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DE1533424B1 - SINTERED GRINDING BODY - Google Patents

SINTERED GRINDING BODY

Info

Publication number
DE1533424B1
DE1533424B1 DE19661533424 DE1533424A DE1533424B1 DE 1533424 B1 DE1533424 B1 DE 1533424B1 DE 19661533424 DE19661533424 DE 19661533424 DE 1533424 A DE1533424 A DE 1533424A DE 1533424 B1 DE1533424 B1 DE 1533424B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
composite
diamond
particles
mass
abrasive
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19661533424
Other languages
German (de)
Inventor
Milton Curtis Parsons
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wall Colmonoy Corp
Original Assignee
Wall Colmonoy Corp
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 Wall Colmonoy Corp filed Critical Wall Colmonoy Corp
Publication of DE1533424B1 publication Critical patent/DE1533424B1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/08—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for close-grained structure, e.g. using metal with low melting point
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

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Description

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Bindemittel gebildet, das durch Sintern bei Tempera- zifische Größe und Gestalt in weiten Bereichen variiert türen zwischen 980 und 1010° C eine harte, dichte, werden, um die erforderliche Schleif- oder Polierabriebs- und stoßfeste Verbundmasse liefert. Die so wirkung zu erzielen. Gewöhnlich werden Diamanterhaltene Verbundmasse besteht aus bestimmten teilchen von einer Durchschnittsgröße von 1 Mikron Mengen an Wolframkarbidpartikeln und Chrom- 5 oder kleiner bis zu Größen von 1,5 mm Durchmesser boridpartikeln, die in ein Kristallgefüge eingeschlos- oder darüber in Mengen von 5 bis 70 Volumprozent, sen sind, das im wesentlichen aus einer ternären Lö- bezogen auf die Schleifmasse, verwendet. Herkömmsung aus Nickel, Eisen, Kupfer, Chrom, Zinn, licherweise wird die Menge der Diamantteilchen Kohlenstoff, Bor und Silizium sowie einem darin innerhalb eines Bereichs von 25 bis 35 Volumprozent, dispergierten komplexen Eutektikum aus Nickel, io bezogen auf die Schleifmasse, gehalten. In allen Fäl-Chrom, Bor, Silizium und Eisen besteht. Die so ge- len wurde gefunden, daß Diamant-Feinwerkzeuge bildete Verbundmasse weist eine besonders hohe mit der erfindungSigemäßen Verbundmasse eine weit Festigkeit und Plastizität auf und kann insbesondere überlegene Schneidwirksamkeit und Lebensdauer gemit einem oder mehreren darin eingebetteten genüber Werkzeugen ähnlicher Art aufweisen oder Diamant-Schleifpartikeln feste Bindungen bilden, so 15 daß mit einer geringeren Menge an Schleifpartikeln daß sich die Verbundmasse in ausgezeichneter Weise die gleiche Schneidwirksamkeit erzielt werden kann zum Fassen eines oder mehrerer relativ großer Dia- wie in den bekannten Werkzeugen, die eine größere mantkristalle in geeigneten Stellungen auf einem Menge an Schleifpartikeln und ein herkömmliches Werkzeug oder zur Bildung einer Diamanten enthal- metallisches Bindemittel verwenden. Die Diamanttenden Schleifmasse eignet, in der kontrollierte Men- 20 Schleifpartikeln sind Industriediamanten und begen an Diamantteilchen gleichmäßig verteilt sind. stehen üblicherweise aus Diamantbort, welcher un-Binder formed, which by sintering at temperature varies in size and shape over a wide range doors between 980 and 1010 ° C are hard, tight, in order to achieve the required grinding or polishing abrasion and provides impact-resistant composite material. To achieve that effect. Ordinarily, diamonds are obtained Composite mass consists of certain particles with an average size of 1 micron Amounts of tungsten carbide particles and chromium 5 or smaller up to sizes of 1.5 mm in diameter boride particles, which are enclosed in a crystal structure or above in amounts of 5 to 70 percent by volume, sen, which essentially consist of a ternary loosening based on the grinding material, is used. Conventions from nickel, iron, copper, chromium, tin, licherweise the amount of diamond particles Carbon, boron and silicon and any one therein within a range of 25 to 35 percent by volume, dispersed complex eutectic made of nickel, based on the abrasive mass, held. In all cases chrome, It is made up of boron, silicon and iron. The so good was found to be diamond precision tools The composite mass formed has a particularly high level with the composite mass according to the invention Strength and plasticity and in particular can be attributed to superior cutting efficiency and service life one or more tools of a similar type embedded therein or Diamond abrasive particles form strong bonds, so that with a smaller amount of abrasive particles that the composite mass can be achieved in an excellent manner, the same cutting efficiency for holding one or more relatively large slides as in the known tools, which have a larger one lantern crystals in suitable positions on a lot of abrasive particles and a conventional one Use a tool or a metal binder to form a diamond. The diamond tendencies Abrasive compound is suitable in which controlled people - 20 abrasive particles are industrial diamonds and begen are evenly distributed on diamond particles. are usually made of diamond braid, which

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand vollkommen kristallisierte oder grobe Diamanten von vorzugsweisen Ausführungsbeispielen sowie der oder Bruchstücke enthält, die bei Diamant-Schneid-Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt verfahren erhalten werden.In the following, the invention is intended to be more closely related to perfectly crystallized or coarse diamonds of preferred exemplary embodiments as well as the or fragments included in the diamond cutting drawing explained. In the drawing shows procedure can be obtained.

