DE1771612C3 - Verfahren zur Herstellung eines aus metallbeschichteten Schleifpartikeln bestehenden porösen Formkörpers - Google Patents

Description

40

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung tines aus metallbeschichteten Schlcifpartikeln bestellenden porösen Formkörper, insbesondere in der Form und zum Zwecke der Herstellung eines Schleifwerkzeuges.

Aus den österreichischen Patentschriften 2 09 059 und 2 09 061 ist es bekannt, mit Metall überzogene, nichtmetallische, insbesondere feuerbeständige Teilchen bzw. Hartstoffteilchen dadurch herzustellen, daß zunächst diese nichtmetallischen Partikeln, z. B. feuerbeständige Oxyde, Sulfide od. dgl. in eine Ammoniumlösung gebracht werden, in welche eine darin lösliche Mischung von bestimmten Metallen eingebracht wird. Durch Einführen eines Gases findet eine Reaktion in Form einer Reduktion unter Druck bei einer Temperatur von mehr als 90⁰C statt, die zum Niederschlag von Metall auf den nichtmetallischen Teilchen führt. Danach wird aus den so bereits jeweils für sich vorkommenden, ho mit einer Metallschicht überzogenen Teilchen, ein Formkörper in der gewünschten Form hergestellt. Dem kann dann ein Sintervorgang oder ein Zwischenglühen, je nach Bedarf, vorausgehen. Die Verschmelzung der einzelnen Partikeln, die jeweils von einer Metallschicht f>s vollkommen umgeben sind, wird also durch die Verbindung dieser unabhängig voneinander aufgehr:u-hien Metallschichten während des Sintervotgangs erreicht. Dazu müssen bei einem derartigen Sintervorgang die Partikeln bis auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der Bestandteile des Sintermeialis mit niedrigem Schmelzpunkt miteinander verschmolzen werdet. Dabei besteht die Gefahr, daß die Poren zwischen den einzelnen, zu einem Formkörper verbundenen Teilchen, durch den Metallüberzug zumindest zum Teil ausgefüllt werden. Ferner besteht die Gefahr, daß der herzustellende poröse Formkörper nach dem Sintervorgang schrumpft.

Aus der deutschen Patentschrift 10 86 511 ist ein Verfahren zur Herstellung gleich großer Poren in Metallkörpern, beispielsweise in Membranen, Filtern od. ä. bekanntgeworden. Der Niederschlag von Metall auf der Oberfläche der Poren zum Zwecke ihrer Verkleinerung und damit der Herstellung gleichgroßer Poren wird dadurch erreicht, daß ein metallisches Salz bis über seine Zersetzungstemperatur hin erhitzt und dann unter Benutzung eines inerten Gases durch den Körper hindurch diffundiert wird.

Durch die USA.-Patentschrift 24 09 295 ist ferner ein Verfahren bekanntgeworden, mit dem poröse Metalle korrosionsfest gemacht werden können. Gemäß diesem Verfahren soll die Oxydation poröser Metalle verhindert werden, wozu eine Wärmebehandlung dient, durch welche das niedergeschlagene Metall über die gesamte Oberfläche des porösen Metallkörper diffundiert.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Metallüberzug nach der Formgebung des aus den einzelnen Partikeln bestehenden, porösen Fonnkörpers erfolgt und mit dem ein poröser Formkörper besserer mechanischer Eigenschaften und höherer thermischer Leitfähigkeit herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß

a) die Sehleifpanikel einer die stromlose Mctallbc· schichtung vorbereitenden Vorbehandlung unterworfen werden,

b) die Schleifpartikel auf die angestrebte Form des Formkörpers gepreßt werden,

c) auf der freien Oberfläche der den Formkörper bildenden Sehleifpanikel durch ein stromloses Beschichtungsverfahren, bei dem eine bekannte Beschichtungsiösung durch die Poren des Formkörpers hindurchgepreßt wird, eine Metallschicht aufgebracht wird und

d) der beschichtete Formkörper einer Wärmebehandlung unterworfen wird.

