RU2572903C2 - Method of making wear-proof diamond tool - Google Patents
Method of making wear-proof diamond tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572903C2 RU2572903C2 RU2014123390/02A RU2014123390A RU2572903C2 RU 2572903 C2 RU2572903 C2 RU 2572903C2 RU 2014123390/02 A RU2014123390/02 A RU 2014123390/02A RU 2014123390 A RU2014123390 A RU 2014123390A RU 2572903 C2 RU2572903 C2 RU 2572903C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- powders
- impregnating material
- metal powders
- briquette
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, для получения инструментов на металлических связках, содержащих в качестве режущих зерен алмазные порошки. Инструменты на металлических связках применяются для обработки различных труднообрабатываемых материалов, таких как твердые сплавы, природные и искусственные строительные материалы, для правки абразивных кругов, для бурения и др. работ.The invention relates to mechanical engineering and, in particular, to obtain tools on metal bundles containing diamond powders as cutting grains. Tools on metal bundles are used for processing various difficult-to-process materials, such as hard alloys, natural and artificial building materials, for dressing abrasive wheels, for drilling and other works.
Как правило, металлические связки представляют собой композиции из металлов, легированных различными элементами. Одной из основных характеристик инструмента является износостойкость алмазного рабочего слоя, которая при равных условиях определяется степенью закрепления алмазов связкой. Высокая износостойкость алмазоносного слоя инструмента может быть достигнута прочным закреплением зерен алмаза с использованием адгезионно-активных связок. В этом случае зерна алмаза во время изготовления инструмента при повышенных температурах смачиваются адгезионно-активной связкой, и на границе алмаз-связка образуется химическая связь, прочно удерживающая алмазные зерна.As a rule, metal bonds are compositions of metals alloyed with various elements. One of the main characteristics of the tool is the wear resistance of the diamond working layer, which under equal conditions is determined by the degree of diamond bonding. High wear resistance of the diamond-bearing layer of the tool can be achieved by firmly fixing diamond grains using adhesive-active ligaments. In this case, diamond grains during the manufacture of the tool at elevated temperatures are wetted by an adhesive-active bond, and a chemical bond is formed at the diamond-bond interface that holds diamond grains firmly.
В производстве алмазного инструмента известен и широко используется способ изготовления алмазного инструмента на металлической связке, включающий формирование брикета прессованием алмазосодержащей шихты, состоящей из алмазных порошков или из смеси алмазных порошков с металлическими компонентами, и последующую пропитку брикета расплавленным пропиточным материалом, который сам по себе либо с компонентами шихты образует металлическую связку. Одним из обязательных условий для пропитки брикета является относительно невысокая температура плавления пропиточного материала до 1300°C, предпочтительно до 900°C, для того чтобы избежать повреждение алмазных зерен, и удовлетворительная смачиваемость алмазных порошков пропиточным материалом. Кроме того, пропиточный материал, образующий связку, удерживающую алмазные порошки предпочтительно должен обеспечивать образование с алмазными порошками связь, имеющую химическую природу.In the manufacture of diamond tools, a method for manufacturing a metal-bonded diamond tool is known and widely used, including forming a briquette by pressing a diamond-containing charge consisting of diamond powders or a mixture of diamond powders with metal components, and subsequent impregnation of the briquette with molten impregnating material, which alone or with the components of the mixture forms a metal binder. One of the prerequisites for the impregnation of the briquette is the relatively low melting point of the impregnating material up to 1300 ° C, preferably up to 900 ° C, in order to avoid damage to diamond grains, and satisfactory wettability of diamond powders by the impregnating material. In addition, the impregnating material forming the binder holding the diamond powders should preferably provide a chemical bond with the diamond powders.