F i g. 1 einen vergrößerten seitlichen Teilaufriß 25 Das Bindemittel für die erfindungsgemäßen Schleifeines typischen Diamant-Spitzwerkzeuges, körper wird in Form eines feinverteilten metallischenF i g. Fig. 1 is an enlarged partial side elevation 25 of the binder for the loop of the invention typical diamond-pointed tool, body comes in the form of a finely divided metallic

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines typischen Pulvergemisches zubereitet, welches vorzugsweise in Diamant-Schleifkopfes, der eine Diamanten enthal- einer Kugelmühle gemischt wird oder in welchem auf tende Schleifmasse auf seiner Arbeitsfläche trägt, andere Weise die Pulverteilchen miteinander ver-Fig. 2 is a perspective view of a typical powder mixture prepared, which is preferably shown in Diamond grinding head that contains a diamond or is mixed in a ball mill abrasive mass on his work surface, the powder particles are mixed with one another in another way

F i g. 3 eine Mikrofotografie der erfindungsgemäß 30 mahlen oder mechanisch verschmiert oder mit behergestellten Verbundmasse, aufgenommen an einer nachbarten Teilchen durchsetzt werden. Durch das nicht geätzten Probe bei einer Vergrößerung von Mahlen der Pulverteilchen in einer Kugelmühle wird 1:100, und eine weitgehend homogene Mischung der versc'hie-F i g. 3 a photomicrograph of the mill according to the invention 30 or mechanically smeared or with housed Composite mass, added to a neighboring particle to be interspersed. By the non-etched sample at a magnification by grinding the powder particles in a ball mill 1: 100, and a largely homogeneous mixture of the different

F i g. 4 eine Mikrofotografie einer geätzten Probe denen Bestandteile erzielt, wodurch die Bildung einer der Verbundmasse bei einer Vergrößerung von 35 gesinterten Verbundmasse gewährleistet wird, welche 1:400. von hoher Qualität und Festigkeit ist.F i g. 4 is a photomicrograph of an etched specimen which has components resulting in the formation of a the composite mass is guaranteed at a magnification of 35 sintered composite mass, which 1: 400. is of high quality and strength.

Fig. 1 zeigt ein Spitzwerkzeug 10, welches aus Die vorstehenden Elemente können auch in FormFig. 1 shows a pointed tool 10, which consists of The above elements can also be in the form

einem Werkzeugkörper 12 besteht, der an seinem von vorlegierten Pulvern der einzelnen Bestandteile Ende eine Höhlung trägt, in welcher ein relativ großer zugesetzt werden, beispielsweise als Bronzepulver, Diamantkristall 14 mittels einer Verbundmasse 16 40 als Eisenpulver, als Nickellegierungspulver einschließzäh haftend eingefaßt ist. lieh Flußmitteln, als feine Chromborid- und Wolframin F i g. 2 ist ein Diamant-Schleifkopf 18 darge- karbidteilchen.a tool body 12 is made of pre-alloyed powders of the individual components End carries a cavity in which a relatively large one is added, for example as bronze powder, Diamond crystal 14 by means of a composite material 16 40 as iron powder, including tough as nickel alloy powder is adhesively bordered. lent fluxes as fine chromium boride and tungsten amines F i g. 2 is a diamond grinding head 18 showing carbide particles.

stellt. Der Diamantenschleifkopf besteht aus einer Das Bronzepulver, durch welches bestimmte Men-represents. The diamond grinding head consists of a bronze powder, through which certain men-

Nabe 20, die auf einer geeigneten Welle aufmontiert gen an Kupfer und Zinn eingetragen werden, wird werden kann, und einem Rad 22, welches eine ko- 45 in einer solchen Menge verwendet, daß der Prozentnische Arbeitsfläche 24 besitzt, auf die eine Schicht gehalt an Kupfer und Zinn in der Verbundmasse aus Diamanten enthaltender Schleifmasse fest aufge- innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegt. Vortragen ist. Es ist offenbar, daß eine Vielzahl von legierte Bronzepulver mit etwa 10%> Zinn und Spitzwerkzeugen 10, einschließlich Bündelwerkzeu- relativ geringer Teilchengröße, vorzugsweise 74 Migen, sowie eine Vielzahl verschiedener Formen von 5° krön oder kleiner, haben sich als besonders vorteil-Schleifköpfen 18 möglich ist, die je nach der ge- haft zur Herstellung der Metallpulvergemische der wünschten Schleif- oder Polierwirkung und der beab- Verbundmasse erwiesen. Das Eisen der Verbundsichtigten Verwendung des Werkzeugs hergestellt masse kann mit Vorteil vorlegiert oder in reiner Form werden können. Es ist gleichermaßen offenbar, daß eingeführt werden, um den Eisengehalt der anderen die erfindungsgemäße Verbundmasse zum Einfassen 55 vorlegierten Metallteildhen zu ergänzen. Das verwenanderer harter Schleif kristalle verwendet werden dete Eisenpulver hat vorzugsweise eine Teilchengröße kann, wenn sie auch besonders zum Fassen von von etwa 44 Mikron oder darunter, und besonders Diamantteilchen geeignet ist. zufriedenstellende Ergebnisse wurden bei Verwen-Hub 20, which is mounted on a suitable shaft, is entered on copper and tin can be, and a wheel 22, which uses a ko-45 in such an amount that the percent niche Has work surface 24 on which a layer of copper and tin in the composite material of diamond-containing grinding compound is firmly within the range given above. Lecturing is. It is evident that a variety of alloyed bronze powders contain about 10%> Tin and sharpening tools 10, including bundling tools - relatively small particle size, preferably 74 mines, as well as a variety of different shapes from 5 ° crown or smaller, have proven to be particularly advantageous grinding heads 18 is possible, which depending on the liability for the production of the metal powder mixtures of desired grinding or polishing effect and the beab composite mass proved. The iron of the compound sighted Using the tool produced mass can advantageously be pre-alloyed or in pure form can be. It is equally evident that introduced to the iron content of the other to supplement the composite mass according to the invention for edging 55 pre-alloyed metal parts. The verdeanderer hard abrasive crystals are used. The iron powder preferably has a particle size can, if too, especially for gripping of about 44 microns or below, and especially Diamond particles is suitable. satisfactory results were obtained when using