Gegenüber den herkömmlichen Herstellungsverfahren durch Sinterung besteht also beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht die Notwendigkeit, den Schleifstein selbst auf die Sintertemperatur des zum Zusammenhalt der Partikeln verwendeten Metalls zu erhitzen, da die Bindungswirkung des Metalls bei einer niedrigeren Temperatur als beim Sintervorgang eintritt. Aus diesem Grunde ist es weit weniger wahrscheinlich, daß die Partikeln eines Schleifwerkzeuges oxydieren.

Ein Schrumpfen des Schleifwerkzeugs selbst in seinen Ausmaßen wird ebenfalls vermieden. Außerdem werden notwendigerweise zwischen den Partikeln Poren gebildet, da die Metallsalze enthaltende Lösung in dem Verfahrensschritt e), in dem die aus den Partikeln gebildete Masse mit dem Bindemetall überzogen wird, unter Druck durch diese Zwischenräume zwischen den Partikeln hindurchgepreßt wird. Gerade dadurch wird die Verbindung der einzelnen Partikeln zu einer soliden festen Masse bewirkt. Die Größe der Poren kann nach

Wunsch dabei reguliert werden. Das geschieht durch die Kontrolle des Formdruckes während des Formvorganges im Verfahrensschritt b) und durch die Regulierung der Zeit und der Temperatur, während, bzw. bei der der Überzug der zusammengehaltenen Partikeln mit dem Bindemetall im Verfahrensschritt c) stattfindet.

Demgemäß können die beim Schleifvorgang durch Abschleifen eines bearbeiteten Werkstückes entstehenden SchleiiStaubteiichen wirksam abgeführt werden und im Gegensatz zu den herkömmlichen, durch MetaMbindung zusammengehaltenen Schleifwerkzeugen sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schleifwerkzeuge weit weniger der Gefahr ausgesetzt, durch den Schleifstaub verstopft zu werden. Damit ist die Möglichkeit der Beschädigung der bearbeiteten Oberfläche und eine Verschlechterung der Präzision weitgehend ausgeschaltet. Ebenso wurden Wärmesprünge in der bearbeiteten Oberfläche vermieden.

Da die Oberfläche der einzelnen, die poröse Substanz bildenden Partikeln, einheitlich und gleichmäßig mit einer Metallschicht bedeckt ist und alle Partikeln durch diese Metallschicht zusammengehalten werden, ist die dadurch entstehende poröse Substanz mechanisch besonders stark trotz der porösen Struktur. Durch die dadurch ebenfalls erreichte thermische und elektrische Leitfähigkeit ist ein derartiges Schleifwerkzeug auch für elektrolytisches Schleifen in gleicher Weise wie für herkömmliches Schleifen geeignet. Da der Metallüberzug einheitlich dünn sein kann, kann ein derartiges Schleifwerkzeug auch ohne Schwierigkeit bearbeitet werden. Durch die Wärmebehandlung wird die Metailbindung erhärtet und spröder gestaltet, so daß auf diese Weise die Leistungsfähigkeit des Werkzeuges erhöht wird. Ein derartiges Werkzeug besitzt einen erheblich höheren Wirkungsgrad, einen wesentlich höheren Schnittwiderstand und erwärmt sich nicht so rasch.

Beispielsweise ist bei einer Nickel-Metallbindung das auf der Oberfläche niedergeschlagene Nickel nichtkristallin und enthält ungefähr 8% Phosphor und ebensoviel Wasserstoff. Es existiert dabei in einer instabilen Phase, die möglicherweise ein Absplittern oder Reißen des niedergeschlagenen Nickels bewirkt und dadurch die Bindung schwächt. 1st jedoch ein auf diese Weise hergestelltes Werkzeug in einem Temperaturbereich von 300 bis 500⁰C, vorzugsweise aber bei einer Temperatur von 400"C.erhitzt, und zwar während einer Dauer von mindestens 30, jedoch vorzugsweise 60 Minuten, wobei diese Erhitzung im Vakuum oder in einer Atmosphäre reaktionsträgen Gases vorgeht, so erhält man die folgenden Ergebnisse:

t. Der Wasserstoff, der ein Reißen oder ein Absplittern des niedergeschlagenen Nickels bewirkt, wird vollständig ausgetrieben;

