Покрытие для абразивных порошков
ПОКРЫТИЕ ДЛЯ АБРАЗИВНЫХ ПОРОШКОВ , преимущественно многофазных, включающее BjO-, отличающеес я тем, что, с целью повьшения износостойкости инструмента, оно дополнительно содержит Bi20, и ZnO при следующем соотношении компонентов , мол.%: 20-59,9 BijO 40-79,9 ZnO О,1-30 (Л с
СО2ОЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУ БЛИН
«е ан
3 21 С 04 В 41/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
20-59,9
40-79,9
О, 1-30
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (22) 3458225/29-33 (22) 24.06.82 (46) 23.04.84. Бюл. 11 15 (72) А.Е ° Шило, А.С. Смоляр, Э.Я. Довгаль, В.А. Букин и В.С.Буров (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов
АН УССР и Ленинградское научно-произ" водственное объединение "Абразивный завод "Ильич" (53) 666.798.2(088.8) (56) 1. Патент США У 3576610, кл. 51-295, опублик . 1977.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 330121, кл. С 03 С 3/ 10, 1968. (54)(5?) ПОКРЫТИЕ ДЛЯ АБРАЗИВНЫХ ПОРОШКОВ, преимущественно многофазных, включающее В2ОЗ, o x л H v a m щ е с я тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, оно дополнительно содержит Bi20 и Zn0 при следующем соотношении компонентов, мол.Ж:
В203
В 120
Zn0
1087495
Изобретение относится к производству абразивных инструментов, в час гности к нанесению покрытий преимущественно на порошки абразивных многофазных материалов. 5
К многофазным абразивным материалам относятся композит 05ИТ, эльбор-Р, гексанит-Р, которые состоят иэ нескольких фаэ, имеющих различный коэффициент термического расширения 10 (КТР). При нагреве на материале вследствие различных КТР фаз появляются трещины и, как следствие, снижается прочность зерен. Исходя из этого, при разработке стеклопокрытий для 15 порошков композита 05ИТ и других следует испольэовать легкоплавкие стекла с температурой размягчения 400 С.
Известны покрытия для зерен куби- 20 ческого нитрида бора, состоящие из борсиликатного стекла. Нанесение борсиликатнбго покрытия предусматривает нагрев порошков кубического нитрида бора (КНБ) до 800 С. При 25 этой температуре на зернах КНБ образуется пленка оксида бора, температура размягчения которого 450 С.
После этого на зерна КНБ наносят кремн„,.органическое вещество — силан, gp являющееся источником оксида кремния.
Затем зерна подвергают термообработке до температуры, обеспечивающей сплавление оксида бора с оксидом кремния (1 3.
Нанесение борсиликатного покрытия .требует нагрева зерен до 800 С, что о неприемлемо для порошков, например композита 05ИТ, так как при этой температуре имеет место потеря проч- 40
1 ности зерен и, как следствие,увеличение износа круга, изготовленного из порошков композита 05ИТ с указанным покрытием.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является состав покрытия, включающий следующие компоненты, вес,7:
Na,О 10-15
СаО 2-12
В О 8-1б
Pb0 15-40
30-50
Известное покрытие используется для порошков КНБ, которые являются однофазными, состоящими только из
BN. Нанесение такого покрытия на по" рошки КНБ осуществляют при 750 С.
О
Расплавленное стекло под действием капиллярных сил заполняет трещины, поры и другие дефекты поверхности зерен, обеспечивая таким образом прочное сцепление покрытия с поверхностью зерен. Краевой угол смачивания этим стеклом поверхности КНБ при
750 С составляет 12 f Z ).
Недостатком известного покрытия является то, что оно формируется на зернах КНБ при 750 С, и зта темо пература неприемлема для нанесения его на порошки композита 05ИТ, состоящего из кристаллов КНБ с добавками борида циркония и металлического хрома. Инструмент, изготовленный иэ порошков композита 05ИТ с известным покрытием, имеет большой износ по указанным причинам.
Цель изобретения — повышение иэносостойкости инструмента.
Поставленная цель достигается тем,. что покрытие для абразивных порошков, преимущественно многофазных, включающее В, О,, дополнительно содержит
Bi О, и ZZnO при следующем соотношении компонентов, мол.X:
2 Э
20-59,9
В1 Оз 40-79,9
Zn0 О, 1-30
Примеры составов стекол и их свойств приведены в табл. 1. Пригодность того или иного состава стекла для покрытий оценивают по краевому углу смачивания данным стеклом поверхности композита 05ИТ, микротвердости и по химической стойкости данного состава стекла в ЗЖ-ном растворе соды. Краевой угол смачивания характеризует капиллярные свойства рас плава, т.е. чем угол меньше, тем лучше: расплав стекла проникает в поры, трещины и другие дефекты поверхности зерен, обеспечивая прочную связь в
f системе, например, композит 05ИТ стекло. Микротвердость стекла также должна быть достаточно высокой, так как чем выше микротвердость стекла покрытия, тем меньше износ круга.При работе кругов с охлаждением (обычно в практике используется ЗЕ-ный раствор соды) необходимы стекла с достаточно высокой химической стойкостью.