Herkömmlicherweise werden Spitz- und Bündel- dung von Elektrolyteisen von Flockenqualität erzielt. Schneidwerkzeuge aus relativ großen Industriedia- 60 Das Chrom liegt in dem Bindemittel überwiegend manten hergestellt, welche gefaßt und zäh haftend in in der Form feinverteilter Teilchen aus Chromborid einer Verbundmasse gehalten werden, die wiederum (CrB) vor, welche vorzugsweise eine Größe von etwa auf einen harten Metallträger wie Stahl festhaftend 44 Mikron oder darunter haben. In ähnlicher Weise aufgetragen wird. Bei der Herstellung einer Diaman- liegt das Wolfram in dem Bindemittel hauptsächlich ten enthaltenden Schleifmasse, gleich ob mit oder 65 in Form fein verteilter Teilchen aus Wolframkarbid ohne Unterlage, wobei eine Vielzahl feiner Diamant- vor, die vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchenteilchen gleichmäßig in der Masse verteilt ist, kann größe von etwa 110 Mikron oder darunter haben, die Menge der verwendeten Diamanten und ihre spe- Unter den Wolframkarbiden können sich beliebigeConventionally, flake quality electrolyte irons are pointed and bundled. Cutting tools made from relatively large industrial dia- 60 Most of the chromium is found in the binder mantle produced, which contained and tenaciously adhering in the form of finely divided particles of chromium boride a composite mass are held, which in turn (CrB) in front, which is preferably a size of about firmly adhered to a hard metal substrate such as steel 44 microns or below. In a similar way is applied. When making a diamond, the tungsten in the binder is mainly found th containing abrasive compound, whether with or 65 in the form of finely divided particles of tungsten carbide without a backing, being a multitude of fine diamond particles, which preferably have an average particle size evenly distributed throughout the mass, may be about 110 microns or less in size, the amount of diamonds used and their spe- Among the tungsten carbides can be any

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der bekannten Wolframkarbide befinden, darunter ten Verbundmasse bewirkt die feste Lösung eine feste gesinterte Wolframkarbide, geschmolzene Wolfram- Bindung der Diamant-Schleifpartikeln sowie der karbide sowie abgebundene Wolframkarbide, welche Teilchen aus Chromborid und Wolframkarbid in dem geringe Mengen an Bindemitteln, wie Kobalt und/ Pulvergemisch. Dieser Abbindevorgang ist von oder Nickel enthalten. Ein handelsübliches abgebun- 5 metallurgischer Natur, wobei die einzelnen Chromdenes Wolframkarbid, welches besonders zufrieden- borid- und Wolframkarbidteilchen sehr genau entlang stellende Ergebnisse liefert, besteht aus einem ihrer Oberfläche in das umgebende Kristallgefüge ein-Wolframkarbid-Eutektikum von WCC, WC und ent- legiert werden, welches eine wesentlich niedere hält etwa 6 Gewichtsprozent Kobaltbindemittel. Schmelztemperatur als diese Teilchen selbst hat.the well-known tungsten carbides, including th composite mass causes the solid solution a solid sintered tungsten carbides, molten tungsten bond of the diamond abrasive particles as well as the carbides and hardened tungsten carbides, which contain particles of chromium boride and tungsten carbide in the small amounts of binding agents such as cobalt and / or powder mixture. This setting process is of or contain nickel. A commercially available bonded 5 metallurgical nature, with the individual Chromdenes Tungsten carbide, which is particularly satisfied - boride and tungsten carbide particles very precisely along Providing results, consists of one of their surface in the surrounding crystal structure a-tungsten carbide eutectic from WCC, WC and degelated, which holds a significantly lower level of about 6 percent by weight of cobalt binder. Melting temperature than this particle itself has.

