UA126176U - A METHOD OF MANUFACTURING ABRASIVE-CONTAINING GLASS-METAL COMPOSITE OF INSTRUMENTAL PURPOSE - Google Patents

Abstract

Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення, що включає нанесення склопокриття на порошки кубічного нітриду бору (агрегати). На них додатково наносять титанове покриття дифузійним методом, при цьому маса осадженого на склоагрегати титану становить 2,2-5,5 % (мас.), далі вже на склоагрегати з титановим покриттям наносять пошарово мідь електрохімічним методом.A method of manufacturing an abrasive-containing fiberglass composite of instrumental purpose, comprising applying a glass coating on powders of cubic boron nitride (aggregates). They are additionally applied by titanium coating by diffusion method, with the mass deposited on titanium glass aggregates is 2.2-5.5% (wt.), Then already on glass units with titanium coating is applied layer by layer copper electrochemical method.

Description

Корисна модель належить до області розробки композиційних матеріалів на основі абразивних порошків, зокрема склометалевих композитів, які були б адгезійно-активні до металевих зв'язуючих і використовувались для виготовлення на їх основі абразивно-ріжучих інструментів.The useful model belongs to the field of development of composite materials based on abrasive powders, in particular glass-metal composites, which would be adhesively active to metal binders and used for manufacturing abrasive-cutting tools based on them.

Одним з підходів для практичної реалізації таких композиційних матеріалів є створення на порошках надтвердих матеріалів (НТМ) покриттів, що відіграють роль перехідного шару між зернами абразиву й зв'язкою абразивного шару інструмента, і мають високу адгезію як до поверхні абразиву, так і до зв'язки, що сприяє підвищенню міцності закріплення зерен абразиву в матриці інструмента.One of the approaches for the practical implementation of such composite materials is the creation of superhard material (HTM) powder coatings that play the role of a transition layer between the abrasive grains and the bond of the abrasive layer of the tool, and have high adhesion both to the surface of the abrasive and to the bonds adhesion, which helps to increase the strength of fixing the abrasive grains in the matrix of the tool.

Інструмент з металізованих алмазів і кубічного нітриду бору (СВМ) успішно застосовують при обробці твердих і крихких матеріалів. У той же час при обробці таким інструментом в'язких матеріалів, особливо без застосування мастильно-охолоджуючих рідин, таких як залізовуглецеві сплави, тверді сплави спільно зі сталлю при наявності між ними в'язкого припою, зменшується продуктивність обробки, підвищується температура в зоні різання і, як наслідок, утворюються припали (термічні пошкодження) на обробленій поверхні. Інструмент з металізованих порошків СВМ на полімерній зв'язці при обробці залізовуглецевих сплавів має високу зносостійкість, однак при цьому на обробленій поверхні утворюються припали і інші дефекти поверхні, що призводять до браку виробів, особливо при роботі інструмента без застосування МОР.The metallized diamond and cubic boron nitride (CBN) tool is successfully used in processing hard and brittle materials. At the same time, when processing viscous materials with such a tool, especially without the use of lubricating and cooling fluids, such as iron-carbon alloys, hard alloys together with steel in the presence of a viscous solder between them, the processing productivity decreases, the temperature in the cutting zone increases and , as a result, burns (thermal damage) are formed on the treated surface. A tool made of metallized SVM powders on a polymer bond when processing iron-carbon alloys has high wear resistance, but at the same time, deposits and other surface defects are formed on the treated surface, which lead to a lack of products, especially when the tool works without the use of MOR.

Одним із відомих способів при металізації алмазів є хімічний метод нанесення покриттів, що полягає у відновленні металів з розчинів солей (Раї. 4381227 ОБА, МКИ С25015/00). Ргосев5 ТОгOne of the well-known methods of metallization of diamonds is the chemical coating method, which consists in the recovery of metals from salt solutions (Rai. 4381227 OBA, MKY C25015/00). Rgosev5 TOg

Ше тапигасіиге ої абгазіме-соаїєд о! (Процес виробництва абразивного інструменту) / МагсивShe tapygasiige oi abgazime-soaied oh! (Abrasive tool production process) / Magsyv

Нагоїд, Мопоп Сотрапу. - Опубл. 26.04.83). Даний спосіб не вимагає значних енергетичних витрат і дозволяє отримувати досить щільні металеві плівки на порошках НТМ, але має низьку продуктивність. Металізовані хімічним методом порошки НТМ можуть служити струмопровідним шаром при електролітичному осадженні металів, наприклад нікелю і забезпечувати мінімальну товщину металевого покриття. Електролітичний нікель є адгезійним покриттям, за допомогою якого алмазні зерна схоплюються з металевою зв'язкою в інструменті. Однак нікель в покритті по міцності адгезії до алмазу не сильно відрізняється від адгезії металевої зв'язки з алмазом,Nagoid, Mopop Sotrapu. - Publ. 26.04.83). This method does not require significant energy costs and allows obtaining fairly dense metal films on NTM powders, but has low productivity. Chemically metallized NTM powders can serve as a conductive layer during the electrolytic deposition of metals, such as nickel, and provide a minimum thickness of the metal coating. Electrolytic nickel is an adhesive coating that binds the diamond grains to the metal bond in the tool. However, the nickel in the coating does not differ much in terms of the adhesion strength to the diamond from the adhesion of the metal bond to the diamond,

Зо так як зв'язка виготовляється зазвичай з мідно-нікелевого сплаву.Since the connection is usually made of a copper-nickel alloy.

Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є описаний спосіб нанесення багатошарового покриття на синтетичних алмазах і алмазовмісних композиційних матеріалах з підвищеною адгезією до металевої зв'язки в інструментах або виробах, яке складається з зовнішнього вольфрамового шару і внутрішніх карбідовольфрамових шарів (Патент РФ Мо 2238922, МПК "С04841/85, С30831/06, опубл. 20.02.2004 р. (Адгезионное композиционноє покрьітие на алмазах, алмазосодержащих материалах и способ его нанесения»/ Лахоткин Ю.В.,The closest to the claimed useful model is the described method of applying a multilayer coating on synthetic diamonds and diamond-containing composite materials with increased adhesion to the metal bond in tools or products, which consists of an outer tungsten layer and inner tungsten carbide layers (Russian Patent No. 2238922 IPC "C04841/85, C30831/06, publ. 20.02.2004 (Adhesive composite coating on diamonds, diamond-containing materials and the method of its application"/ Lahotkin Yu.V.,

Кузьмин В.П.)). Для нанесення покриття з вольфраму підкладку поміщають в середовище порошку вольфраму і шихти, що містить фтор в кількості 0,003-5 95 (мас.) від маси інертного наповнювача і нагрівають до температури 700-1200 "С. Для нанесення покриття з карбіду вольфраму підкладку поміщають в реактор з вакуумом 10 Па, подають гексафторид вольфраму і водню, витримують підкладку протягом необхідного часу і відпалюють підкладку при температурі, яка потрібна на отримання карбіду вольфраму.Kuzmin V.P.)). To apply a tungsten coating, the substrate is placed in an environment of tungsten powder and a charge containing fluorine in the amount of 0.003-5 95 (wt.) of the weight of the inert filler and heated to a temperature of 700-1200 "C. To apply a tungsten carbide coating, the substrate is placed in reactor with a vacuum of 10 Pa, tungsten hexafluoride and hydrogen are fed, the substrate is kept for the required time and the substrate is annealed at the temperature required to obtain tungsten carbide.

Перевага описаного методу в порівнянні з електролітичним полягає в отриманні порошків з міцно закріпленою металевою плівкою на поверхні зерна алмазу. Відоме рішення і корисна модель, що заявляється, мають спільні ознаки по максимально близькому результату, який одержують при нанесенні покриттів - висока адгезія як до поверхні абразиву, так і до металевої зв'язки. У відомому рішенні це досягається тим, що при спіканні процес металізації супроводжується хімічною реакцією - карбідоутворенням на границі алмаз-метал. Недоліком даного рішення є висока енергоємність, так як спосіб нанесення багатошарового покриття вимагає залучення вакуумного обладнання та відносно високих температур формування покриттів (7000-1200 "С).The advantage of the described method in comparison with the electrolytic method is to obtain powders with a firmly fixed metal film on the surface of the diamond grain. The known solution and the claimed useful model have common features in the maximally close result obtained when applying coatings - high adhesion both to the surface of the abrasive and to the metal bond. In the known solution, this is achieved by the fact that during sintering, the metallization process is accompanied by a chemical reaction - carbide formation at the diamond-metal interface. The disadvantage of this solution is high energy consumption, since the method of applying a multilayer coating requires the involvement of vacuum equipment and relatively high temperatures of coating formation (7000-1200 "С).

Відомий також спосіб отримання композита для виготовлення інструментів з надтвердих матеріалів, що включає змішування абразивного порошку та порошків скла з подальшим спіканням та грануляцією, причому як порошки скла беруть скло двох систем - свинцевої та силікатної - з внесенням до їх складу дисперсних наповнювачів тугоплавких оксидів ТіО», АІ2Оз. (Патент України Мо 115182, МПК СОЗС 13/00, опубл. 10.04.2017, бюл. Мо 7). Цей спосіб беремо за прототип.There is also a known method of obtaining a composite for the manufacture of tools from superhard materials, which includes mixing abrasive powder and glass powders with subsequent sintering and granulation, and as glass powders, glass of two systems - lead and silicate - with the introduction of dispersed fillers of refractory TiO oxides into their composition" , AI2Oz. (Patent of Ukraine Mo 115182, IPC SOZS 13/00, publ. 04/10/2017, Bull. Mo 7). We take this method as a prototype.

Для ефективної обробки в'язких матеріалів застосовують склопокриття на порошки НТМFor effective processing of viscous materials, glass coating on NTM powders is used

ІЗксплуатационньюе свойства стеклопокрьтий для порошков СсВМ / С.А. Кухаренко, В.И. бо Лавриненко, А.А. Девицкий, Е.А. Барановская // Породоразрушающий и металлообрабатьявающий инструмент - техника и технология его изготовления и применения. -Izkspluatatsionnyue properties of glass-coated for powders SsVM / S.A. Kuharenko, V.I. bo Lavrynenko, A.A. Devitskyi, E.A. Baranovskaya // Rock-destructive and metal-working instrument - technique and technology of its manufacture and application. -

Киев: ИСМ им. В.Н. Бакуля, НАН Украиньі. 2010. - вьішп. 13. - С. 465-470), які не тільки обумовлюють високу зносостійкість інструмента з НТМ на полімерній зв'язці, а й забезпечують підвищену якість оброблюваної поверхні, високу продуктивність при обробці в'язких матеріалів на відміну від інструмента з НТМ без покриття. Порошки алмазу і СВМ зі склопокриттям являють собою агрегати, що складаються з 5-20 зерен, зв'язаних між собою адгезійно-активним склом.Kyiv: ISM named after V.N. Bakulya, National Academy of Sciences of Ukraine. 2010. - Vyshp. 13. - P. 465-470), which not only determine the high wear resistance of the NTM tool on the polymer bond, but also provide increased quality of the machined surface, high productivity when processing viscous materials, in contrast to the NTM tool without coating. Diamond powders and SVM with glass coating are aggregates consisting of 5-20 grains bound together by adhesively active glass.

