 330121, кл. С 03 С 3/10, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 574424, кл. С 04 В 41/06, 1976 (прототип).

„.SUÄÄ 3016274 A (54)(57) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

НА АБРАЗИВНЫЕ ЗЕРНА для абразивного инструмента путем смешивания алмазного зерна, порошка стекла и оксида иэ группыС00, Fe О, Со 04 с последующим гранулированием и термообработкой в водороде, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости инструмента, порошок стекла сначала смешивают

0 с оксидом и сплавляют при 1000-1150 С после чего вводят алмазное зерно.

1016274

Изобретение относится к производству алмазно-абразивного инструмента, а именно к нанесению покрытий на отдельные зерна типа алмаза и кубичес кого нитрида бора.

Известен способ получения покрытий из борсиликатного стекла на зернах кубического нитрида бора, по которому на зерна кубического нитрида бора путем термообработки наносят окись бора, а затем кремнеорганическое вещество — силан, являющееся источником окиси кремния $1(.

Данный способ позволяет наносить покрытия только на порошки кубического нитрида бора. Применение в инструмен- те абразивных зерен с покрытием, нанесенным по данному способу., вызывает повышенный расход абразива при обработке различных материалов.

Известен также способ нанесения 20 покрытий на основе силикатов,сущность которого заключается в том, что стек- ло варят и измельчают, а затем смешивают с абразивным зерном, например алмазом, и подвергают термообра- 25 ботке. Полученный спек дробят с одновременным просевом через сито.

Получают агрегаты, представляющие собой зерна алмаза, покрытые и соединенные между собой стеклом p2 ). З0

Использование в инструменте алмазных порошков с покрытием, нанесенным по указанному способу вызывает повышенный износ инструмента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ нанесения стеклопокрытий, заключающийся в том, что смесь, состоящую из абразивных зерен и стекла, вводят окись меди, спекают и дроблением получают агрегаты, которые подвергают последующей термообработке в среде водорода $3J.

Недостатком известного способа 45 нанесения покрытий является то, что при применении алмазных порошков, покрытых по известному способу,в инструменте на металлической связке при заточке горного инструмента имеет место повышенный удельный расход алмазов. Это обусловлено.тем, что после смешивания порошков стекла абразива и окиси меди смесь подt.

О вергают обжигу при 650-800 С. Эта температура недостаточна для полного 55 растворения окиси меди, т.е. происходит растворение окисла только с

его поверхности. При термообработке в среде водорода окись меди взаимодействует с Н, восстанавливаясь . 60 до меди. При такой реакции происходит уменьшение молекулярного объема продукта реакции за счет того, что молекулярный объем СиО равен 5, 7. а CU — 3, 2. Поэтому покрытия, получен- 65 ные по известному способу будут иметь поры в местах расположения окиси меди. Естественно, что применение алмазных порошков с таким покрытием в инструменте будет вызывать его повышенный износ, который составляет 1,27 мг/г.

Цель изобретения — повышение износостойкости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что по способу нанесения покрытий на абразивные зерна для абразивного инструмента путем смешивания алмазного зерна порошка стекла и оксида из группы СоО, Fe

0 и сплавляют при 1000-1150 С, после чего вводят алмазное зерно.

Производить же сплавление смеси порошков стекла, абразива и окиси меди при указанной температуре не представляется возможным из-эа окис- ления алмаза и интенсивного взаимодействия его с окислами, входящими в состав стеклопокрытия, что приведет к выделению газообразных про дуктов и ослаблению контактной границы алмаз-покрытие.

При таком способе нанесения покрытий частицы окислов меди, железа, кобальта или их смесей при 10001150 С полностью растворяются в стекле. При этом катионыСо +Ге ",Со

2+ э - + располагаются в стекле статистически. Благодаря окислам, введенным таким способом, в стекле происходят сложные структурные изменения: переход бора из тройной координации в четверную. Такой переход способствует упрочнению стекла. При отсутствии скопления частиц восстанавливаемого окисла и наличия их в виде изолированных молекул при термообработке в среде водорода покрытия получают практически беспористыми.При: этом на поверхности гранул образуется пленка металла с большей протяженнос,тью, чем нри,известном способе.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Варят стекло необходимого состава при 1100-1200 С в течение 0,5-2 ч.

