PL245660B1 - Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy - Google Patents
Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy Download PDFInfo
- Publication number
- PL245660B1 PL245660B1 PL435957A PL43595720A PL245660B1 PL 245660 B1 PL245660 B1 PL 245660B1 PL 435957 A PL435957 A PL 435957A PL 43595720 A PL43595720 A PL 43595720A PL 245660 B1 PL245660 B1 PL 245660B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- matrix
- amount
- mixture
- carbon ferromanganese
- powders
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910020813 Sn-C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910018732 Sn—C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims abstract description 10
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000012612 commercial material Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018100 Ni-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018532 Ni—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Osnowa składa się z mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas. i twardych cząstek fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas, przy czy mieszanina proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C zawiera: 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego. Do mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas. wprowadza się twarde cząstki fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas., a następnie całość poddaje się mieleniu w młynku kulowym do uzyskania uziarnienia od 50 do 60 µm, po czym spieka się metodą prasowania na gorąco pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze 900 - 950°C i w czasie 3 - 10 min.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych na bazie żelaza do szlifowania powierzchni betonowych i kamiennych oraz sposób wytwarzania tej osnowy.
Znany jest z opisu WO/2010/105419A1 sposób wykonania narzędzi diamentowych do szlifowania posadzek betonowych, których materiał osnowy zawiera od 40 do 70% wagowych kobaltu, od 10 do 20% wagowych miedzi, od 15 do 20% wagowych węglika wolframu, od 5 do 10% wagowych cyny i od 0,5 do 3% wag. mikroelementów. Sposób otrzymywania tych narzędzi obejmuje prasowanie na zimno, spiekanie w próżni z wykorzystaniem prasopieca w temperaturze od 850 do 900°C i pod naciskiem od 10 do 15 ton.
W zgłoszeniu patentowym CN103038025 (A) ujawniono sposób wytwarzania materiałów kompozytowych na bazie miedzi do narzędzi diamentowych stosowanych w budownictwie i obróbce kamienia. Skład spoiwa stanowi (% mas.): miedź (30-60), żelazo (20-35), kobalt (10-15), cyna (0-10,5), węglik wolframu (0-20) i dodatek stopowy. Według pierwszego wariantu dodatek stopu jest nanoproszkiem o powierzchni właściwej od 6 do 25 m2/g, który jest obecny w ilości od 1 do 15% wag., według drugiego wariantu dodatek stopu jest nanoproszkiem o powierzchni właściwej od 75 do 150 m2/g, który jest obecny w ilości od 0,01 do 5% wag. Spoiwo charakteryzuje się dużą odpornością na ścieranie bez istotnego wzrostu wymaganej temperatury spiekania, a także dużą twardością, wytrzymałością i udarnością.
W publikacji: Feng Chen et al. pt. „Preparation and properties of AbOa-reinforced Cu-Ni-Sn metallic matrix for applications in diamond-cutting tools” Diamond and Related Materials 109(3):10825, opisano materiał osnowy wzmacniany cząstkami fazy ceramicznej AI2O3 otrzymany metodą mielenia i konsolidowany metodą prasowania na gorąco w temperaturze 880°C. Otrzymany materiał charakteryzował się następującymi parametrami: twardość 99 HRB, wytrzymałość na zginanie 1308 MPa i moduł sprężystości przy zginaniu 75,6 GPa, co jest zbliżone do wartości materiału komercyjnego na bazie kobaltu.
Natomiast w publikacji: E. Levashov et al. pt. „Improved Mechanical and Tribological Properties of Metal Matrix Composites Dispersion-Strengthened by Nanoparticles” Materials 2010, 3(1), 97-107 zaprezentowano sposób wytwarzania materiałów osnowy na bazie Co i Fe wzmacnianych nanocząstakami faz dyspersyjnych: WC, ZrO2, AI2O3, SisN4. Mieszanki przygotowano w młynku planetarnym. Spieki do badań konsolidowano metodą prasowania na gorąco w temperaturze 850-900°C i pod naciskiem 350 kg/cm2. Modyfikacja materiałów nanocząstkami faz dyspersyjnych spowodowała wzrost twardości do 10 HRB, wytrzymałości na zginanie do 50% i odporności na ścieranie o współczynnik 2-10 oraz zmniejszenie współczynnika tarcia nawet 4-krotnie.
Z publikacji: J.S. Konstanty et al. pt.: „Wear-resistant iron-based Mn-Cu-Sn matrix for sintered diamond tools” Powder Metallurgy vol. 16, 2018-Issue 1 znany jest sposób otrzymywania kompozytów na bazie żelaza z dodatkiem proszków żelazomanganu wysokowęglowego i niskowęglowego w ilości 15% mas. oraz brązu cynowego w ilości 8% mas do spiekanych narzędzi metaliczno-diamentowych do cięcia i szlifowania kamieni naturalnych, betonów i asfaltów. Mieszanki homogenizowano w młynku kulowym przez 8, 30 i 120 godzin, a następnie spiekano metodą prasowania na gorąco w temperaturze 900°C, pod ciśnieniem 35 MPa i w czasie 3 min. Badania otrzymanych spieków wykazały, że możliwe jest otrzymanie materiałów o dobrej plastyczności i zbliżonych do materiałów komercyjnych Co-20%WC właściwościach mechanicznych i tribologicznych.