Міцність утримання порошків НТМ зі склопокриттям в ріжучому шарі інструмента повинна визначатися адгезію зв'язки інструмента з покриттями, а покриття з зернами НТМ. Тільки таке поєднання адгезії на контактних границях забезпечить міцне закріплення зерен НТМ в робочому шарі інструмента.The retention strength of NTM powders with a glass coating in the cutting layer of the tool should be determined by the adhesion of the bond between the tool and the coating, and the coating with the NTM grains. Only such a combination of adhesion at the contact boundaries will ensure a strong fixation of the NTM grains in the working layer of the tool.

У світі інструмент з алмазів і СВМ випускається на металевих і органічних зв'язках. Введені в зв'язку порошки НТМ зі склопокриттям, як правило, мають недостатню адгезію до металів - зв'язуючих інструмента з НТМ, тому при його роботі ще не спрацьовані агрегати можуть вириватися зі зв'язки. Одним із способів підвищення адгезії склопокриття до металів, а також механічної міцності склоподібних покриттів і матеріалів є нанесення на них різних металевих покриттів. Нанесення на скломатеріали різних покриттів дозволяє надати їм необхідні властивості. Це дозволяє зменшити знос інструмента при обробці різних матеріалів і забезпечує нові властивості інструменту, виготовленому на основі такого склокомпозита.In the world, tools made of diamonds and SVM are produced on metal and organic bonds. NTM powders brought into contact with glass coating, as a rule, have insufficient adhesion to metals - binding tools with NTM, therefore, during its operation, units that have not yet been activated can break out of the connection. One of the ways to increase the adhesion of glass coating to metals, as well as the mechanical strength of vitreous coatings and materials, is to apply various metal coatings to them. Applying different coatings to glass materials allows you to give them the necessary properties. This allows to reduce the wear of the tool when processing different materials and provides new properties of the tool made on the basis of such a glass composite.

Металеві зв'язки зазвичай містять порошки міді, олова, сурми, заліза, кобальту та інші з добавками неметалічних наповнювачів різного функціонального призначення. Дослідження контактної взаємодії розплавів силікатних багатокомпонентних стекол 3 металами зустрічаються рідко, в основному як рекомендації по технології одержання сполук металів і їх сплавів з силікатними стеклами. Наведені вище метали не мають високу адгезію до скла, що застосовуються для нанесення покриттів на порошки алмазу і СВМ. У зв'язку з відсутністю хімічної взаємодії між фазами при температурах виготовлення інструмента досить міцне закріплення агрегатів в металевій матриці інструмента не забезпечується.Metal connections usually contain powders of copper, tin, antimony, iron, cobalt and others with the addition of non-metallic fillers of various functional purposes. Studies of the contact interaction of melts of silicate multicomponent glasses with 3 metals are rare, mainly as recommendations for the technology of obtaining compounds of metals and their alloys with silicate glasses. The above metals do not have high adhesion to glass, which are used for coating diamond and SVM powders. Due to the lack of chemical interaction between the phases at the tool manufacturing temperatures, sufficiently strong fixation of the aggregates in the metal matrix of the tool is not ensured.

В основу корисної моделі поставлена задача зміцнення дефектних поверхонь абразивних порошків, їх композицій і одночасно поліпшення їх зчеплення з металевими зв'язками абразивного інструмента. Дані задачі вирішуються шляхом нанесення на порошки НТМ зіThe basis of the useful model is the task of strengthening the defective surfaces of abrasive powders, their compositions, and at the same time improving their adhesion to the metal bonds of the abrasive tool. These problems are solved by applying NTM powders with

Зо склопокриттям металевих покриттів, при яких не змінюються механічні властивості абразивних порошків, але підвищується механічна міцність склоподібних покриттів або їх композицій. Таким чином ми отримуємо композиційні покриття, що включають неметалеву і металеву складові і відрізняються від чистих склопокриттів міцним закріпленням агрегатів в металевій матриці і підвищеною адгезією до металевої зв'язки абразивно-ріжучого інструмента з високими експлуатаційними характеристиками.With glass coating of metal coatings, in which the mechanical properties of abrasive powders do not change, but the mechanical strength of vitreous coatings or their compositions increases. In this way, we get composite coatings that include non-metallic and metallic components and differ from pure glass coatings by strong fixing of aggregates in the metal matrix and increased adhesion to the metal bond of the abrasive-cutting tool with high operational characteristics.

В корисній моделі поставлено задачу розробити способ нанесення на порошки НТМ зі склопокриттям тонких металевих плівок, що дозволяють надати їм необхідні властивості і забезпечити нові властивості інструменту, виготовленому на основі такого скло-металевого композиту.In a useful model, the task is to develop a method of applying thin metal films to NTM powders with a glass coating, which allow to give them the necessary properties and ensure new properties of the tool made on the basis of such a glass-metal composite.