Предлагаемые стекла, обладая оптимальным комплексом перечисленных свойств, вполне пригодны для покрытия порошков композита 05ИТ. Основным достоинством предлагаемых стекол
1087495
Таблица 1
Состав, мол.Ж
Микротвердость стекла, кг/мм
Угол смачивания
Кимическая стойкость в 37 ном
Стекло
2 3
ZnO композн" а
05ИТ при
650 C,ãðàä. растворе а, СО,, Х потерь
0,1
335
79,9
20,0
0,2
0,1
342
70,0
29,9
40,0
0,1
5,2
417
59,9
75,0
10,0
15,0
0,6
390
15,0
85,0
1,0
322
45,0
20,0
35,0
401
0,2
20,0
0,8
457
50,0
30,0
30,0
432
20,0
0,8
50,0
64,9
6,6
477
35,0
0,1
Известное
151
450
0,1 является низкая температура их размягчения по сравнению с известным.
Так, при 650 С краевые углы смачивания композита 05ИТ стеклами систе12Na, О .5СаО 10В,О, ° 30PbO 43SiO, Наличие в стекле одновременно оксидов В,О,, Bi О,, ZnO позволяет получать очень легкоплавкие кристаллизующиеся стекла именно в указанном соотношении (эти свойства обеспечивают оксиды В, О, и В,О, ) одновремен-4 но с высокой механической прочностью. и твердостью (эти свойства в основном обеспечивают ZnO и В,G,). Для покры-. тий порошков композита 05ИТ требуется сочетание именно перечисленных свойств, которые достигаются взаимодействием катионов висмута, бора и цинка с анионами кислорода с образованием разветвленной сетки стекла.
Составы стекол 4 — 6 и 9 неприемлемы для применения в качестве покрытий на порошках композита 05ИТ, вследствие того, что составы 4 и 6 имеют мы ZnO — В,О, — Bi О, меньше 90, в то же время краевой угол смачивания стеклом известного состава составляет, 151 относительно низкую смачивающую способность (краевые углы соответственно 45 и 61 ), состав 5 — низкую микротвердость (322 кг/мм ), а состав 9 — самую низкую химическую устойчивость (6,67. потерь).
Пример. Варят стекло следующего состава: 20ZnO ЗОВ,О,. 50Bi 03 при 900 в течение 45 мин. Сваренное и измельченное стекло с размером частиц менее 100 мкм смешивают с порошком композита 05ИТ зернистостью
160/125, временным связующим и подвергают гранулированию в грануляторах роторного типа на следующих режимах: частота вращения ротора
1500 об/мин; время гранулирования — 30 с.
1087495
Таблица 2 Сошлифовано стали, r
Состав покрытия
Абразивный порошок
Эффективная мощность, кВт
Относительный удельный расход, мг/г
2,10
ЛК 12
0,75
ЛК 12
2,01
0,80
ЛК 12
0,60
1,36
Составитель Н. Соболева
Техред М.Надь Корректор В. Бутяга
Редактор Н. Егорова
Заказ 2575/21 Тираж 606 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
После этого в гранулятор вводят гексагональный нитрид бора, KoTopbw обволакивают влажные гранулы на следующих режимах: частота вращения ротора 500 об/мин; время — 5 с. Термообработку гранул проводят при 650 С с выдержкой при этой температуре
60 мин.
Затем 25 каратов покрытого стеклом. композита 05ИТ смешивают с шихтой 1О связки Б1 и прессуют круг ЧК 125х5х х3х32. По данной технологии изготавливают такой же круг из композита
05ИТ той же зернистости, покрытого стеклом известного состава. I5
Испытание кругов проводят при обработке стали P6N5 на следующих режимах: скорость круга - 30 м/с продольная подача — 1,0 м/мин, поперечная подача — 0,03 мм/дв.ход. 2О
Испытания показали, что относительный расход композита 05ИТ для
Таким образом, использование в инструменте порошков из композита
05ИТ с предлагаемым покрытием повы шает его стойкость в 1,5 раза по сравнению с известными покрытиями. кругов из абразива с предлагаемым покрытием составляет 1,60 мг/г, а с известным покрытием — 2,23 мг/г.
Порошки композита 05ИТ покрывают следующими составами, мол.Х:
1 ° О, il Zn0.20,О В,О ° 79,9 Bi О
2. 0,17 ZnO 59,83 B Oç 40,0 Bi 0ç
3. 20,0 ZnOi30,0 В О, 50,0 Bi O
Круги иэ композита 05ИТ с указанными покрытиями на органической связке В1 испытывают при шлифовании образцов иэ стали Р6М5 по плоскости (18х5 мм) на станке модели 3А64.
Режимы шлифования (без применения смазочно-охлаждающей жидкости):
V кр,= 30 м/с; S и д= 1 м/мин; S „.о„
= 0,03 мм/дв.ход. *
В табл. 2 приведены результаты испытаний кругов.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого покрытия заключается в повышении износостойкости инструмента из порошков многофазных абразивных материалов в 1,5 раза по сравнению с известным покрытием.