Известен способ изготовления алмазного инструмента, включающий формирование алмазосодержащего брикета и пропитку его пропиточным материалом - медью (SU №316836, E21B 9/36, 1971 г.). Для обеспечения пропитки брикета медь нагревают до температуры 1150°C и пропитку проводят в защитной атмосфере. Недостаток способа заключается в том, что пропиточный материал (медь) не смачивает поверхность алмаза в условиях пропитки и не вступает с ним во взаимодействие, что не позволяет обеспечить необходимое алмазоудержание, а следовательно, повышенную износостойкость алмазного инструмента.A known method of manufacturing a diamond tool, comprising forming a diamond-containing briquette and impregnating it with an impregnating material - copper (SU No. 316836, E21B 9/36, 1971). To ensure the impregnation of the briquette, the copper is heated to a temperature of 1150 ° C and the impregnation is carried out in a protective atmosphere. The disadvantage of this method is that the impregnating material (copper) does not wet the surface of the diamond under the conditions of impregnation and does not interact with it, which does not allow for the necessary diamond holding, and therefore, increased wear resistance of the diamond tool.
Для улучшения адгезионно-активных свойств пропиточного материала по отношению к алмазным зернам в состав пропиточного материала вводят различные элементы, имеющие сродство к углероду.To improve the adhesive-active properties of the impregnating material with respect to diamond grains, various elements having an affinity for carbon are introduced into the composition of the impregnating material.
В соответствии с патентом RU №2136479, B24D 3/06, 1998 г. при изготовлении алмазных инструментов, в частности алмазных буровых инструментов, брикет, полученный из шихты, содержащей алмазные порошки, порошки карбида вольфрама, кобальта и рэлита пропитывают медью, содержащей небольшое количество никеля (4% масс.). Никель способствует улучшению инфильтрационных свойства сплава в жидкотекучем состоянии и выполняет роль адгезионил-активной добавки. В № 5000273 US, C04B 35/52, 1991 г. алмазосодержащий брикет пропитывают сплавом медь-цинк-марганец, имеющим низкую температуру плавления и удовлетворительную адгезию к алмазным порошкам. В известных технических решениях в пропиточный материал вводят компоненты, которые снижают температуру пропитки, но не в достаточной мере улучшают адгезионно-активные свойства пропиточного материала. В то же время при использовании любых готовых адгезионно-активных сплавов для пропитки алмазосодержащего брикета невозможно теоретически учесть габаритные размеры изготавливаемой продукции, время пропитки, конечные физико-механических свойств продукции.In accordance with patent RU No. 2136479, B24D 3/06, 1998, in the manufacture of diamond tools, in particular diamond drilling tools, a briquette obtained from a mixture containing diamond powders is impregnated with tungsten carbide, cobalt and relite powders with copper containing a small amount Nickel (4% of the mass.). Nickel improves the infiltration properties of the alloy in a liquid state and acts as an adhesive-active additive. In No. 5000273 US, C04B 35/52, 1991, a diamond-containing briquette is impregnated with a copper-zinc-manganese alloy having a low melting point and satisfactory adhesion to diamond powders. In known technical solutions, components are introduced into the impregnating material that reduce the temperature of the impregnation, but do not sufficiently improve the adhesive-active properties of the impregnating material. At the same time, when using any finished adhesive-active alloys for impregnation of a diamond-containing briquette, it is impossible to theoretically take into account the overall dimensions of the manufactured products, the impregnation time, and the final physical and mechanical properties of the products.
Одним из способов улучшения удержания алмазных зерен в металлической матрице является использование в качестве пропиточных материалов карбидообразующих тугоплавких металлов или сплавов. Однако этот способ связан с сильной графитизацией алмазов, так как большинство таких металлов и сплавов требуют высокие температуры пропитки. Так, в WO №2009061265, B24D 3/10, 2009 г/ пропитку карбидообразующими металлами или сплавами осуществляют при температуре 1400-1700°C (температура начала графитизации алмаза 800°C).One way to improve the retention of diamond grains in a metal matrix is to use carbide-forming refractory metals or alloys as impregnating materials. However, this method is associated with strong graphitization of diamonds, since most of these metals and alloys require high impregnation temperatures. So, in WO No. 20099061265, B24D 3/10, 2009, the / impregnation with carbide-forming metals or alloys is carried out at a temperature of 1400-1700 ° C (the temperature of the start of diamond graphitization of 800 ° C).