Означена задача вирішується тим, що в способі виготовлення абразивовмісного скло- металевого композита інструментального призначення, що включає нанесення склопокриття на порошки кубічного нітриду бору (агрегати), згідно з корисною моделлю, на них додатково наносять титанове покриття дифузійним методом в інертному середовищі при температурі 700- 730 "С протягом 25-30 хв., при цьому маса осадженого на склоагрегати титану становить 2,2- 5,595 (мас), далі вже на склоагрегати з титановим покриттям наносять пошарово мідь електрохімічним методом за наступною схемою: - знежирення агрегатів в 0,5 9о-му розчині поверхнево-активної речовини (ПАР) "І АВ5"; - промивання; - декапування (активація) в 5 У5-ому розчині сірчаної кислоти (Нг5Ох); - проводять металізацію агрегатів міддю в розчині електроліту наступного складу (в г/л): - мідний купорос - 20025; - сірчана кислота - 50-43 при наступних параметрах режиму: - температура розчину електроліту 20-25 С; рнН-2,0-2,5; струм 0,5 А; - час електролізу 1 год. 50 хв., а для запобігання окисленню обміднених гранул роблять їх депасивацію у розчині наступного складу (г/л): - хромовий ангідрид - 403; - сірчана кислота - 5-1 при температурі 18-25 в часрвитримки 1-3 с; ступінь же металізації агрегатів міддюThe specified problem is solved by the fact that in the method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes, which includes applying a glass coating to cubic boron nitride powders (aggregates), according to a useful model, they are additionally coated with a titanium coating by the diffusion method in an inert medium at a temperature of 700- 730 "C for 25-30 min., while the mass of titanium deposited on the glass aggregates is 2.2-5.595 (mass), then copper is applied layer by layer to the glass aggregates with a titanium coating by the electrochemical method according to the following scheme: - degreasing of the aggregates in 0.5 in the 9th solution of surface-active substance (surfactant) "I AB5"; - washing; - pickling (activation) in the 5th U5 solution of sulfuric acid (Hg5Ox); - metallization of the aggregates is carried out with copper in the electrolyte solution of the following composition (in g/ l): - copper sulfate - 20025; - sulfuric acid - 50-43 with the following mode parameters: - electrolyte solution temperature 20-25 C; pH-2.0-2.5; current 0.5 A; - electrolysis time 1 hour 50 min., and to prevent oxidation of copper-plated granules, they are depassivated in a solution of the following composition (g/l): - chromic anhydride - 403; - sulfuric acid - 5-1 at a temperature of 18-25 with a holding time of 1-3 s; the same degree of metallization of aggregates with copper

А т. Ь розраховують за формулою Ь ,деР- ступінь металізації, 90; Ь - початкова маса гранул, г; З - маса гранул з покриттям, г.And so. b is calculated according to the formula b, where P is the degree of metallization, 90; b - initial mass of granules, g; C is the mass of coated granules, g.

Одним із аспектів даного рішення є нанесення титанового покриття на порошки СВМ зі склопокриттям, що сприяє підвищенню їх механічної міцності, а також буде гальмувати утворення і ріст мікротріщин, що виникають через розтягуючі напруження в склі і приводять до зниження міцності агрегату в цілому.One of the aspects of this solution is the application of a titanium coating on CBM powders with a glass coating, which helps to increase their mechanical strength, and will also inhibit the formation and growth of microcracks that arise due to tensile stresses in the glass and lead to a decrease in the strength of the unit as a whole.

Дифузійне нанесення титану проводили в інертному середовищі при температурі 700-730 С протягом 25-30 хв. в спеціальному контейнері, наповненому шихтою із порошків СсВМ зі склопокриттям, гідриду титану і галогеніду (хлористий амоній). Співвідношення маси НТМ до маси гідриду титану не робить істотного впливу на масу титану, що був осаджений. Істотний вплив на цей показник надає співвідношення маси галогеніду до маси гідриду титану. При збільшенні вмісту галогеніду в загальній масі шихти відносно до гідриду титану, масу осадженого на склоагрегати титану збільшували від 2,2 до 5,5 95 (мас). Для нарощування маси титану процес металізації можна повторити, не погіршуючи якості покриття.Diffusion application of titanium was carried out in an inert environment at a temperature of 700-730 C for 25-30 minutes. in a special container filled with a charge of glass-coated SSBM powders, titanium hydride and halide (ammonium chloride). The ratio of the mass of NTM to the mass of titanium hydride does not significantly affect the mass of titanium that was deposited. The ratio of the mass of the halide to the mass of titanium hydride has a significant influence on this indicator. When increasing the content of halide in the total mass of the charge relative to titanium hydride, the mass of titanium deposited on the glass aggregates was increased from 2.2 to 5.5 95 (mass). To increase the mass of titanium, the metallization process can be repeated without deteriorating the quality of the coating.

Металеві покриття з адгезійно-активних металів можуть окислюватися і в процесі зберігання агрегатів і при виготовленні інструмента. Підкислення матеріалу покриття може призвести до зниження міцності контактних зон. У зв'язку з цим на адгезійно-активні покриття доцільно нанесення пошарово міді електрохімічним методом.Metal coatings made of adhesively active metals can oxidize during the storage of aggregates and during the manufacture of the tool. Acidification of the coating material can lead to a decrease in the strength of the contact areas. In this regard, it is advisable to apply copper layer by layer on adhesive-active coatings by the electrochemical method.