Das Nicikel wird in das Bindemittel zusätzlich zu xo Während des Sinterns werden die eingebetteten Diaden in anderen Bestandteilen, wie Chrom, Eisen, mantkristalle oder der gleichmäßig verteilte Diamant-Bor, Silizium und Kohlenstoff enthaltenen Mengen bort mit dem Bindepulver vermischt, durch die gevorzugsweise in Form eines vorlegierten Pulvers ein- schmolzenen Phasen benetzt und auf diese Weise geführt, welches üblicherweise. 0,45 bis 0,95% Koh- metallurgisch mit der Verbundmasse verbunden, lenstoff, 10 bis 26 % Chrom, 2 bis 4°/oBor, welches xs Durch die Anwesenheit des Elements Bor in dem als Flußmittel wirkt, 2 bis 4% Silizium, 1 bis 5% Pulver wird eine chemische Flußwirkung erreicht, die Eisen und als Rest Nickel enthält. Die Menge an während des Sinterns eintritt. Das Bor ist in drei verwendetem Nickellegierungspulver und die Menge Teilen des Mikrogefüges der gebildeten Verbund- und Art der darin enthaltenen Legierungsbestandteile masse enthalten. Es liegt vor in Form harter Chromkann so variiert werden, daß die entstandene Ver- 20 boridteilchen, als gelöstes Element im Mischkristall bundmasse die Bestandteile in einer Menge enthält, und als feindispeiigierte Chrom-, Nickel- oder Eisendie innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegt. boride in dem komplexen Eutektikum. Während des Die vermischte, fein zerkleinerte Metallpulverzu- Sinterns, bei welchem die Metalle oder zumindest sammensetzung kann direkt zum Sintern in Situ bei Teile davon schmelzen, sorgt das enthaltene Bor für erhöhten Temperaturen, vorzugsweise unter einer 25 die Flußwirkung, die erforderlich ist, um die Oxyde reduzierenden Atmosphäre verwendet werden, wo- an der Oberfläche der Pulverteilchen zu reduzieren, durch ein teilweises Schmelzen erreicht wird und ein wodurch die erforderliche Bindung der entstandenen Abbinden der darin eingebetteten Diamantteilchen Verbundmasse und der Diamant-Schleifpartikeln erbeim nachfolgenden Abkühlen. Das Sinterverfahren zielt wird. Die Gegenwart von Bor als eutektische^ entspricht den sogenannten Spritzgußverfahren, in 30 Borid ist ersichtlich aus der Mikrofotografie von welchen das Pulver entweder in eine Stahl- oder eine F i g, 3 und 4. Die eutektischen Boride liegen in Kohlenstoff-Form und um die abzubindenden Dia- wesentlich geringerer Größe vor als die sogenannten manten herum gepackt wird und ein Kohlenstoff- »freien« Chromboridteilchen, welche fest in der Verstopfen gewöhnlich über dem Diamanten oder dem bundmasse eingeschlossen sind. Das Vorhandensein Diamantpartikel im oberen Teil der Form verwendet 35 von eutektischen Boriden ist entscheidend dafür, daß wird, damit eine reduzierende Atmosphäre geschaffen die verbesserten physikalischen Eigenschaften der erwird, welche den darauffolgenden Sintervorgang ver- findungsgemäßen Schleifmasse erzielt werden, bessert und die Oberflächenporosität in der ent- Das Mikrogefüge der Verbundmasse ohne Diamant-The nicicle is embedded in the binder in addition to xo During sintering, the diads are embedded in other components, such as chromium, iron, coat crystals or the evenly distributed diamond-boron, Silicon and carbon contained amounts bort mixed with the binding powder, by the preferred wetted phases melted in the form of a pre-alloyed powder and in this way led, which usually. 0.45 to 0.95% carbon metallurgically bonded to the composite mass, lenstoff, 10 to 26% chromium, 2 to 4% boron, which xs due to the presence of the element boron in the acts as a flux, 2 to 4% silicon, 1 to 5% powder, a chemical flux effect is achieved that Contains iron and the remainder nickel. The amount that occurs during sintering. The boron is in three used nickel alloy powder and the amount of parts of the microstructure of the composite and type of alloy constituents contained therein. It is in the form of a hard chrome can can be varied in such a way that the boride particles formed are a dissolved element in the mixed crystal bundle mass contains the components in a quantity, and as finely dispersed chrome, nickel or iron die is within the range given above. boride in the complex eutectic. During the The mixed, finely ground metal powder to- sintering, in which the metals or at least The boron contained in the composition can melt parts of it directly for sintering in situ elevated temperatures, preferably below a 25, the flux effect that is required to remove the oxides reducing atmosphere can be used, whereby- to reduce the surface of the powder particles, is achieved by a partial melting and a whereby the necessary binding of the resulting Setting of the embedded diamond particles composite and the diamond abrasive particles erbeim subsequent cooling. The sintering process is aimed at. The presence of boron as a eutectic ^ corresponds to the so-called injection molding process, in 30 boride can be seen from the photomicrograph of which the powder in either a steel or a fig, 3 and 4. The eutectic borides are in Carbon form and around the to be bonded slide much smaller size than the so-called mantle is packed around and a carbon "free" chromium boride particle, which is stuck in the clog usually enclosed over the diamond or covenant. The presence Diamond particles in the upper part of the mold used 35 of eutectic borides is crucial for that is created so that a reducing atmosphere is created, the improved physical properties of which the subsequent sintering process according to the invention can be achieved, improves and the surface porosity in the de- The microstructure of the composite mass without diamond