Известно, что для повышения износостойкости алмазного инструмента в алмазосодержащую шихту вводят химически активные наполнители. В соответствии с техническим решением RU №2156186, кл. B24D 3/34, 2000 г. в шихту вводят алюминий и раствор двухлорного олова, способствующие удалению окисных пленок на металлических порошках шихты; в результате металлические порошки активно взаимодействуют между собой и способствуют возникновению адгезионно прочного химического соединения алмаза с материалом матрицы. Недостаток способа заключается в том, что желаемый результат может быть получен при применении реакционно способной шихты, образующей флюсы в объеме связки, которые фактически невозможно удалить, что приводит к охрупчиванию связки.It is known that to increase the wear resistance of a diamond tool, chemically active fillers are introduced into the diamond-containing charge. In accordance with the technical decision RU No. 2156186, cl. B24D 3/34, 2000, aluminum and a solution of dichloric tin are introduced into the charge to remove oxide films on the metal powders of the charge; as a result, metal powders actively interact with each other and contribute to the emergence of an adhesion-resistant chemical compound of diamond with matrix material. The disadvantage of this method is that the desired result can be obtained by using a reactive mixture, forming fluxes in the volume of the bundle, which is virtually impossible to remove, which leads to embrittlement of the bundle.
Одним из путей улучшения удержания алмазных порошков в металлической связке-матрице является нанесение на алмазные порошки покрытий, которые должны иметь удовлетворительную адгезию с алмазом и смачивание пропиточным материалом (Патенты RU №2073590, кл. B24D 3/06, 1997 г., US №5096465, кл. 18/00, 1945 г., US №2367404, кл. B24D 3/08, 1945 г., US №6193770, кл. B24D 3/00, 2001 г., US №5096465, кл. B24D 11/00, 1992 г., WO №0245907, кл. B24D 3/06, 2002 г.). Покрытие может быть однослойным или многослойным. При этом при многослойном покрытии первый слой, примыкающий к алмазу, имеет хорошую адгезию с алмазом, внешний слой имеет удовлетворительные свойства по смачиваемости пропиточным материалом. Недостатки способов, предусматривающих нанесение покрытия на алмазные порошки, заключаются в усложнении технологии изготовления алмазосодержащих материалов, т.к. процесс нанесения покрытия является трудоемкой операцией, требующей специального оборудования с защитными средами, и связано с технологическими и другими потерями алмазного сырья.One way to improve the retention of diamond powders in a metal matrix binder is to apply coatings on diamond powders that must have satisfactory adhesion to diamond and wetting with an impregnating material (Patents RU No. 2073590, CL B24D 3/06, 1997, US No. 5096465 , CL 18/00, 1945, US No. 2367404, CL B24D 3/08, 1945, US No. 6193770, CL B24D 3/00, 2001, US No. 5096465, CL B24D 11 / 00, 1992, WO No. 0245907, CL B24D 3/06, 2002). The coating may be single layer or multi-layer. In this case, with a multilayer coating, the first layer adjacent to the diamond has good adhesion to diamond, the outer layer has satisfactory wettability properties of the impregnating material. The disadvantages of the methods involving the coating of diamond powders are the complication of the manufacturing technology of diamond-containing materials, because the coating process is a time-consuming operation that requires special equipment with protective media, and is associated with technological and other losses of rough diamonds.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ изготовления алмазного инструмента, включающий формирование брикета из шихты, содержащей алмазные порошки и компоненты металлической связки, и пропитку пропитывающим материалом. (US №2011165826, B24D 3/06, 2011 г.). В качестве компонентов металлической связки служат металлы или сплавы металлов, выбранных из группы: железо, вольфрам, кобальт, никель, хром, титан, серебро, а также редкоземельный элемент, например, церий, лантан, ниодим или их комбинация.The closest technical solution to the proposed method is a method of manufacturing a diamond tool, including the formation of a briquette from a mixture containing diamond powders and metal binder components, and impregnation with an impregnating material. (US No. 20111165826, B24D 3/06, 2011). The components of the metal bond are metals or alloys of metals selected from the group: iron, tungsten, cobalt, nickel, chromium, titanium, silver, as well as a rare earth element, for example, cerium, lanthanum, neodymium, or a combination thereof.
Пропитывающим материалом может служить медь либо ее сплавы с оловом, цинком.The impregnating material may be copper or its alloys with tin, zinc.