Нанесення електрохімічної міді на металізовані титаном склоагрегати робили при рн розчину електроліту 2,0-2,5; температурі електроліту - 20-25 "С; струм Іа-0,5 А; час електролізу 1 год. 50 хв. за наступною схемою: - знежирення гранул в 0,5 9о-ному розчині ПАР "І АВ5"; - промивання; - декапування (активація) в 5 95-ому розчині сірчаної кислоти (Н25Ох); - металізація агрегатів міддю в розчині електроліту наступного складу (в г/л): " мідний купорос - 2005; " сірчана кислота - 50.3.Applying electrochemical copper to titanium metallized glass aggregates was done at a pH of the electrolyte solution of 2.0-2.5; electrolyte temperature - 20-25 "C; current Ia-0.5 A; electrolysis time 1 hour 50 minutes according to the following scheme: - degreasing of granules in a 0.5 9% solution of surfactant "I AB5"; - washing; - pickling (activation) in 5 95 sulfuric acid solution (H25Ox) - metallization of aggregates with copper in an electrolyte solution of the following composition (in g/l): "copper sulfate - 2005; sulfuric acid - 50.3.

Обміднені гранули для запобігання окисленню обробляли в розчині депасивації наступного складу (в г/л): н- хромовий ангідрид - 403; "« сірчана кислота - 5:-1.To prevent oxidation, copper-plated granules were treated in a depassivation solution of the following composition (in g/l): n-chromic anhydride - 403; "« sulfuric acid - 5:-1.

Температура розчину депасивації має бути 18-25 "С; час 1-3 с.The temperature of the depassivation solution should be 18-25 "С; time 1-3 s.

Після металізації гранули ретельно промивали, сушили до повного видалення вологи, зважувани (розраховували ступінь металізації за формулою: ---. ЬAfter metallization, the granules were thoroughly washed, dried until moisture was completely removed, weighed (the degree of metallization was calculated according to the formula: ---. b

Ь зb z

Зо де Р - ступінь металізації, 965;Where R is the degree of metallization, 965;

Ь - початкова маса гранул, г; а - маса гранул з покриттям, г.b - initial mass of granules, g; a - mass of coated granules, g

Нанесенням на порошки НТМ зі склопокриттям мідного покриття отримуємо композиційні покриття, що включають неметалічну і металеву складові і відрізняються від чистих склопокриттів в 1,5 разу підвищеними фізико-механічними характеристиками, більш міцним закріпленням агрегатів в металевій матриці і підвищеною адгезією до металевої зв'язки.Applying NTM powders with a glass coating of copper coating gives composite coatings that include non-metallic and metallic components and differ from pure glass coatings by 1.5 times increased physical and mechanical characteristics, stronger fixing of aggregates in the metal matrix and increased adhesion to the metal bond.

Ефективність корисної моделі підтверджена науково-експериментальними дослідженнями проведеними в НТАК "АЛКОН" НАН України.The effectiveness of the useful model is confirmed by scientific and experimental research conducted at the ALKON Scientific Research Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine.

Суть рішення пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - РЕМ-зображення структури зламу зразка, що складається з металевої зв'язки М1- 10 зі склоагрегатами з кубоніту марки КР 125/100, металізованих міддю; на Фіг. 2 - зображено діаграму впливу металізації склоагрегатів порошків кубоніту КР 125/1100 металевими покриттями на їх міцність, де: 1 - порошок кубоніту, покритий склом в системі РЬО-7пО-В2Оз3-5102; 2 - порошок кубоніту, покритий сумішами скла в системах МагО-СаО-ТіО2-В2Оз3-510: та РБО- 2п0-8203-5105;The essence of the decision is explained by the drawings, which show: in Fig. 1 - SEM image of the fracture structure of a sample consisting of a metal connection M1-10 with glass aggregates made of cubonite of the KR 125/100 brand, metallized with copper; in Fig. 2 - shows the diagram of the effect of metallization of glass aggregates of KR 125/1100 cubonite powders with metal coatings on their strength, where: 1 - cubonite powder covered with glass in the PHO-7pO-B2Oz3-5102 system; 2 - cubonite powder coated with glass mixtures in the systems MagO-CaO-TiO2-B2Oz3-510: and RBO-2p0-8203-5105;

З - склоагрегати із сумішей скла, металізовані титаном - 5,5 9о (мас); 4 - металізовані титаном склоагрегати із сумішей скла, які покриті міддю - 8 95 (мас).C - glass aggregates from glass mixtures metallized with titanium - 5.5 9o (mass); 4 - titanium metallized glass aggregates from glass mixtures, which are covered with copper - 8 95 (mass).

