Металлическая связка для алмазного инструмента Советский патент 1982 года по МПК B24D3/06 C22C9/06 C22C18/02 C22C30/06 C22C32/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении инструментов, применяемых для финишной обработки оптических материалов. Известна связка для алмазного инструмента, содержащая медь, цинк, двуокись кремния и окись железа l.p Недостатком указанной связки являетя то, чтл инструменты на ее основе не обеспечивают высокого качества обработанной поверхности, а также обладают низкой износостойкостью. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является- металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая вес. °/о медь 30-60, цинк 15-25, кобальт 5-54 и молибденовый ангидрид 1- 10 2. Известная связка обладает тем недостатком, что инструменты на ее основе имеют низкую износостойкость, производительность обработки, и, кроме того, она не способна обеспечить высокое качество обработанной поверхности. Цель изобретения - повышение износостойкости инструмента, производительности обработки и качества обработанной поверхности. Поставленная цель достигается тем, что металличе1кая связка для алмазного инструмента, включающая медь и цинк, дополнительно содержит никель и стабилизированную двуокись циркония преследующем соот ношении компонентов, вес. /о: Цинк30-54 Никель5-28 Стабилизированная двуокись циркония2-10 Медь Остальное Применение в предлагаемой связке стабилизированной двуокиси циркония обусловлено ее воздействием на поверхностный слой обрабатываемого стекла, что приводит к повышению износостойкости инструмента и улучшению качества обрабатываемой поверхности. Благодаря высокой активности, связанной с дефектностью кристаллической решетки, дисперсности частиц порошка и адсорбционной способности стабилизированная двуокись циркония способствует интенсивному обмену ионов циркония со щелочными ионами стекла, в результате чего ионы циркония

проникают на глубину до 8 мкм, образуя на поверхности стекла пленку силиката циркония, микротвердость которой порядка 400- 420 кг/мм2, что на 20-25% ниже микротвердости основного стекла. Эта пленка легче сошлифовывается, обеспечивая более высокую производительность процесса тонкого шлифования, минимальную величину разрушенного и дефектного слоев и высокую износостойкость инструмента.

Полируюшая способность стабилизированной двуокиси циркония, характеризующая скорость съема стекла свободным абразивом, по сравнению с обычной двуокисью циркония,а также окислами, применяемыми в известных связках, приведены в табл. 1.

При увеличении содержания стабилизированной двуокиси циркония за предлагаемые пределы производительность обработки инструментом не увеличивается, в то же время происходит разупрочнение связки, а при выходе в сторону уменьшения положительный эффект не наблюдается.

Границы содержания в связке меди и цинка обусловлены тем, что при выбранном соотношении меди и цинка образуются интерметаллидные соединения, имеюшие повышенную микротвердость.

Так, в соответствии с диаграммой равновесия Си-Zn, при содержании цинка свыше 35 вес. % в сплаве образуется /3 фаза, а при-дальнейшем его увеличении до 70% появляются дополнительные У и фазы. Все три фазы представляют собой интерметаллидные соединения CuZnoCusZng, CuZnj, которые имеют повышенную микротвердость.

Применение в связке никеля обусловлено тем обстоятельством, что он образует с цинком интерметаллидные соединения типа Ni5Zn2; повышенной твердости, которые пла вятся при высоких температурах, что обусловливает повышенную износостойкость металлической составляющей связки. При увеличении содержания никеля за предлагаемые пределы повыщение износостойкости связки не наблюдается.

Изготовление смесей для абразивного инструмента проводят методом порошковой ме- таллургии. Каждую смесь прессуют отдельно в пресс-форме при давлении 2500 кг/см затем спекают при 750°С. После спекания смесь подвергают горячему прессованию при давлении 1500 кг/см 2.

Условная концентрация алмазов зернистости АСН 20/14 в каждой смеси составляет 10%.

В табл. 2 приведены составы изготовленных смесей.

Смеси использованы для изготовления кругов со спиралевидным покрытием. Круги испытаны при шлифовании стекла марки KB с использованием СОЖ - 30% водный раствор глицерина. Испытания проводятся на станке PLM (ФРГ) по следующим режимам: nrf 400 об/мин.; Пкр 24 двход/мин; Р 2 кг/см2; Т 30 с.

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, введение в состав связки никеля и стабилизированной двуокиси циркония приводит к существенному улучшению качества обработанной поверхности, которое выражается в снижении шероховатости в 1,5-3 раза, уменьшении разрушенного шлифованием слоя и глубины рисок в 1,6-3 раза, а также к уменьшению времени полирования и, соответственно, увеличению производительности процесса. Кроме того, возрастает износостойкость инструмента, изготовленного с использованием предлагаемой связки, по сравнению с инструментом, изготовленным из связки-прототипа.

Экономический эффект от внедрения изобретения в промышленность составит 300 тысяч руб. в год.

Таблица 1

969505 Таблица 2