Сваренное стекло в расплавленном состоянии гранулируют путем выливания в воду, после чего подвергают измельчению до получения частиц размером от 40 до 100 мкм. Измельченное стекло смешивают с окислом или смесью окислов, выбранных из группы CvO, FB O Ср 04. После этого смесь сплавляют при 1000-1150 С, так как сплавление смеси ниже 1000 С не обеспечивает полного растворения стекла, а выше 1150 С происходит улетучивание некоторых компонентов стекла (В О ), 1016274

30

Составитель В. Соколова

Редактор Н. Егорова Техред К.йыцьо Корректор- О. Билак

Заказ 3310/22 ТиРаж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий:.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 а также приводит к дополнительной затрате энергии. Затем измельченное стекло смешивают с абразивными зернами и временным связующим и смесьподвергают гранулированию. Затем агрегаты, покрытые в грануляторе тугоплавким веществом, обжигают при 650-800 С с выдержкой от.0,2. до 2 ч. После этого гранулы обра-. батывают в среде водорода при 200600 С и выдержке 0=,25-5 ч.

Пример 1.. Варят стекло слецующего химического состава, мол. Ъл 20М О 5соО 108 0 10Т О 55%О при 1150 С с выдержкой 45 мин. Сваренное сгекло в расплавленном состоянии гранулируют путем выливания в воду, после чего его подвергают и змельч е нию до получения частиц размером 80 мкм. Измельченное стекло смешивают с окисью меди в соотноше- 20 нии 2:1. После этого смесь сплавляют при 1000ОС. Затем измельченное стекло смешивают с алмазным порошком марки ACB160/125 в соотношении

1:2, т.е. 1 ч стекла и 2.ч алмазного 25 порошка. В полученную смесь вводят в качестве временного связующего крахмальный клейстер в- количестве 15% по массе и подвергают агрегированию в грануляторе при числе оборотов ротора 1500 об/мин и времени 60 с.

Обжиг агрегатов проводят при

750ОС с выдержкой 1 ч. После этого агрегаты помещают в печь, термообрабатывают в среде водорода при 35

300 С с выдержкой 30 мин.

Из алмазных IIopoDIKQR с таким покрытием изготавливают круги АКС250х хЗОхЗх76 1003-ной концентрацией на металлической связке, предназначенные для заточки бурового инструмента.

Износостойкость кругов составляет

0,80 мг/г.

Пример 2. Измельченное стекло, изготовленное, как в примере

1, смешивают с окисью железа в соотношении 2:1. ПослЕ этого полученную композицию сплавляют при 1150ОС, затем 1.ч измельченной сплавленной композиции смешивают с 2 ч. алмазного порошка марки АСВ 160/125.

Процесс получения алмазосодержащих агрегатов осуществляют методом описанным в примере 1. После обжига при 750С C и выдержке при этой температуре в течение 1 ч агрегаты термообрабатывают в среде водорода при

500 С и выдержке 30 минут.

Из агрегированных алмазных порошков с рассматриваемым покрытием изготавливают круги AKC 250хЗОхЗх76

1003-ной концентрации на металлической связке и испытывают при алмазном врезном. шлифовании твердосплавного горного инструмента.

Удельный расход алмазов в таких кругах такой же, как и удельный расход в кругах.изготовленных по примеру 1.

Пример 3. Изготовление алмазных порошков со стеклопокрытием, содержащим окисел Созе,термообработку агрегатов в среде водорода, изготовление из них кругов проводят аналогично примеру 2..

Износостойкость таких кругов при обработке твердосплавного горного инструмента в 1,5 раза выше по сравнению с кругами из алмазов, изготовленными по известному способу.