standenen Schleifmasse auf einen Minimalwert hält. schleifteilchen ist in Fig. 3 und 4 dargestellt, welche Das Bindemittel wird üblicherweise unter einem 40 bei Vergrößerungen von 100:1 bzw. 400:1 aufge-Druck von 1,05 bis 1,4 kg pro cm2 gesintert, was nommen sind. Die verhältnismäßig großen, unregelausreicht, um eine Verminderung des Volumens des mäßig geformten Partikeln 26 entsprechen den Wolf-Pulvers um etwa 50% zu erzielen. Sintertemperaturen ramkarbidteilchen, welche fest in der Masse abgebunvon 980° bis 1010° C sind hinreichend, um ein teil- den sind. Die kleineren, verhältnismäßig helleren weises Schmelzen und Sintern der einzelnen Pulver- 45 Teilchen 28 entsprechen den sogenannten freien partikeln zu einer harten zusammenhängend verbun- Chromboridteilchen, welche in gleicher Weise fest in denen Masse zu bewirken. Das Erhitzen des Pulvers dem Kristallgefüge eingeschlossen sind. Das komplexe kann mittels eines Sauerstoff-Azetylenbrenners und Eutektikum aus Nickel, Chrom, Bor, Silizium und vorzugsweise durch elektrische Induktionsheizung be- Eisen ist als unregelmäßig geformte dunkelgraue Bekannter Art vorgenommen werden. Das Erhitzen er- 50 reiche 30 in den F i g. 3 und 4 erkennbar. Die heterofolgt vorzugsweise in Richtung vom Boden zum gene Struktur des komplexen Eutektikums 30 ist am Deckel, und die das Pulver und die Diamant-Schleif- besten in F i g. 4 bei der Vergrößerung von 400 zu partikeln enthaltende Form wird bei dieser Tempera- erkennen. Die übrigen hellen Teile 32 der Mikrotur gehalten, bis die Sinterung stattfindet; danach wird fotografie sind eine feste Lösung aus hauptsächlich die Form auf etwa 425° C abgekühlt, worauf der 55 Nickel, Eisen und Kupfer mit geringen Mengen Druck über dem Pulver entspannt wird. Während Chrom, Zinn, Kohlenstoff, Bor und Silizium, und des Sinterns tritt ein Abbinden des Diamanten oder dieser Mischkristall ist mit Chromboridteilchen der Diamantteilchen ein, welches begleitet wird von durchsetzt.holds the grinding compound to a minimum. Abrasive particles are shown in FIGS . 3 and 4, which the binder is usually sintered under a pressure of 1.05 to 1.4 kg per cm 2 , which is taken at magnifications of 100: 1 and 400: 1, respectively. The relatively large, irregular ones sufficient to reduce the volume of the moderately shaped particles 26 correspond to the Wolf powder by about 50%. Sintering temperatures of ram carbide particles which are solid in the mass from 980 ° to 1010 ° C are sufficient to divide. The smaller, comparatively lighter white melting and sintering of the individual powder particles 28 correspond to the so-called free particles to form a hard, coherently bonded chromium boride particle, which in the same way causes them to be solid in the mass. Heating the powder included the crystal structure. The complex can be done by means of an oxygen-acetylene burner and eutectic made of nickel, chromium, boron, silicon and preferably by electrical induction heating. Iron is an irregularly shaped, dark gray known type. The heating reaches 50 in FIGS. 3 and 4 can be seen. The hetero-follows preferably in the direction from the bottom to the gene structure of the complex eutectic 30 is on the lid, and the powder and diamond grinding best in FIG. 4 at the magnification of 400 particles-containing form can be seen at this temperature. The remaining light-colored parts 32 of the microture are held until sintering takes place; After that, a solid solution of mainly the mold is cooled to around 425 ° C, whereupon the nickel, iron and copper are relaxed over the powder with small amounts of pressure. During chromium, tin, carbon, boron and silicon, and the sintering, setting of the diamond or this mixed crystal is interspersed with chromium boride particles of the diamond particles, which is accompanied by.

einer zähen Bindung der Verbundmasse an eine Aus den in Fig. 3 und 4 dargestellten Mikroharte Metallunterlage, falls eine solche verwendet 60 gefügen ist offensichtlich, daß die mechanischen wird. Merkmale und physikalischen Eigenschaften der Ver-a tough bond of the composite mass to one of the microhardness shown in FIGS. 3 and 4 Metal base, if one is used, is obviously the mechanical will. Features and physical properties of the

Während des Sinterns tritt ein teilweises Schmelzen bundmasse innerhalb der oben angegebenen Bereiche der metallischen Bestandteile ein, welche beim darauf- so variiert werden können, daß die entstandene folgenden Abkühlen eine Verbundmasse bilden, die Verbundmasse die für das jeweilige gewünschte aus einer festen Lösung besteht, welche von Wolfram- 65 Diamant-Schleifwerkzeug erforderlichen Eigenschafkarbidteilchen, Chromboridteilchen und einem korn- ten aufweist. Die Rockwell-Härte der Verbundmasse plexen Eutektikum aus Nickel, Chrom, Bor, Silicium schwankt mit der Menge, Größe und Verteilung der und Eisen durchsetzt ist. Beim Erstarren der gesinter- Wolframkarbid- und Chromboridteilchen und kannDuring sintering, partial melting occurs within the ranges given above the metallic constituents, which can be varied in such a way that the resulting following cooling form a composite mass, the composite mass for the respective desired consists of a solid solution which has the properties of carbide particles required by tungsten 65 diamond grinding tools, Has chromium boride particles and a grain. The Rockwell hardness of the composite plex eutectic from nickel, chromium, boron, silicon varies with the amount, size and distribution of the and is riddled with iron. When solidifying the cemented tungsten carbide and chromium boride particles and can