2. das nichtkristalline Nickel wird voPkommen kristallisiert. Man erhält auf diese Weise eine feine, enge Struktur, und

3. Nickel und Phosphor bilden zusammen eine Mischung hoher Härte, d. h. NhP, das gleichmäßig und fein innerhalb der Nickel-Matrix verteilt ist.

Auf diese Weise wird der Nickel in eine stabile Phase überführt, während die Härte dieser Nickelschicht dadurch in bemerkenswerter Weise auf ungefähr 1000 Vickers Härteeinheiten nach dieser Wärmebehandlung von ungefähr 500 Vickers Härteeinheiten vor dieser Wärmebehandlung erhöht wird. Das bedeutet, daß die oben angegebene Wärmebehandlung die Bindewirkung des niedergeschlagenen Nickels, sowie die Sprödigkeit stark erhöht. Auf diese Weise erhält das so gewonnene Schleifwerkzeug auch bei Verwenden einer Metallbindung hohe Härte und Sprödigkeit. Demgemäß kann ein derartiges, durch eine Metallbindung hergestelltes Schleifwerkzeug, wie ein glasartiger Schleifstein gebrochen werden und die Schieif-Partikeln können leicht während eines Bearbeitungsvorganges mit herkömmlichen, einfachen Punkt-Schneidern voneinander getrennt werden. Die Bearbeitung erfolgt genau so leicht wie beijjlasartigen Schleifwerkzeugen,
ίο Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Block-Diagramm zum Verfahrensablauf, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein Block-Diagramm zum Verfahrensablauf gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein Block-Diagramm gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 einen vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Druck-Formgebung der Schleif-Partikeln,

Fig. 5 eine schematische Ansicht in vertikalem Schnitt einer Vorrichtung zur chemischen Plattierung zur Herstellung der Bindewirkung innerhalb der unter Druck geformten Masse,

Fig.6 eine schematische Ansicht in vertikalem Schnitt einer Vorrichtung zur chemischen Plattierung der Schleif-Partikeln,

Fi g. 7 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Schleifwerkzeug,

F i g. 8A, 8B, 8C vergrößert dargestellte Einzelheiten der Struktur einer gemäß der Erfindung hergestellten Schleifscheibe und

Fig. 9 und 10 je ein Diagramm, in dem die Schleifleistung und die auftretende Temperatur an der Schleifscheibe in Abhängigkeit von der Anzahl der geschliffenen Werkstücke bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schleifscheibe im Vergleich zu einer nach einem bekannten Verfahren hergestellten vergleichbaren Schleifscheibe dargestellt ist.

Das Block-Diagramm nach F i g. 1 zeigt die verschiedenen Verfahrensschritte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Partikeln 1, d. h. zum Schleifen geeignete Partikeln, bestehen aus solchen Substanzen wie Diamant, Alundum oder weißem Alundum (Handelsname für einen Schmirgelwerkstoff aus Aluminiumoxid), Karborund, grünem Karbomnd u.a. Unter Umständen kann Graphit oder Glas hinzugefügt werden. Es ist auch möglich, Schleifpartikeln zu verwenden, die eine Mischung aus Diamant, Alundum, Karborund usw. zu entsprechenden Teilen darstellen. Der erste Schritt in dem Verfahren ist mit der Nummer 2 bezeichnet und besteht darin, für das in einem der folgenden Verfahrensschritte vorgenommene überziehen der Partikeln 1 mit einem Bindemetall eine Vorbehandlung durchzuführen. Während dieses Verfahrensschrittes 2, in dem eine den Metallüberzug vorbereitende Vorbehandlung durchgeführt wird, werden die Partikeln I mit säure- oder alkalihaltigen Substanzen gewaschen, um Fett oder Unreinheiten von ihren Oberflächen zu entfernen. Sie werden dann einer Sensibilisierungsbehandlung ausgesetzt, um die gleichmäßige Ablagerung von katalysierenden Metallmolekülen auf ihren Oberflächen von katalysierenden Metallmolekülen auf ihren Oberflächen vorzubereiten. Dann werden die Oberflächen aktiviert, so daß die Katalysierungs-Metallmoleküle einheitlich abgelagert werden