Мікрорентгеноспектральний аналіз елементів на границі металізований титаном кубонітовий склоагрегат - мідне покриття - металева зв'язка фіксує мікродифузію елементів зв'язки (АЇ, Си, 7п, Зп) в склоагрегат і елементів скла - в металеву зв'язку. На границі склопокриття порошкуX-ray microspectral analysis of the elements at the boundary of the titanium-metallized cubonite glass aggregate - copper coating - metal bond records the microdiffusion of bond elements (AI, Si, 7p, Zp) into the glass aggregate and glass elements into the metal bond. At the edge of the glass powder coating

СВМ видно тонку плівку мідного покриття (див. Фіг. 1), що забезпечує хорошу адгезію скло- металевого композита з металевою зв'язкою за рахунок дифузійних процесів, що призводять до взаємодії в системі з утворенням нових кристалічних фаз і забезпечують збільшення адгезії в контактній зоні.A thin copper coating film (see Fig. 1) can be seen in the SVM, which ensures good adhesion of the glass-metal composite with a metal bond due to diffusion processes, which lead to interaction in the system with the formation of new crystalline phases and ensure an increase in adhesion in the contact zone .

Збільшення адгезії на границі контакту скло-металевого покриття з металевою зв'язкою і підвищення міцності склоагрегатів через нанесення на них тонкої металевої плівки забезпечує міцне закріплення скло-металевих агрегатів в ріжучому шарі інструмента і тим самим збільшує зносостійкість кругів, виготовлених на їх основі.Increasing the adhesion at the contact boundary of the glass-metal coating with the metal bond and increasing the strength of the glass aggregates due to the application of a thin metal film on them ensures a strong fixation of the glass-metal aggregates in the cutting layer of the tool and thus increases the wear resistance of the wheels made on their basis.

Результати випробувань міцності агрегатів (руйнівне навантаження на зерно) показали, що металізовані титаном і міддю склоагрегати мають міцність вище вихідних порошків НТМ зі склопокриттям (див. Фіг. 2). Якщо міцність агрегатів з порошків СВМ, покритих сумішами скла в системах МагОо-СаО-ТіО»-В2Оз3-5102 та РЬО-2пО-В2Оз-510О» (2) в 2 рази вище, ніж сформованих з чистого скла системи РЬБО-2пО-В2Оз-510О:» (1), то металізовані агрегати мають міцність вище, ніж склоагрегати з сумішей скла. Покриття склоагрегатів дифузійним титаном (3) призводить до підвищення міцності агрегатів в 1,2 разу. Подальша металізація покритих титаном склоагрегатів міддю (4) підвищує їх міцність в 1,5 разу.The results of aggregate strength tests (destructive load on the grain) showed that glass aggregates metallized with titanium and copper have a strength higher than the original NTM powders with glass coating (see Fig. 2). If the strength of aggregates from SVM powders covered with glass mixtures in the MagOo-CaO-TiO"-B2Oz3-5102 and PBO-2pO-B2Oz-510O" systems (2) is 2 times higher than that formed from pure glass of the PBO-2pO-B2Oz system -510О:" (1), then metallized aggregates have higher strength than glass aggregates made of glass mixtures. Covering glass aggregates with diffusion titanium (3) leads to an increase in the strength of the aggregates by 1.2 times. Further metallization of titanium-coated glass aggregates with copper (4) increases their strength by 1.5 times.

Скло-металеві покриття грають роль перехідного шару між зернами абразиву й зв'язкою і мають високу адгезію як до поверхні абразиву, так і до зв'язки, що сприяє підвищенню міцності закріплення зерен абразиву в матриці інструмента.Glass-metal coatings play the role of a transition layer between the abrasive grains and the bond and have high adhesion both to the surface of the abrasive and to the bond, which helps to increase the strength of the abrasive grains in the tool matrix.

Для встановлення експлуатаційних характеристик розроблених скло-металевих композитів інструментального призначення виготовлено шліфувальні круги форми 12А2-45 125 х 5х3 х 32 3 порошком кубоніту марки КР 125/100, при 100 95-ій концентрації порошку в абразивному шарі на металевій зв'язці М1-10, які випробувані при шліфуванні швидкорізальної сталі РОМ5 без охолодження та з охолодженням (див. табл. 1, 2 відповідно).To determine the operational characteristics of the developed glass-metal composites for instrumental use, grinding wheels of the form 12A2-45 125 x 5x3 x 32 3 were made with cubonite powder of the KR 125/100 brand, at a 100 95th concentration of the powder in the abrasive layer on a metal bond M1-10 , which were tested when grinding high-speed steel РОМ5 without cooling and with cooling (see Tables 1, 2, respectively).

Випробування шліфувальних кругів проводились за наступних режимів обробки: швидкість обертання кругу - 15 м/с, поздовжня подача - 0,3-2 м/хв., поперечна подача - 0,05 мм/подв.хід.Grinding wheels were tested under the following processing modes: wheel rotation speed - 15 m/s, longitudinal feed - 0.3-2 m/min, transverse feed - 0.05 mm/stroke.

В процесі дослідження визначались наступні експлуатаційні характеристики процесу шліфування: різальна здатність круга (мм3/хв.), відносні витрати кубоніту (мг/г), ефективна потужність шліфування (кВт), шорсткість обробленої поверхні за параметром Ва (мкм).During the research, the following operational characteristics of the grinding process were determined: cutting capacity of the wheel (mm3/min), relative consumption of cubonite (mg/g), effective grinding power (kW), roughness of the treated surface according to the Ba parameter (μm).

Характеристики абразивного шару кругів та результати випробувань при шліфуванні швидкорізальної сталі РОеМ5 без охолодження та з охолодженням представлені в табл. 1, 2.The characteristics of the abrasive layer of the wheels and the results of tests when grinding high-speed steel ROeM5 without cooling and with cooling are presented in table. 1, 2.