Недостаток способа заключается в том, что для обеспечения надежной адгезионной связи алмазных зерен, компонентов металлической связки и пропиточного материала процесс пропитки должен протекать значительное время, т.к. в течение пропитки должны пройти металлургические процессы взаимодействия компонентов связки с образованием легированных активных сплавов. При этом для обеспечения карбидообразования по всей поверхности алмазных зерен необходимо, чтобы компоненты металлической связки находились вблизи и вокруг алмазных зерен.The disadvantage of this method is that in order to ensure reliable adhesive bonding of diamond grains, components of the metal bond and the impregnating material, the impregnation process must take a considerable time, because during the impregnation, metallurgical processes of interaction of the binder components with the formation of doped active alloys must undergo. In this case, to ensure carbide formation over the entire surface of diamond grains, it is necessary that the components of the metal bond are located near and around the diamond grains.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение износостойкости алмазных инструментов за счет улучшения адгезионной связи алмазных порошков с пропиточным материалом, снижение трудоемкости изготовления инструмента путем сокращения времени пропитки за счет совмещения процессов гибкого легирования пропиточного материала и пропитки.The technical task of the proposed method is to increase the wear resistance of diamond tools by improving the adhesive bond of diamond powders with an impregnating material, reducing the complexity of manufacturing a tool by reducing the time of impregnation by combining the processes of flexible alloying of impregnating material and impregnation.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления алмазного инструмента, включающем формирование брикета из алмазосодержащей шихты и пропитку брикета пропиточным материалом, в состав шихты вводят легирующие металлические порошки, которые при пропитке образуют с пропиточным материалом адгезионно-активные сплавы по отношению к алмазному порошку, при этом легирующие металлические порошки берут зернистостью 4-20 мкм и вводят их в количестве 5-20% от объема пропиточного материала.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a diamond tool, comprising forming a briquette from a diamond-containing charge and impregnating the briquette with an impregnating material, alloying metal powders are introduced into the composition of the charge, which, when impregnated, form adhesive-active alloys with the impregnating material with respect to the diamond powder, this alloy metal powders are taken with a grain size of 4-20 microns and enter them in an amount of 5-20% of the volume of impregnating material.
В качестве пропиточного материала берут медь или сплавы на основе меди, например, Cu-Mn, Cu-Si, Cu-Cr, Cu-Al и др., или никеля, например Ni-B, Ni-Si-Cr, Ni-Mn-Si и др. с температурой плавления менее 1250°C.The impregnating material is copper or copper-based alloys, for example, Cu-Mn, Cu-Si, Cu-Cr, Cu-Al, etc., or nickel, for example Ni-B, Ni-Si-Cr, Ni-Mn -Si et al. With a melting point less than 1250 ° C.
В качестве легирующих металлических порошков зернистостью 4-20 мкм берут железо, хром, марганец, кремний, их смеси или сплавы.Iron, chromium, manganese, silicon, their mixtures or alloys are taken as alloying metal powders with a grain size of 4-20 microns.
На легирующие металлические порошки алмазосодержащей шихты наносят покрытие, в качестве которого берут основной компонент пропиточного материала, в частности медь или никель.A coating is applied to the alloying metal powders of the diamond-containing charge, which is taken as the main component of the impregnating material, in particular copper or nickel.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Так как легирующие металлические порошки имеют зернистость 4-20 мкм, то даже небольшое их количество в брикете обеспечит равномерное распределение по всему объему и нахождение его вблизи и в контакте со всей поверхностью алмазных зерен. Кинетика плавления легирующего металлического порошка чутко зависит от размера частиц: чем меньше частицы, тем раньше и быстрее протекает процесс образования адгезионно-активного сплава (пропиточного материала). При изготовлении алмазного инструмента введенные в шихту легирующие металлические порошки, выбранные из группы: железо, хром, марганец, кремний, либо смесь, либо сплав этих металлов зернистостью 4-20 мкм при пропитке пропиточным материалом - медью или ее сплавами, или сплавами никеля, за время, необходимое для обеспечения полной пропитки брикета, активно и, следовательно, в более короткое время образуют с пропиточным материалом адгезионно-активные сплавы по отношению к алмазу, которые, растекаясь по поверхности алмазных зерен, образуют с ним прочную химическую связь.The essence of the proposed method is as follows. Since alloying metal powders have a grain size of 4–20 μm, even a small number of them in the briquette will ensure uniform distribution throughout the volume and its proximity and contact with the entire surface of the diamond grains. The melting kinetics of the alloying metal powder is sensitive to the particle size: the smaller the particles, the earlier and faster the formation of an adhesive-active alloy (impregnating material) proceeds. In the manufacture of a diamond tool, alloying metal powders introduced into the charge are selected from the group: iron, chromium, manganese, silicon, or a mixture or alloy of these metals with a grain size of 4-20 μm when impregnated with an impregnating material - copper or its alloys, or nickel alloys, for the time required to ensure complete impregnation of the briquette is actively and, therefore, in a shorter time form adhesive-active alloys with impregnating material with respect to diamond, which, spreading over the surface of diamond grains, form with no a strong chemical bond.
