Покрытие для абразивных порошков Советский патент 1984 года по МПК C04B41/85 C09K3/14 

сх « « со ел Изобретение относится к производству абразивных инструментов, в част ности к нанесению покрытий пренмзтцественно на порошки абразивных многофазных материалов. К многофазным абразивным материалам относятся композит 05ИТ, эльборгексанит-Р, которые состоят из нескольких фаз, имеющих различный коэф фициент термического расширения (КТР). При нагреве на материале всле ствие различных КТР фаз появляются трещины и, как следствие, снижается прочность зерен. Исходя из этого, при разработке стеклопокрытий для порошков композита 05ИТ и других следует использовать легкоплавкие стекла с температурой размягче- , НИН /v400°C. Известны покрытия для зерен кубического нитрида бора, состоящие из борсиликатного стекла. Нанесение борсиликатнбго покрытия предусматривает нагрев порошков кубического нитрида бора (КНБ) до 800°С. При этой температуре на зернах КНБ образуется пленка оксида бора, температура размягчения которого . После этого на зерна КНБ наносят кре Hiii.органическое вещество - силан, являющееся источником оксида кремния Затем зерна подв-ергают термообработке до температуры, обеспечивающей сплавление оксида бора с оксидом кремния Cl 1 Нанесение борсиликатного покрытия требует нагрева зерен до 800 С, что неприемлемо для порошков, например композита 05ИТ, так как при этой температуре имеет место потеря прочности зерен и, как следствие,увеличе ние износа круга, изготовленного из порошков композита 05ИТ с указанным покрытием. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является сос тав покрытия, включающий следующие компоненты, вес.%: NajO-10-15 СаО2-12 BjOj .8-16 , PbO15-40 Известное покрытие используется для порошков КНБ, которые являются однофазными, состоящими только из BN. Нанесение такого покрытия на по рошки КНБ осуществляют при 750°С. Расплавленное стекло под действием капиллярных сил заполняет трещины, поры и другие дефекты поверхности зерен, обеспечивая таким образом прочное сцепление покрытия с поверхностью зерен. Краевой угол смачивания этим стеклом поверхности КНБ при 75С®С составляет 12С2. Недостатком известного покрытия является то, что оно формируется на зернах КНБ при 750°С, и эта температура неприемлема для нанесения его на порошки композита 05ИТ, состоящего из кристаллов КНБ с добавками борида циркония и металлического хрома. Инструмент, изготовленный из порошков композита 05ИТ с известным покрытием, имеет большой износ по указанньм причинам. Цель изобретения - повышение износостойкости инструмента. Поставленная цель достигается тем, что покрытие для абразивных порошков, преимущественно многофазных, включающее BjOj, дополнительно содержит BijO и ZnO при следующем соотношении компонентов, мол.%: 20-59,9 40-79,9 ZnOО,1-30 Примеры составов стекол и их свойств приведены в табл. 1. Пригодность того или иного состава стекла для покрытий оценивают по краевому углу смачивания данным стеклом поверхности композита 05ИТ, микротвердости и по химической стойкости данного состава стекла в 3%-ном растворе соды. Краевой угол смачивания характеризует капиллярные свойства расплава, т.е. чем угол меньше, тем лучше: расплав стекла проникает в поры, трещины и другие дефекты поверхности зерен, обеспечивая прочную связь в системе, например, композит 05ИТ стекло. Микротвердость стекла также доллша быть достаточно высокой, так как чем вьш1е микротвердость стекла покрытия, тем меньше износ круга.При работе кругов с охлаждением (обычно в практике используется 3%-ный раствор соды) необходимы стекла с достаточно высокой химической стойкостью. Предлагаемые стекла, обладая оптимальным комплексом перечисленных свойств, вполне пригодны для покрытия порошков композита 05ИТ. Основным достоинством предлагаемых стекол

является низкая температура их размягчения по сравнению с известным. Так, при краевые углы смачивания композита 05ИТ стеклами системы ZnO - BjOj - BijOj меньше 90, в то же время краевой угол смачивания стеклом известного состава составляет; 151°.

Таблица 1

ПОКРЫТИЕ ДЛЯ АБРАЗИВНЫХ ПОРОШКОВ, преимущественно многофазных, включающее BjO-, отличающеес я тем, что, с целью повьшения износостойкости инструмента, оно дополнительно содержит Bi20, и ZnO при следующем соотношении компонентов, мол.%: 20-59,9 BijO 40-79,9 ZnO О,1-30 (Л с

лучать очень легкоплавкие кристаллизующиеся стекла именно в указанном соотношении (эти свойства обеспечивают оксиды BjOj и BijOj) одновремен но с высокой механической прочностью и твердостью (эти свойства в основно обеспечивают ZnO и . Для покрытий порошков композита 05ИТ требуется сочетание именно перечисленных свойств, которые достигаются взаимодействием катионов висмута, бора и цинка с анионами кислорода с образованием разветвленной сетки стекла. Составы стекол 4 - 6 и 9 неприемлемы для применения в качестве покрыти на порошках композита 05ИТ, вследствие того, что составы 4 и 6 имеют венно 45 и 61°), состав 5 - низкую микротвердость (322 кг/мм), а состав 9 - самую низкую химическую устойчивость (6,6% потерь). Пример. Варят стекло следующего состава: 20гпО-ЗОВ20э при 900 в течение 45 мин. Сваренное и измельченное стекло с размером частиц менее100 мкм смешивают с порошком композита 05ИТ зернистостью 160/125, временным связующим и подвергают гранулированию в грануляторах роторного типа на следующих режимах: частота вращения ротора 1500 об/мин; время гранулирования - 30 с.

После этого в гранулятор вводят гексагональный нитрид бора, которым обволакивают влажные гранулы на следующих режимах: частота вращения ротора 500 об/мин; время - 5 с. Термообработку гранул проводят при 650с с вьщержкой при этой температуре 60 мин.

Затем 25 каратов покрытого стекло композита 05ИТ смешивают с шихтой связки Б1 и прессуют круг ЧК 125х5х хЗх32. По данной технологии изготавливают такой же круг из композита 05ИТ той же зернистости, покрытого стеклом известного состава.

Испытание кругов проводят при обработке стали Р6М5 на следующих режимах: скорость круга - 30 м/с, продольная подача - 1,0 м/мин, поперечная подача - 0,03 мм/дв.хрд.

Испытания показали, что относительный расход композита 05ИТ для

Таким образом, использование в инструменте П9РОШКОВ из композита 05ИТ с предлагаемым покрытием повышает его стойкость в 1,5 раза по сравнению с известными покрытиями.

Кругов из абразива с предлагаемым покрытием составляет 1,60 мг/г, а с известным покрытием - 2,23 мг/г.

Порошки композита 05ИТ покрьгаают следующими составами, мол.%:

Круги из композита 05ИТ с указанньв4и покрытиями на органической связке Б1 испытывают при шлифовании образцов из стали Р6М5 по плоскости (18x5 мм) на станке модели ЗА64.

Режимы шлифования (без применения смазочно-охлаждающей жидкости): VKP, 30 м/с; S ррод 1 м/мин; S р,о„ 0,03 мм/дв.ход.

В табл. 2 приведены результаты испытаний кругов.

Таблица 2

Технико-экономическая эффективность предлагаемого покрытия заключается в повьшении износостойкости инструмента из порошков многофазных абразивных материалов в 1,5 раза по сравнению с известным покрытием.