Дослідження експлуатаційних характеристик розроблених скло-металевих композитів інструментального призначення показало, що скло-металеве мідне покриття забезпечує підвищення зносостійкості кругів на металевій зв'язці при шліфуванні важкооброблюваних матеріалів без охолодження в 1,5 разу в порівнянні зі звичайним склопокриттям і в 2,3 разу в порівнянні з серійними аналогами (без покриття), а при роботі з охолодженням в 1,6 і 2,8 разу відповідно за рахунок підвищення міцності агрегатів і збільшення адгезії на границі контактуA study of the operational characteristics of the developed glass-metal composites for instrumental purposes showed that the glass-metal copper coating provides an increase in the wear resistance of wheels on a metal bond when grinding hard-to-process materials without cooling by 1.5 times compared to ordinary glass coating and by 2.3 times in compared to serial analogues (without coating), and when working with cooling 1.6 and 2.8 times, respectively, due to increased strength of aggregates and increased adhesion at the contact boundary

Зо покриття зі зв'язкою.From a cover with a connection.

Оптимізація технологічних параметрів отримання шліфувальних інструментів з НТМ дозволяє рекомендувати при продуктивному шліфуванні швидкорізальної сталі марки РбМ5 як без охолодження, так і з охолодженням, - круги шліфувальні з СВМ на металевій зв'язці М1-10 зі скло-металевим мідним покриттям.Optimizing the technological parameters of obtaining grinding tools from NTM allows us to recommend for productive grinding of high-speed steel of the RbM5 brand both without cooling and with cooling - grinding wheels from SVM on a metal connection M1-10 with a glass-metal copper coating.

Таблиця 1Table 1

Характеристики кругів із СВМ на металевій зв'язці М1-10 та результати їх випробувань при шліфуванні швидкорізальної сталі марки РЄМ5 без охолодженняCharacteristics of wheels from SVM on metal bond M1-10 and the results of their tests when grinding high-speed steel of the REM5 brand without cooling

Продуктивність Відносні Ефективна обробленоїProductivity Relative Effective processed

Характеристика круга шліфування, витрати потужність : й й поверхні, Ра, мМм/хХвВ. СсВМ, мг/г | шліфування, кВт МКМ 12А2-457 125 х 5х3 х 32Characteristics of the grinding wheel, power consumption: y and surfaces, Pa, mmm/хХвВ. SsVM, mg/g | grinding, kW MKM 12A2-457 125 x 5 x 3 x 32

КР125/100-100 95-М1-10 (без 200 19,19 0,10 0,91 покриття) 12А2-457 125 х 5х3 х 32KR125/100-100 95-M1-10 (without 200 19.19 0.10 0.91 coating) 12A2-457 125 x 5x3 x 32

КР125/100-100 У5-М1-10 200 12,70 склопокриття) 12А2-457 125 х 5х3 х 32KR125/100-100 U5-M1-10 200 12.70 glass coating) 12A2-457 125 x 5x3 x 32

КР125/100-100 95-М 1-10 200 8,31 0,71 (склопокриття ж СиKR125/100-100 95-M 1-10 200 8.31 0.71 (glazing same Si

Таблиця 2Table 2

Характеристики кругів із СВМ на металевій зв'язці М1-10 та результати їх випробувань при шліфуванні швидкорізальної сталі марки РеМ5 з охолодженнямCharacteristics of wheels from SVM on metal bond M1-10 and the results of their tests when grinding high-speed steel of the ReM5 brand with cooling

Продуктивність Відносні Ефективна обробленоїProductivity Relative Effective processed

Характеристика круга шліфування, витрати потужність :Characteristics of the grinding wheel, power consumption:

З й поверхні, Ра, мМм/хвВ. СсВМ, мг/г | шліфування, кВт МКМ 12А2-457 125 х 5х3 х 32Z and surface, Pa, mmm/min. SsVM, mg/g | grinding, kW MKM 12A2-457 125 x 5 x 3 x 32

КР125/100-100 95-М1-10 (без 200 12,28 0,77 покриття) 12А2-457 125 х 5х3 х 32KR125/100-100 95-M1-10 (without 200 12.28 0.77 coating) 12A2-457 125 x 5x3 x 32

КР125/100-100 У5-М1-10 200 6,95 0,67 (склопокриття) 12А2-457 125 х 5х3 х 32KR125/100-100 U5-M1-10 200 6.95 0.67 (glazing) 12A2-457 125 x 5x3 x 32

КР125/100-100 95-М 1-10 200 4,32 0,51 (склопокриття ж СиKR125/100-100 95-M 1-10 200 4.32 0.51 (glazing same Si