Для изготовления инструментов исходными материалами являются природные или синтетические алмазные порошки. В качестве абразивных порошков может быть использован также кубический нитрид бора, карбид бора, карбид кремния, оксид алюминия и др. абразивные материалы. Алмазные порошки в зависимости от вида инструмента его назначения берут зернистостью 50-3000 мкм. Можно использовать смесь алмазных порошков разной зернистости для получения высокой концентрации алмаза в объеме прессовки. Количество алмазного порошка составляет 2-65% об. Возможно содержание алмазного порошка до 70-92% об.For the manufacture of tools, the starting materials are natural or synthetic diamond powders. Cubic boron nitride, boron carbide, silicon carbide, alumina, and other abrasive materials can also be used as abrasive powders. Diamond powders, depending on the type of tool for its purpose, are taken with a grain size of 50-3000 microns. You can use a mixture of diamond powders of different grain sizes to obtain a high concentration of diamond in the volume of pressing. The amount of diamond powder is 2-65% vol. The content of diamond powder is possible up to 70-92% vol.
Шихта, из которой формируют инструмент, кроме порошков алмаза может содержать металлические порошки и наполнители, такие как твердый сплав, релит, карбид титана, бориды, нитриды металлов, различные металлы и др. Металлические порошки и наполнители образуют прочный каркас и могут целенаправленно изменять эксплуатационные характеристики инструмента. Ограничение выбора металлических порошков - они не должны повышать температуру плавления пропиточного материала выше 1250°C. Вид металлических порошков и наполнителей и их количество в инструменте определяется назначением инструмента, условиями обработки и т.п.The mixture from which the tool is formed, in addition to diamond powders, may contain metal powders and fillers, such as hard alloy, relite, titanium carbide, borides, metal nitrides, various metals, etc. Metal powders and fillers form a strong frame and can purposefully change operational characteristics tool. Limitation of the choice of metal powders - they should not increase the melting temperature of the impregnating material above 1250 ° C. The type of metal powders and fillers and their amount in the tool is determined by the purpose of the tool, processing conditions, etc.
Для пропитки алмазного брикета используют медь или сплавы на основе меди или сплавы никеля. Это наиболее применяемые пропиточные материалы при изготовлении алмазного инструмента. Медь имеет невысокую температуру плавления - 1083°C, но не смачивает поверхность алмаза и не вступает с ним во взаимодействие. Для снижения температуры плавления меди или улучшения ее смачивающих свойств в медь можно вводить легирующие элементы, например олово, серебро, никель, цинк. Никель имеет высокую температуру плавления, поэтому для использования никеля в качестве пропиточного материала используют низкотемпературные никелевые сплавы типа никель-бор, никель-кремний и другие. Температура плавления пропиточного материала должна быть не выше 1250°C. Ограничения по температуре плавления пропиточного материала связаны с необходимостью исключения повреждения алмазных порошков из-за высокотемпературного воздействия (графитизации алмаза).To impregnate a diamond briquette, copper or copper-based alloys or nickel alloys are used. These are the most used impregnating materials in the manufacture of diamond tools. Copper has a low melting point - 1083 ° C, but does not wet the surface of the diamond and does not interact with it. To reduce the melting temperature of copper or improve its wetting properties, alloying elements, for example tin, silver, nickel, and zinc, can be introduced into copper. Nickel has a high melting point, therefore, to use nickel as an impregnating material, low-temperature nickel alloys such as nickel-boron, nickel-silicon and others are used. The melting point of the impregnating material should not be higher than 1250 ° C. Limitations on the melting temperature of the impregnating material are associated with the need to exclude damage to diamond powders due to high-temperature effects (diamond graphitization).
