Способ изготовления алмазного инструмента

 

Изобретение относится к производству алмазосодержащего инструмента сложной формы малых и больших габаритов и может быть использовано для обработки деталей сложного профиля из различных неметаллических и металлических материалов. Сущность: после нанесения на корпус пленки, содержащей алмазный порошок, наполнитель и клей, наполнитель растворяют в щелочи, алмазные зерна приращивают в гальванической ванне, после растворения клея зерна дозаращивают металлом. Размер частиц наполнителя в 4 - 5 раз меньше алмазных зерен, а соотношение между поверхностной концентрацией наполнителя, концентрацией алмазных зерен и их размером определяют по приведенной формуле. В качестве наполнителя используют металлы и оксиды, растворимые в щелочи.

Изобретение относится к производству алмазосодержащего инструмента сложной формы малых и больших габаритов, который может быть использован для обработки деталей сложного профиля из различных неметаллических и металлических материалов.

Известен способ изготовления инструмента, при котором алмазные зерна прикрепляются к корпусу инструмента вне гальванической ванны с помощью клея, в который введена электропроводная добавка, например графит. Затем алмазные зерна заращиваются гальванической связкой [1].

Однако этим способом можно получать алмазосодержащий инструмент методом гальванопластики, когда катод является зеркальным отображением будущего инструмента. Этот способ неприменим для нанесения алмазосодержащего покрытия непосредственно на инструмент методом гальваностегии, так как наличие клеевой пленки снижает адгезию гальванической связки к поверхности инструмента, и, следовательно, ускоряет износ алмазоносного слоя.

Целью изобретения является получение алмазосодержащего покрытия на инструменте сложного профиля малых и больших габаритов методом гальваностегии, повышение износостойкости и режущих свойств инструмента.

Это достигается тем, что на поверхность инструмента вне гальванической ванны наносится пленка, содержащая нерастворимый в щелочи клей, алмазный порошок и порошки наполнителя в щелочи: металлы (Zn, Al, Pb, Sn и др.), оксиды (Al₂O₃, PbO, ZnO, SnO, Cr₂O₃, Fe₂O₅ и др). После высыхания пленки инструмент помещается в щелочь, где частицы металла или оксида растворяются, при этом получается пористая пленка, которая удерживает алмазные зерна на поверхности инструмента. После промывки и декапирования инструмент помещается в гальваническую ванну, при этом электролит заполняет поры пленки, соприкасается с корпусом инструмента. Осаждаясь в порах на поверхности инструмента, металл приращивает к его поверхности зерна алмаза.

Экспериментально установлено, что для хорошего удержания всех алмазных зерен пористой пленкой и последующего прочного прикрепления металлической связкой зерен к корпусу инструмента размер пор пленки должен быть в 4-5 раз меньше размера алмазных зерен. Это достигается соответствующим размером частиц наполнителя, растворимого в щелочи. В случае более мелких пор затрудняется проникновение электролита к поверхности и прочное прикрепление алмазных зерен. При более крупных порах часть алмазного порошка не может быть удержана пористой связкой.

Оптимальное соотношение между концентрацией наполнителя в пленке и концентрацией алмазного порошка и размером его зерен определяется формулой К_н = 0,4К_а (1 - ), где К_н - концентрация наполнителя в пленке, %; К_а - концентрация алмазного порошка в пленке, %; d_а - размер алмазных зерен, мкм.

После прикрепления зерен инструмент извлекается из ванны, промывается водой, затем с поверхности инструмента полностью удаляется клей с помощью органического растворителя. После этого поверхность инструмента, в том числе и освободившиеся после удаления клея участки, заращивают металлической связкой в гальванической ванне не менее чем на 2/3 высоты алмазного зерна для прочного удержания зерен при сохранении режущих свойств инструмента.

Отсутствие органической пленки между металлической связкой и корпусом обуславливает хорошую адгезию связки к поверхности инструмента и, следовательно, хорошее удержание зерен алмаза на поверхности инструмента.

П р и м е р. На поверхность формы эллипсоида, являющуюся торцом диска диаметром 200 мм, толщиной 60 мм вне гальванической ванны наносится пленка суспензии следующего состава, мас.%: клей БФ-4 24; этиловый спирт 10; алмазный порошок АС 80/100 50; алюминиевый порошок размером 20 мкм - 16.

После высыхания пленки диск помещается в раствор 15%-ного КОН до полного растворения алюминия, что фиксируется по окончанию выделения водорода. Затем диск промывается и декапируется в растворе 5%-ной H₂SО₄, после чего помещается в гальваническую ванну с электролитом никелирования Уотса, где производится приращивание алмазного порошка на 1/5 размера зерна ( ≈ 18 мкм) при плотности тока 1 А/дм², t = 20^оС. Затем диск вынимается, промывается водой и помещается в ацетон (или этиловый спирт) для растворения клея БФ-4. После промывания диска водой он снова помещается в ванну никелирования и дозаращивается никелем на 2/3 размера алмазного зерна.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА, при котором на корпусе посредством неэлектропроводного клея предварительно закрепляют алмазные зерна, после чего их окончательно заращивают гальванической связкой, отличающийся тем, что клей берут с наполнителем, растворимым в щелочах, и после предварительного закрепления алмазных зерен корпус помещают в раствор щелочи до растворения наполнителя, затем осуществляют частичное заращивание алмазных зерен и после удаления клея - окончательное их заращивание, при этом в качестве наполнителя берут металлы или оксиды, размер частиц которых в 4 - 5 раз меньше размера алмазных зерен, а концентрацию K_н наполнителя определяют по формуле K_н= 0,4K1 - ,, где K_а - концентрация алмазных зерен, %; d_а - размер алмазных зерен, мкм.