Istota rozwiązania według pierwszego wynalazku polega na tym, że osnowa składa się z mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas. i twardych cząstek fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas, przy czy mieszanina proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C zawiera 77% mas. żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego i 8% brązu cynowego.
Istota rozwiązania według drugiego wynalazku polega na tym, że do mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas. wprowadza się twarde cząstki fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas., a następnie całość poddaje się mieleniu w młynku kulowym do uzyskania uziarnienia od 50 do 60 μm, po czym spieka się metodą prasowania na gorąco pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze od 900 do 950°C i w czasie od 3 do 10 min., przy czym mieszanina proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C zawiera 77% mas. żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego i 8% brązu cynowego.
Cząstki fazy ceramicznej wprowadzono w celu umocnienia dyspersyjnego materiału osnowy na bazie proszków z grupy Fe-Mn-Cu-Sn-C. Modyfikacja materiału osnowy pozwoliła uzyskać materiał o wyższych właściwościach fizyko-mechanicznych i większej wydajności szlifowania o ok. 30% w porównaniu do materiałów komercyjnych. Dzięki dłuższej trwałości eksploatacyjnej tych narzędzi możliwe jest skrócenie czasu przestoju potrzebnego na wymianę zużytych narzędzi przy zagwarantowaniu uzyskania gładkiej i jednolitej powierzchni.
Rozwiązania według wynalazków zostały zilustrowane poniższymi przykładami wykonania.
Przykład 1
Przygotowano mieszaninę 95% mas. proszku Fe-Mn-Cu-Sn-C o średniej wielkości cząstek 86,05 μm i 5% mas. proszku SiC o średniej wielkości cząstek 31,39 μπ, przy czym proszek Fe-Mn-Cu-Sn-C składał się z 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego. Po wstępnym wymieszaniu proszków w mieszalniku typu Turbula mieszankę poddano procesowi mielenia w młynku kulowym przez 8 godzin do uzyskania średniego uziarnienia 53,43 μm. Następnie proszek spiekano w grafitowej matrycy pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze 950°C, w czasie 10 min. Otrzymano kompozyt o twardości HRB 105 ±1, HV10 315 ±11 i gęstości pozornej 7,47 ±0,01 g/cm3. Na podstawie laboratoryjnych testów eksploatacyjnych z wykorzystaniem metody MWT obliczono odporność na zużycie ścierne w obecności 2 i 3 ciał: Ai3= 18,1 ±3,94 μm/20 m, Ai2=110,6 ±15,6 μm/20 m.
P rzy kła d 2
Przygotowano mieszaninę 90% mas. proszku Fe-Mn-Cu-Sn-C o średniej wielkości cząstek 86,05 μm i 10% mas. proszku SiC o średniej wielkości cząstek 31,39 μm, przy czym proszek Fe-Mn-Cu-Sn-C składał się z 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego. Po wstępnym wymieszaniu proszków w mieszalniku typu Turbula mieszanki poddano procesowi mielenia w młynku kulowym przez 8 godzin do osiągnięcia uziarnienia 53,41 μm. Następnie spiekano proszek w grafitowej matrycy pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze 950°C, w czasie 10 min. Otrzymano kompozyt o twardości HRB 114 ±1, HV10 425 ±26 i gęstości pozornej 7,27 ±0,01 g/cm3. Na podstawie laboratoryjnych testów eksploatacyjnych z wykorzystaniem metody MWT obliczono odporność na zużycie ścierne w obecności 2 i 3 ciał: Ai3 = 13,6 ±2,05 μm/20 m, Ai2 = 104,9 ±10,62 μm/20 m.
P rzy kła d 3
Przygotowano mieszaninę 80% mas. proszku Fe-Mn-Cu-Sn-C o średniej wielkości cząstek 86,05 μm i 20% mas. proszku SiC o średniej wielkości cząstek 31,39 μm, przy czym proszek Fe-Mn-Cu-Sn-C składał się z 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego. Po wstępnym wymieszaniu proszków w mieszalniku typu Turbula mieszankę poddano procesowi mielenia w młynku kulowym przez 8 godzin. Następnie spiekano w grafitowej matrycy pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze 950°C, w czasie 10 min. Otrzymano kompozyt o twardości HRB 117 ±1, HV10 459 ±31 i gęstości pozornej 6,85 ±0,01 g/cm3. Na podstawie laboratoryjnych testów eksploatacyjnych z wykorzystaniem metody MWT obliczono odporność na zużycie ścierne w obecności 2 i 3 ciał: Ais = 15,5 ±1,85 μm/20m, Ai2 = 102,7 ±9,8 μm/20 m.
P rzy kła d 4
Dla porównania uzyskano o zbadano osnowę podstawową bez udziału SiC.