В качестве легирующих металлических порошков зернистостью 4-20 мкм берут порошки из группы: железо, хром, марганец, кремний, либо смесь, либо сплав этих металлов. Эти металлы имеют небольшие углы смачиваемости и хорошо растекаются по поверхности алмазных зерен. Порошки металлов железа, хрома, марганца и кремния, либо смесь, либо сплав этих металлов при температуре пропитки растворяются в пропиточном материале, образуя сплавы, которые с углеродом алмаза образуют карбиды, создавая прочную химическую связь алмаза с матрицей. Легирующие металлические порошки вводят в шихту в количестве 5-20 об.%. При таком количестве мелкозернистые порошки металлов железа, хрома, марганца и кремния, либо смесь, либо сплав этих металлов образуют с медью и никелем эвтектики или близкие к эвтектике сплавы, которые имеют пониженную температуру плавления, являющуюся оптимальной для пропитки алмазного брикета. Порошки этих металлов недорогие и доступные.Powders from the group: iron, chromium, manganese, silicon, or a mixture or alloy of these metals are taken as alloying metal powders with a grain size of 4-20 μm. These metals have small wettability angles and spread well over the surface of diamond grains. Powders of iron, chromium, manganese and silicon metals, either a mixture or an alloy of these metals at an impregnation temperature, dissolve in the impregnating material, forming alloys that form carbides with diamond carbon, creating a strong chemical bond between the diamond and the matrix. Alloying metal powders are introduced into the mixture in an amount of 5-20 vol.%. With such an amount, fine-grained powders of iron, chromium, manganese and silicon metals, either a mixture or an alloy of these metals form eutectics with copper and nickel or alloys close to the eutectic, which have a lower melting point, which is optimal for impregnating a diamond briquette. Powders of these metals are inexpensive and affordable.
Легирующие металлические порошки железа, хрома, марганца, кремния, либо смесь, либо сплав этих металлов берут зернистостью 4-20 мкм. Размер легирующих металлических порошков и их количество обусловлено необходимостью получения за время пропитки сформированного брикета сплавом пропиточного материала эвтектического состава, а также упрочнением матрицы по механизму дисперсного упрочнения. Более мелкие легирующие металлические порошки, менее 4 мкм, значительно усложняют технологический процесс изготовления инструмента, более крупные порошки металлов, более 20 мкм, не обеспечат необходимого эффекта от их применения, т.к. замедляется процесс легирования пропиточного материала. Чем меньше высота пропитываемого брикета, тем более мелкозернистые порошки необходимо применять. Так, для пропитки сегментов для буровых коронок, имеющих высоту 20 мм, легирующие металлические порошки необходимо брать размером 20 мкм, для сегментов высотой 14 мм - 10 мкм, для сегментов высотой 10 мм - 4 мкм.Alloying metal powders of iron, chromium, manganese, silicon, or a mixture or alloy of these metals is taken with a grain size of 4-20 microns. The size of the alloying metal powders and their quantity is due to the need to obtain an eutectic composition of the impregnating material during the impregnation of the formed briquette, as well as matrix hardening by the dispersion hardening mechanism. Smaller alloying metal powders, less than 4 microns, significantly complicate the manufacturing process of the tool, larger metal powders, more than 20 microns, will not provide the necessary effect from their use, because the process of alloying the impregnating material slows down. The lower the height of the impregnated briquette, the more fine-grained powders must be used. So, for the impregnation of segments for drill bits having a height of 20 mm, alloying metal powders must be taken in size of 20 microns, for segments with a height of 14 mm - 10 microns, for segments with a height of 10 mm - 4 microns.