17

können. Unter Umständen kann jedoch die den Metallüberzug vorbereitende Vorbehandlung lediglich im Waschen mit säure- und alkalihaltigen Substanzen bestehen.

So werden beispielsweise im Verfahrensschritt 2 als Partikeln 1 50 g weißes Alundum mit einer Korngröße (Siebfeinheit) von 60 (gemäß JlS = japanische industrienorm) verwendet und auf folgende Weise vorbehandelt:

(1) Waschen mit säurehaltiger Substanz, Waschen mit alkalihalliger Substanz,

1.1 10 Minuten Kochen in 500 cm³ HCI,

1.2 Waschen in destilliertem Wasser,

1.3 10 Minuten in 500 cm³ einer 5%igen wäßrigen Lösung von NaOH,

1.4 Waschen mit destilliertem Wasser.

(2) Sensibilisierungs-Behandlung,

2.1 Eintauchen in 300 cm³ einer wäßrigen Lösung von SnCb, die durch das Mischen von 10 g SnCb, 40 cm³ HCI und 1000 cm³ H2O hergestellt wird; Behandlung bei Raumtemperatur,

2.2 Leichtes Abwaschen mit destilliertem Wasser.

(3) Aktivierungs-Behandlung

3.1 Eintauchen in 300 cm³ einer wäßrigen Lösung von PdCb, die durch eine Mischung im Verhältnis von 1 g PdCb. 10 cm³ HCI und 4000 cm³ H2O hergestellt wird; Einwirkung 5 Minuten bei Raumtemperatur.

3.2 Leichtes Abwaschen mit destilliertem Wasser. Während des folgenden Verfahrensschrittes 3 werden

die Partikeln 1, die nunmehr für den Metallüberzug vorbehandelt sind, zu bestimmten Formen geformt. Fig.4 zeigt eine schematischc Ansicht einer Druck-Form-Vorrichtung. Dabei sind die für den Metallüberzug mit einem Bindemetall vorbereiteten Partikeln 1 in eine Gußform 8 eingebracht, die aus Kunstharz besteht und auch einen Kunstharzkern 9 in der Mitte aufweist. Die Ober- und die Unterseite der aus den Partikeln gebildeten Masse sind mit Netzen 10, 11 abgedeckt, die ebenfalls aus Kunstharz bestehen und eine kleinere Maschengröße aufweisen, als der Korngröße der Partikeln entspricht. Die aus den Partikeln bestehende Masse wird zwischen den oberen Druckstempcl 12 und die untere Druckform 13 gebracht und unter Druck auf eine bestimmte Form gepreßt. Das geschieht durch Anwendung des Druckes W. Auf diese Weise entsteht die druckgeformte Masse 14. Durch Regulierung des Formdruckes Wkann der frei bleibende Raum zwischen den einzelnen Partikeln 1 größer oder kleiner gehalten werden. Dadurch wird das Prozentverhältnis zwischen Schleifpartikeln 1 und Poren bestimmt. Der Formdruck Wbeträgt beispielsweise 0.25 t/cm² und wird 5 Minuten lang ausgeübt.

Die Gußform 8 und die Netze 10, 11 sind aus Kunstharz hergestellt, da dieses Material durch die Plattierungs-Flüssigkeit nicht angegriffen wird.