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innerhalb der angegebenen Bereiche geregelt werden, teile wurden vermischt, in der Kugelmühle gemahlen damit ein optimales Verhältnis zwischen Abriebs- und darauf zur Herstellung einer Diamant-Schleiffestigkeit und Plastizität unter Erzielung der ge- masse verwendet, die 25 bis 35% feinverteilte Diawünschten physikalischen Merkmale des Schleifwerk- mantkristalle oder Diamantbort enthielt. Die Zusamzeuges erreicht wird. Die erfindungsgemäße metal- 5 mensetzung der entstandenen metallischen Verbundlische Verbundmasse hat üblicherweise eine schein- masse lautete: 26% Kupfer, 22% Wolfram, 21,7% bare Rockwell-C-Härte von etwa 10 bis etwa 50. Die Eisen, 18% Nickel, 4,4% Chrom, 2,5% Zinn, 1,7% scheinbare Härte einer Diamantschleifmasse, in wel- Kohlenstoff, 1,5% Kobalt (als Bindemittel für das eher eine Vielzahl von Diamanten im wesentlichen Wolframkarbid), 1% Bor und 1,2% Silizium. Diagleichmäßig in dem metallischen Bindemittel verteilt io mant-Sc'hleifmassen dieser Zusammensetzung wurden ist, hängt ebenfalls von der Menge, Größe und Ver- unter typischen Betriebsbedingungen getestet. Diese teilung der Diamantkristalle und ihrem Verhältnis zu Tests zeigten 'klar die überlegenen Eigenschaften der der Menge und Zusammensetzung der metallischen metallischen Verbundmasse gemäß der vorliegenden Bindemasse ab. Erfindung, wodurch die Werkzeuge die besten Eigen-Ein in einer Kugelmühle gemahlenes Gemisch aus ig schäften hinsidhtlich Abriebsfestigkeit und Härte auffünf feinverteilten Bestandteilen wurde unter Ver- wiesen, die den bisher bekannten Wolframkarbidwendung eines Bronzepulvers zubereitet, welches bindemitteln entsprachen, ohne jedoch die diesen heretwa 10% Zinn mit einer Teilchengröße von 74Mi- kömmlichen Bindemitteln eigenen Nachteile geringer krön und darunter enthielt, eines elektrolytischen Bindung und Brüchigkeit aufzuweisen. Die Fein-Eisenpulvers von Flockenqualität und einer Teilchen- 20 schleifwerkzeuge waren ferner gezeichnet durch hohe größe von 44 Mikron und darunter, Chromborid- Stoßfestigkeit und Zähigkeit sowie durch die ausgeteildhen von 44 Mikron und darunter, abgebundenen zeichnete Bindung, die zwischen den Diamant-Schleif-Wolframkarbidteildhen mit etwa 6% Kobaltbinde- partikeln und der metallischen Verbundmasse bemitteln, welche eine Größe von 110 Mikron und dar- stand. Die erhaltene Schleif masse hatte ein dichtes unter hatten, und vorlegiertem Nickellegierungspulver 25 kompaktes Mikrogefüge und war weitgehend frei von mit Flußwirkung einer Zusammensetzung innerhalb Rissen und Brüchen, auch in der Nähe der Diamantder oben angegebenen Bereiche. Die fünf Bestand- partikeln.be regulated within the specified ranges, parts were mixed, ground in the ball mill thus an optimal ratio between abrasion resistance and, on the other hand, the production of diamond grinding resistance and plasticity used to achieve the mass that 25 to 35% finely divided slides wanted contained physical characteristics of the grinding work- crystal or diamond braid. The summary is achieved. The inventive metal composition of the resulting metallic composite table Composite mass usually has an apparent mass: 26% copper, 22% tungsten, 21.7% bare Rockwell C hardness of about 10 to about 50. Die iron, 18% nickel, 4.4% chromium, 2.5% tin, 1.7% apparent hardness of a diamond grinding compound, in wel- carbon, 1.5% cobalt (as a binder for the rather a multitude of diamonds, essentially tungsten carbide), 1% boron and 1.2% silicon. Diagevenly distributed in the metallic binder io mant grinding compounds of this composition were is also depends on the quantity, size and type of test under typical operating conditions. These division of diamond crystals and their relationship to tests clearly demonstrated the superior properties of the the amount and composition of the metallic-metallic composite mass according to the present Binding compound. Invention, whereby the tools have the best properties in terms of abrasion resistance and hardness finely divided constituents have been referred to using the previously known tungsten carbide application a bronze powder prepared, which corresponded to binders, but without these about 10% tin with a particle size of 74. Conventional binders have their own disadvantages lower Crown and below contained one of electrolytic bonding and brittleness. The fine iron powder Flake grade and particle grinding tools were also marked by high size of 44 microns and below, chromium boride impact resistance and toughness, as well as due to the particle size of 44 microns and below, bonded dotted bond formed between the diamond-abrasive tungsten carbide pieces average with about 6% cobalt binder particles and the metallic composite mass, which was 110 microns in size. The grinding compound obtained had a dense one and pre-alloyed nickel alloy powder 25 had a compact microstructure and was largely free of with flux action of a composition within cracks and fractures, also in the vicinity of the diamond's ranges given above. The five constituent particles.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