На легирующие металлические порошки можно наносить покрытие из металла, который является основным компонентом пропиточного материала. Покрытие на легирующих металлических порошках служит активатором процесса пропитки, ускоряя формирование адгезионно-активных сплавов, увеличивая скорость пропитки и равномерность структуры связки. При использовании в качестве пропиточного материала меди или ее сплавов на металлические порошки наносят покрытие из меди, и, соответственно, при использовании в качестве пропиточного материала сплава никеля, на металлические порошки наносят никель. Металл покрытия на легирующем металлическом порошке начинает при более низких температурах реагировать с мелкозернистыми легирующими металлическими порошками из группы: железо, хром, марганец, кремний, либо их смесь, либо сплав, ускоряя процесс легирования пропиточного материала в процессе пропитки. Нанесение на легирующие металлические порошки покрытий осуществляется любыми известными способами, например, химическим или электролитическим осаждением металла, контактно-восстановительными и другими способами.Alloying metal powders can be coated with metal, which is the main component of the impregnating material. The coating on alloying metal powders serves as an activator of the impregnation process, accelerating the formation of adhesive-active alloys, increasing the speed of impregnation and uniformity of the binder structure. When copper or its alloys are used as an impregnating material, copper powders are coated on metal powders, and, accordingly, when nickel alloy is used as an impregnating material, nickel is applied to metal powders. The coating metal on the alloying metal powder begins to react at lower temperatures with fine-grained alloying metal powders from the group: iron, chromium, manganese, silicon, or their mixture or alloy, accelerating the process of alloying the impregnating material during the impregnation process. The application of alloying metal powders to coatings is carried out by any known methods, for example, by chemical or electrolytic metal deposition, contact reduction and other methods.
Способ осуществляется следующим образом. Готовят шихту из алмазных порошков, и при необходимости, других порошков: металлических компонентов и наполнителей, которые способствуют получению инструмента с заданными свойствами, а также легирующих металлических порошков с зернистостью 4-20 мкм, выбранных из группы: железо, хром, марганец, кремний, либо их смесь, либо сплав. Шихту помещают в пресс-форму и прессуют с усилием до 2000 кг/см2. После прессования брикет засыпают порошками Al2O3 и на его поверхности укладывают пропиточный материал. Сборку устанавливают в печь с восстановительной атмосферой для пропитки брикета пропиточным материалом. Печь постепенно нагревают до температуры на 50-100°C выше температуры плавления пропиточного материала и выдерживают при этой температуре до проникновения пропиточного материала в поры брикета на полную глубину. Время пропитки будет составлять при использовании легирующих металлических порошков зернистостью 4 мкм - 15 мин, легирующих металлических порошков зернистостью 14 мкм - 20 мин, легирующих металлических порошков зернистостью 20 мкм - 30 мин. После того как пропитка будет завершена, форму вынимают из печи, охлаждают до комнатной температуры и извлекают готовый брикет. Далее брикет крепят на корпус инструмента любым известным способом.The method is as follows. A mixture is prepared from diamond powders, and, if necessary, other powders: metal components and fillers, which contribute to obtaining a tool with desired properties, as well as alloying metal powders with a grain size of 4-20 microns, selected from the group: iron, chromium, manganese, silicon, either their mixture or alloy. The mixture is placed in the mold and pressed with a force of up to 2000 kg / cm 2 . After pressing, the briquette is covered with Al 2 O 3 powders and impregnating material is laid on its surface. The assembly is installed in a furnace with a reducing atmosphere for impregnating the briquette with impregnating material. The furnace is gradually heated to a temperature of 50-100 ° C above the melting temperature of the impregnating material and maintained at this temperature until the penetration of the impregnating material into the pores of the briquette to the full depth. The impregnation time will be when using alloying metal powders with a grain size of 4 microns - 15 minutes, alloying metal powders with a grain size of 14 microns - 20 minutes, alloying metal powders with a grain size of 20 microns - 30 minutes. After the impregnation is completed, the mold is taken out of the oven, cooled to room temperature and the finished briquette is removed. Next, the briquette is mounted on the tool body in any known manner.