Claims (8)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 1. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення, що включає нанесення склопокриття на порошки кубічного нітриду бору (агрегати), який відрізняється тим, що на них додатково наносять титанове покриття дифузійним методом, при цьому маса осадженого на склоагрегати титану становить 2,2-5,5 95 (мас.), далі вже на склоагрегати з титановим покриттям наносять пошарово мідь електрохімічним методом.1. The method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes, which includes the application of a glass coating on cubic boron nitride powders (aggregates), which is distinguished by the fact that a titanium coating is additionally applied to them by the diffusion method, while the mass of titanium deposited on the glass aggregates is 2.2-5 .5 95 (wt.), then copper is applied layer by layer to the glass aggregates with a titanium coating by the electrochemical method. 2. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. 1, який відрізняється тим, що дифузійне нанесення титану проводять в інертному середовищі при температурі 700-730 "С протягом 25-30 хв.2. The method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes according to claim 1, which is characterized by the fact that the diffusion application of titanium is carried out in an inert environment at a temperature of 700-730 "C for 25-30 minutes. 3. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. 1, який відрізняється тим, що на склоагрегати з титановим покриттям наносять пошарово мідь електрохімічним методом за наступною схемою: - знежирення агрегатів в 0,5 У5-му розчині поверхнево-активної речовини "І! АВ5"; - промивання; - декапування (активація) в 5 95-му розчині сірчаної кислоти (Не5Ох); - металізація агрегатів міддю в розчині електроліту.3. The method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes according to claim 1, which is characterized by the fact that copper is applied layer by layer to glass aggregates with a titanium coating by an electrochemical method according to the following scheme: - degreasing of the aggregates in a 0.5% solution of the surface-active substance "I! AB5"; - washing; - pickling (activation) in a 5 95 solution of sulfuric acid (He5Ox); - metallization of aggregates with copper in an electrolyte solution. 4. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. З, який відрізняється тим, що для металізації агрегатів міддю використовують розчин електроліту наступного складу (в г/л): мідний купорос - 2005; сірчана кислота - 50:53.4. The method of production of an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental use according to point C, which differs in that for the metallization of copper aggregates, an electrolyte solution of the following composition (in g/l): copper sulfate - 2005 is used; sulfuric acid - 50:53. 5. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. З, який відрізняється тим, що металізацію агрегатів міддю електрохімічним методом проводять при наступних параметрах режиму електролізу: Зо - температура розчину електроліту 20-25 С; -рн-2,0-2,5; - струм 0,5 А; - час електролізу 1 год. 50 хв.5. The method of production of an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental use according to item C, which is characterized by the fact that the metallization of aggregates with copper by an electrochemical method is carried out under the following parameters of the electrolysis mode: Zo - the temperature of the electrolyte solution is 20-25 C; - pH-2.0-2.5; - current 0.5 A; - electrolysis time 1 hour 50 min. б. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. 3, який відрізняється тим, що для запобігання окисленню обміднених гранул роблять їх депасивацію у розчині наступного складу (г/л): хромовий ангідрид - 403; сірчана кислота - 5:21.b. The method of production of an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes according to claim 3, which differs in that, in order to prevent oxidation of copper-plated granules, they are depassivated in a solution of the following composition (g/l): chromic anhydride - 403; sulfuric acid - 5:21. 7. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. б, який відрізняється тим, що депасивацію агрегатів проводять при наступних режимах: температура 18-25 7С;7. The method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes according to item b, which differs in that the depassivation of aggregates is carried out under the following conditions: temperature 18-25 7C; час 1-3 с.time 1-3 s. 8. Спосіб виготовлення абразивовмісного склометалевого композита інструментального призначення за п. 1, який, відрізняється тим, що ступінь металізації агрегатів міддю - ІК. й розраховують за формулою Ь ! де Р - ступінь металізації, 965; Б - початкова маса гранул, г; а - маса гранул з покриттям, г. Е КК ОККО КВ КВК ОК КК В зов КК ОВ ВК. КО ОВК КВ с . с о. с ВОК п : о. ЗК КО В . с» с с ОО о М жо ОКО АК КВ ОК В її МИТИ НИХИМИ Мини КК ИН У хх КМ ХХХ о ЗИ Ух Ки с ПИКА о о о 0: КЕ У о. а КК ЕЕ у. с г8. The method of manufacturing an abrasive-containing glass-metal composite for instrumental purposes according to claim 1, which differs in that the degree of metallization of the copper aggregates is IR. and calculated by the formula b ! where P is the degree of metallization, 965; B - initial mass of granules, g; a - mass of granules with a coating, g. KO OVK KV c. with o. with VOK p: o. ZK KO V. s» s OO o M zho OKO AK KV OK В из МИТИ НИХИМИ Mini KK YN U xx KM XXX o ZY Uh Ky s PIKA o o o 0: KE U o. and CC EE u. from ВО . с її. пе о В о АН КАК КК Я ОО Зх Ки ОКО о п: ПЕ КХ . х о ОО СК . о . З о З Б. о. . ОЇ шо ПА КХ ОХ КЕ о тА ОО ОК КОКО Як М. ОХ п ОО В ВВ КБ КО В ВК В М В В КО Я щі о У с ХХ В КК В НК : МО Ж У ОХ КО М Я ХО зе АК ик ОКОМ сх МО ОМ ОМ В В Б ОККО КК ВУ КК со в А ВВ лин пн длехтннох М з важке; хVO. with her pe o V o AN KAK KK I OO Zh Ky OKO o p: PE KH . h o OO SK . oh With o With B. o. . ОЙ sho PA ХХ ОХ KE o tA OO OK KOKO How M. OH p OO V VV KB KO V VK V M V V KO Ya shchi o U s XX V KK V NK : MO Z U OH KO M I HO ze AK yk ОКОМ сх MO OM OM В В B OKKO KK VU KK so in A VV lyn pn dlehtnnoh M with heavy; h Фіг. 1 бFig. 1 b ФММ у ну Її й й У оо с с ше п -- 1-5. с - Й | . ша - о не ! 1 З З аFMM u nu Her y y U oo s s she p -- 1-5. c - Y | . sha - oh no! 1 Z Z a Фіг. йFig. and