Przygotowano mieszaninę proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C o średniej wielkości cząstek 86,05 μm i następującym składzie: 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego.
Po wstępnym wymieszaniu proszków w mieszalniku typu Turbula mieszankę poddano procesowi mielenia w młynku kulowym przez 8 godzin do uzyskania średniego uziarnienia 53,43 μm. Następnie proszek spiekano w grafitowej matrycy w temperaturze 900°C, w czasie 10 min. i pod ciśnieniem 35 MPa. Otrzymano kompozyt o twardości HRB 103 ±1, HV10 299 ±7 i gęstości pozornej
7,75 ±0,01 g/cm3. Na podstawie laboratoryjnych testów eksploatacyjnych z wykorzystaniem metody MWT obliczono odporność na zużycie ścierne w obecności 2 i 3 ciał: Ai3 = 24,6 ±2,72 μm/20 m, Ai2 = 138,7 ±1,18 μm/20 m.
Claims (2)
1. Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych znamienna tym, że osnowa składa się z mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas, i twardych cząstek fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas, przy czy mieszanina proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C zawiera:
4 PL 245660 B1
77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego.
2. Sposób wytwarzania osnowy do narzędzi metaliczno-diamentowych znamienny tym, że do mieszaniny proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C w ilości od 80 do 95% mas. wprowadza się twarde cząstki fazy ceramicznej SiC w ilości od 5 do 20% mas., a następnie całość poddaje się mieleniu w młynku kulowym do uzyskania uziarnienia od 50 do 60 μm, po czym spieka się metodą prasowania na gorąco pod ciśnieniem 35 MPa w temperaturze 900-950°C i w czasie 3-10 min., przy czym mieszanina proszków Fe-Mn-Cu-Sn-C zawiera 77% żelaza, 7,5% żelazomanganu wysokowęglowego, 7,5% żelazomanganu niskowęglowego, 8% brązu cynowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435957A PL245660B1 (pl) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435957A PL245660B1 (pl) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL435957A1 PL435957A1 (pl) | 2022-05-16 |
| PL245660B1 true PL245660B1 (pl) | 2024-09-16 |
Family
ID=81579385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL435957A PL245660B1 (pl) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245660B1 (pl) |
-
2020
- 2020-11-10 PL PL435957A patent/PL245660B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL435957A1 (pl) | 2022-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101426184B1 (ko) | 다이아몬드 공구의 제조를 위한 구리계 바인더 | |
| CN114807725A (zh) | 镶嵌颗粒增强的高熵合金基纳米超硬复合材料及其制备方法 | |
| CN1312078C (zh) | 亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
| JP2011520031A (ja) | 超硬質強化超硬合金 | |
| CN103834824B (zh) | 一种无粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
| Mechnik et al. | Influence of the addition of vanadium nitride on the structure and specifications of a diamond–(Fe–Cu–Ni–Sn) composite system | |
| Loginov et al. | Performance of diamond drill bits with hybrid nanoreinforced Fe-Ni-Mo binder | |
| CN104831145A (zh) | 亚微米级SiC颗粒增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP2019006662A (ja) | ホウ素系結合材を用いたダイヤモンド基複合材及びその製造方法、並びにこれを用いた工具要素 | |
| CN115943222B (zh) | 粉碎、搅拌、混合、混炼机构件 | |
| Hsieh et al. | Pressureless sintering of metal-bonded diamond particle composite blocks | |
| Cheng et al. | Influence mechanism of AlCoCrFeNi content on the wide temperature domain tribological properties of WC-based cemented carbides | |
| Zhu et al. | Effects of Al2O3@ Ni core-shell powders on the microstructure and mechanical properties of Ti (C, N) cermets via spark plasma sintering | |
| ZHANG | Effect of porosity on wear resistance of SiCp/Cu composites prepared by pressureless infiltration | |
| RU2675875C1 (ru) | Шихта для изготовления спечённого твёрдого сплава на основе карбида вольфрама | |
| CN116727671A (zh) | 粉碎、搅拌、混合、混炼机构件 | |
| JP2010500477A (ja) | 固溶体粉末を含む混合粉末とそれを用いた焼結体、固溶体粉末を含む混合サ−メット粉末とそれを用いたサ−メット、及びそれらの製造方法 | |
| CN109811235A (zh) | 一种高耐磨硬质合金材料及其制备方法与应用 | |
| WO2020027688A1 (en) | A method of production of a superhard material and superhard material based on tungsten pentaboride | |
| PL245660B1 (pl) | Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych oraz sposób wytwarzania osnowy | |
| WO2003057936A1 (en) | Metal carbide composite | |
| RU2693415C1 (ru) | Спечённый твёрдый сплав на основе карбида вольфрама и способ его получения | |
| CN115074593B (zh) | 一种具有高弹性模量的硬质合金及其制备方法 | |
| JPWO2006080302A1 (ja) | 複合耐摩耗部材及びその製造方法 | |
| PL244507B1 (pl) | Osnowa do narzędzi metaliczno-diamentowych przeznaczonych do szlifowania powierzchni betonowych i kamiennych oraz sposób wytwarzania osnowy |