. tertemperaturen erfordert, damit ein thermischer AbPatentansprüche: bau der Diamantenpartikeln verhindert wird. Unter den bekannten Bindemitteln sind Kupferlegierungen,. higher temperatures are required in order to prevent thermal degradation of the diamond particles. Among the known binders are copper alloys, 1. Gesinterter Schleifkörper aus mindestens Eisenlegierungen, Molybdän- und Wolframlegieruneinem in einer Verbundmasse festhaftend einge- 5 gen und Metallkarbide enthaltende Legierungen am faßten Schleifkristall, dadurch gekenn- häufigsten. So wurde z. B. aus der deutschen Patentzeichnet, daß die Verbundmasse, die bei einer schrift 750 271 eine Schleif masse bekannt, die aus so hohen Temperatur gesintert worden ist, daß einer diamantendurchsetzten Legierung hoc'hsich ein hartes, dichtes Mikrogefüge einstellt, das schmelzenden Metalls mit niedrigerschmelzenden von einem Eutektikum durchsetzt ist und in dem io Metallen aus einem gesinterten Gemenge von 1 bis Wolframkarbid- und Chromboridteilchen einge- 15% Nickel, 0,5 bis 10% Kupfer und 80 bis 98% schlossen sind, aus Wolfram als Rest besteht.1. Sintered abrasives made of at least iron alloys, molybdenum and tungsten alloys firmly adhering in a composite mass and alloys containing metal carbides on grasped grinding crystal, thus most common. So was z. B. drawn from the German patent, that the composite mass known from a font 750 271 a grinding mass from has been sintered at such a high temperature that an alloy interspersed with diamonds is high sets a hard, dense microstructure, the melting metal with lower melting is permeated by a eutectic and in the io metals from a sintered mixture of 1 to Tungsten carbide and chromium boride particles - 15% nickel, 0.5 to 10% copper and 80 to 98% are closed, consists of tungsten as the remainder. Keines der bekannten Bindemittel besitzt aber alleHowever, none of the known binders has all of them 2 bis 33% Wolfram, optimalen Merkmale, die erforderlich sind, um2 to 33% tungsten, optimal characteristics that are required to 10 bis 50% Eisen, i5 Diamantenfeinwerkzeuge von höchster Wirksamkeit10 to 50% iron, i 5 diamond tools of the highest efficiency 8 bis 36% Nickel, und Dauerhaftigkeit herzustellen. So sind z.B.8 to 36% nickel, produce un d durability. So are, for example 1 bis 25% Chrom, Kupferlegierungen im allgemeinen durch eine1 to 25% chromium, copper alloys generally by a 1 bis 6% Zinn, schlechte Abriebsfestigkeit gekennzeichnet, die zu1 to 6% tin, which is characterized by poor abrasion resistance 0,2 bis 2,5% Kohlenstoff, einem übermäßigen Abnutzen der Verbundmasse0.2 to 2.5% carbon, excessive wear of the composite mass 0,4 bis 7% Bor, _ ao und zu einem vorzeitigen Ausfallen der Diamanten-0.4 to 7% boron, _ ao and premature failure of the diamond 0,1 bis 2,3fl/o Silizium, partikeln führt. Eisenlegierungen besitzen zwar eine0.1 to 2.3 fl / o silicon, leads to particles. Iron alloys have one 13 bis 54% Kupfer überlegene Abriebfestigkeit, erfordern jedoch sehr13 to 54% copper has superior abrasion resistance, but requires very much besteht. hohe Sintertemperaturen, so daß der unterschiedlicheconsists. high sintering temperatures, so that the different thermische Ausdehnungskoeffizient der Verbund-thermal expansion coefficient of the composite 2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 masse und der Diamantenpartikeln ein Wegschrumpfen kennzeichnet, daß er als Schleifkristall mindestens der Verbundmasse von den Diamantenpartikehi beim einen Diamanten enthält. Abkühlen bewirkt, wodurch keine Bindungen von2. Abrasive body according to claim 1, characterized in that the diamond particles shrink away indicates that it acts as an abrasive crystal in at least the composite mass of the diamond particles Contains a diamond. Cooling down causes no bonds of 3. Schleifkörper nach Anspruch 2, dadurch ge- optimaler Stärke erzielt werden. Molybdän- und kennzeichnet, daß er als Schleifkristalle eine Viel- Wolframlegierungen machen relativ hohe Sintertemzahl von Diamanten enthält, die im wesentlichen 30 peraturen erforderlich, die im allgemeinen etwa gleichmäßig in der Verbundmasse verteilt sind. 1290° C übersteigen. Infolge des Unterschiedes in3. Abrasive body according to claim 2, thereby achieving optimal strength. Molybdenum and denotes that it contains as grinding crystals a multi-tungsten alloys make relatively high sintering number of diamonds, which essentially requires 30 temperatures, which are generally approximately evenly distributed in the composite mass. Exceed 1290 ° C. Due to the difference in 4. Schleifkörper nach Anspruch 3, dadurch ge- den thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird dakennzeichnet, daß der volumenmäßige Anteil der mit das Verbundproblem nur noch verschlimmert, Diamantkristalle im Schleifkörper 5 bis 70 Vo- außerdem besteht die Gefähr einer Beschädigung der lumprozent ausmacht. 35 Diamantenpartikeln selbst durch die übermäßigen4. Abrasive body according to claim 3, characterized in that the coefficient of thermal expansion is indicated that the volumetric proportion of with the bond problem only worsens, diamond crystals in the grinding wheel 5 to 70 Vo- moreover, there is a risk of damage to the lum percent. 35 diamond particles even through the excessive 5. Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, da- Temperaturen während des Sinterns oder Erhitzens. durch gekennzeichnet, daß die Verbundmasse aus Es ist bekannt, daß verschiedene karbidhaltige 22% Wolfram, 21,7% Eisen, 18% Nickel, 4,4% Metall-Legierungen ausgezeichnete Abriebsfestigkeit Chrom, 2,5 % Zinn, 1,7 % Kohlenstoff, 1,5 % aufweisen, jedoch den Nachteil haben, daß sie überKobalt, 1% Bor, 1,2% Silizium, Rest 26% 4° mäßig hohe Sintertemperaturen erforderlich machen, Kupfer besteht. welche häufig 1590° C übersteigen, was zur Bildung5. Abrasive body according to claim 1 or 2, there- temperatures during sintering or heating. characterized in that the composite material consists of various carbide-containing 22% tungsten, 21.7% iron, 18% nickel, 4.4% metal alloys excellent abrasion resistance Chromium, 2.5% tin, 1.7% carbon, 1.5%, but have the disadvantage that they are 1% boron, 1.2% silicon, the remainder 26% 4 ° make moderately high sintering temperatures necessary, Copper is made. which often exceed 1590 ° C, which leads to formation schlechter Bindungen zwischen der Verbundmasse und den Diamanten und auch zu einer Beschädigungpoor bonds between the composite and the diamonds and also damage der Diamantenpartikeln infolge Graphitbildung beiof the diamond particles due to the formation of graphite 45 den hohen Temperaturen während der Fabrikation führt. Versuche zur Lösung der bei karbidhaltigen Bindemitteln auftretenden Probleme, darunter die BiI- 45 the high temperatures during manufacture. Attempts to solve the problems associated with carbide-binding agents, including the BiI- Die vorliegende Erfindung betrifft einen gesinterten dung von kaltgepreßten Konglomeraten der Karbid-Schleifkörper, bestehend aus mindestens einem in gemische und Einsickernlassen von Kupfer- oder SiI-einer Verbundmasse festhaftend eingefaßten Schleif- 5° berlegierungen, führten nicht zu zufriedenstellenden kristall und insbesondere eine verbesserte Verbund- Verbundmassen mit optimalen Eigenschaften, masse zum zähhaftenden Einfassen harter Schleif- Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufpartikeln, wie Diamanten od. dgl., wobei die Ver- gäbe gestellt, ein neuartiges metallisches Bindemittel bundmasse bequem auf einem Träger befestigt wer- für Schleifpartikeln anzugeben, das bei nicht zu hohen den kann. 55 Temperaturen in eine Verbundmasse umgewandeltThe present invention relates to a sintered formation of cold-pressed conglomerates of carbide abrasive bodies, consisting of at least one abrasive alloy that is firmly adhered in a mixture and infiltration of copper or SiI a composite mass, did not lead to satisfactory crystal and in particular an improved composite Composite masses with optimal properties, mass for the tough edging of hard abrasive The present invention has therefore the particles, such as diamonds od that can with not too high den. 55 temperatures converted into a composite mass Es ist bereits eine Vielzahl von Bindemitteln ver- werden kann und ein Benetzen der Oberflächen der wendet und vorgeschlagen worden, um Diamanten Diamantenpartikeln bewirkt, das gleichzeitig als Flußin Spitz- oder Bündelwerkzeugen aufzumontieren mittel wirkt und damit die Bildung von Metalloxyden oder ein Diamanten enthaltendes Schleifmaterial her- während des Erhitzens und Sinterns des Bindemitzustellen, in dem eine Vielzahl feiner Diamantenpar- 60 tels verhindert, das bei Temperaturen unterhalb tikeln verteilt ist, wodurch Schleifwerkzeuge mit kon- 1010° C gesintert werden kann, wodurch der thertrollierter Schleif- oder Polierwirkung hergestellt wer- mische Abbau der Diamantenpartikeln auf ein Miniden können. Die bisher bekannten Bindemittel be- mum beschränkt wird, und das eine Verbundmasse stehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Legierun- von ausgezeichneter Plastizität und Zähigkeit und von gen, welche so ausgewählt werden, daß sie eine Ver- 65 hoher Abriebsfestigkeit liefert, bundmasse liefern, die abrieb- und stoßfest ist, die Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einenA large number of binders can already be used and a wetting of the surfaces of the turns and has been proposed to diamond causes diamond particles, which also acts as a flux in pointed or bundle tools aufzumontieren medium and thus the formation of metal oxides or to produce an abrasive material containing diamonds during the heating and sintering of the bond, in which a large number of fine diamond particles prevent that at temperatures below particles is distributed, whereby grinding tools can be sintered with 1010 ° C, whereby the thertrollier The grinding or polishing effect is produced by breaking down the diamond particles to a miniden can. The previously known binders are limited, and a composite material are usually made from a wide variety of alloys of excellent plasticity and toughness and of genes, which are selected so that they provide a 65 high abrasion resistance, Deliver bundle mass that is abrasion and shock resistant, the This object is according to the invention by a eine feste Bindung mit den darin eingebetteten Schleifkörper nach Anspruch 1 gelöst. Die Verbund-Diamantenpartikeln bildet und die nur geringe Sin- masse wird aus dem in Pulverform vorliegendena firm bond with the abrasive article embedded therein according to claim 1 is released. The composite diamond particles forms and the only small sin mass is made up of that which is present in powder form
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