Время при обычной пропитке - при величине использования металлических порошков 30-40 мкм составляет 35-45 мин.The time during conventional impregnation - with a value of using metal powders of 30-40 microns, is 35-45 minutes.
Эксперименты, проведенные по заявленному способу, показали, что за время пропитки легирующие мелкозернистые металлические порошки при быстром растворении в пропиточном материале способствовали образованию сплавов, которые с углеродом алмаза образовывали карбиды, обеспечивающие прочную химическую связь алмаза с матрицей.Experiments carried out according to the claimed method showed that during the impregnation, alloying fine-grained metal powders, when quickly dissolved in the impregnating material, contributed to the formation of alloys that formed carbides with diamond carbon, providing a strong chemical bond between the diamond and the matrix.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123390/02A RU2572903C2 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method of making wear-proof diamond tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123390/02A RU2572903C2 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method of making wear-proof diamond tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014123390A RU2014123390A (en) | 2015-12-20 |
| RU2572903C2 true RU2572903C2 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=54871088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014123390/02A RU2572903C2 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method of making wear-proof diamond tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572903C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754825C1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Matrix for diamond tool based on tungsten carbide with binder of fe-c eutectic alloy and method for production thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073590C1 (en) * | 1990-07-19 | 1997-02-20 | Институт сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля АН Украины | Method of making diamond containing composition material |
| RU2148490C1 (en) * | 1998-07-21 | 2000-05-10 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий | Method of diamond tool manufacture |
| RU2478455C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of making diamond tool |
-
2014
- 2014-06-09 RU RU2014123390/02A patent/RU2572903C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073590C1 (en) * | 1990-07-19 | 1997-02-20 | Институт сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля АН Украины | Method of making diamond containing composition material |
| RU2148490C1 (en) * | 1998-07-21 | 2000-05-10 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с НИИ проблем порошковой технологии и покрытий | Method of diamond tool manufacture |
| RU2478455C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Method of making diamond tool |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754825C1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Matrix for diamond tool based on tungsten carbide with binder of fe-c eutectic alloy and method for production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014123390A (en) | 2015-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Artini et al. | Diamond–metal interfaces in cutting tools: a review | |
| CN1852796B (en) | Superabrasive wire saw and associated methods of manufacture | |
| JP3801215B2 (en) | Diamond polishing tool and manufacturing method thereof | |
| KR100430175B1 (en) | Superabrasive wire saw and method for making the saw | |
| AU2009280036B2 (en) | Abrasive tools having a continuous metal phase for bonding an abrasive component to a carrier | |
| JP5199871B2 (en) | Polycrystalline diamond polishing element and method for manufacturing the same | |
| KR101104051B1 (en) | Coated abrasives | |
| KR20050040934A (en) | Molten braze-coated superabrasive particles and associated methods | |
| KR20140002710A (en) | Abrasive article and method of forming | |
| TW201313396A (en) | Abrasive article and method of forming | |
| JPH09194978A (en) | Superhard composite member and its production | |
| CN105624505B (en) | A kind of Metal Substrate super-hard compound material and preparation method thereof | |
| JP2017504482A (en) | Encapsulated wear particles | |
| KR20070090238A (en) | Methods of maximizing retention of superabrasive particl in a metal matrix | |
| CN203197384U (en) | Scroll saw with abrasives | |
| US8491358B2 (en) | Thin film brazing of superabrasive tools | |
| RU2572903C2 (en) | Method of making wear-proof diamond tool | |
| JPH0530897B2 (en) | ||
| CA2865624C (en) | Wear resistant coating | |
| RU2594923C2 (en) | Grinding tool for processing fragile materials and method of its manufacturing | |
| WO2011117244A1 (en) | Aggregate abrasives for abrading or cutting tools production | |
| CN106041089B (en) | The unrestrained manufacturing method for oozing burning Ti-Al-Cu-Sn-Ni micropore skives | |
| JP7017583B2 (en) | The process of forming a polished article | |
| JPH09272060A (en) | Grinding wheel tool and its manufacture | |
| RU2679807C1 (en) | Diamond tools on thermal-wire metal connection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160610 |