Im nächsten Verfahrensschritt 4 wird die nach dem vorgehenden Verfahrensschritt 3 unter Druck geformte Masse 14·, die nun bestimmte Dimensionen aufweist, mit einem Bindemetall überzogen, so daß die einzelnen Partikelni 1 gegenseitig durch die Klebewirkung zusammengehalten werden. Für dieses Verfahren zum Überziehen der Partikeln 1 mit einem Bindemetall, mit dem Zic:l, sie zusammenzuhalten, kann eine chemische Plattierung oder eine gasförmige Plattierung angewandt «'erden. Ein Lösungsmittel (chemische Plattierungsflüssigkeit oder ein gasförmiges Piattierungsge-

612 V

V 6

misch), die ein Metallsalz gelöst enthält, wird unter Druck durch die Zwischenräume zwischen den unter Druck geformten Partikeln 1 hindurchgepreßt. Dadurch wird bewirkt, daß sich das Metall dieser genannten Metallsalze auf der Oberfläche der Partikeln 1 niederschlägt. Das geschieht durch eine Reduktions-Reaktion oder durch thermische Zersetzung.

In der im Ausführungsbeispiel gezeigten Ausführungsform wird eine chemische Platticrung verwendet. F i g. 5 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung eines Klebcüberzugs mittels chemischer Plattierung. Dabei wird die unter Druck geformte Masse 14 in eine Flüssigkeit 16 eingetaucht, die zur Herstellung der die Bindewirkung erzeugenden chemischen Plattie rung dient. Die Flüssigkeit 16 ist in einem Gefäß 15 enthalten. Die Gußform 8 der unter Druck geformten Masse 14 und die Öffnung 18 eines Saugrohres 17 sind durch eine Gummimembrane 19 miteinander verbunden, so daß die chemisch wirkende, die Klebewirkung herbeiführende Plattierungsflüssigkeit 16 unter Druck durch die Zwischenräume zwischen den Partikeln 1 dieser unter Druck geformter Masse hindurchgedrückt werden kann. Zu diesem Zweck ist an einer Stelle des Saugrohres 17 eine Pumpe 20 angeordnet.

Wird diese Pumpe 20 betätigt, so drückt die Flüssigkeit 16 durch das Haltenctz 10 und dann durch die Zwischenräume zwischen den Partikeln 1 der unter Druck hergestellten Masse 14 und dann wieder durch das Haltenetz 11 in das Saugrohr 17 und kehrt so in der gezeigten Weise in den Behälter 15 zurück. In Fig. 5 stellt des weiteren 21 einen Tank dar, der dazu dient, die Flüssigkeit 16 anzuwärmen: 22 ist eine dafür vorgesehene Heizvorrichtung. Im folgenden werden Beispiele für eine chemische Plattierungs-Flüssigkeit 16 gegeben:

nickelhaltige Plattierungsflüssigkeit;

kupferhaltige Plattierungsflüssigkeit;

kobalthaltige Plattierungsflüssigkeit;

nickelkobalthaltige Piauierungsfiüssigkcit;oder

silberhaltige Plattierungsflüssigkeil.
Als Beispiel sei die Zusammensetzung einer nickclhal tigen chemischen Plattierungsflüssigkeit angegeben:

NiCh-OHzO 30 g/

NaH2PO2·H2O 10 g/

CHiCOONa-3H2O 50 g/

dazu wird HCl hinzugefügt, um den pH-Wert aul 4,5 bis 5,5 einzustellen.

Fließt nun diese Flüssigkeit 16 durch die Zwischen räume zwischen den Partikeln 1, so schlägt sich eine Metallschicht la aus diesem Bindemetall auf dci Oberfläche jedes Partikels 1 nieder, wie in F i g. SA dargestellt. Diese Metallschicht 1 a klebt die Partikeln zi einer festen Masse zusammen.

Durch Regelung der Dauer der Flüssigkeitsbehand lung und der Temperatur während des Überzuges mi dem Bindemetall kann die Dicke dieser Metallschicht 1. nach Wunsch bestimmt werden. Dadurch kann auch da Verhältnis des Bindemetalls zu dem durch die Porei eingenommenen Raum und damit die mechanische Stärke der Substanz bestimmt werden.

So wurde in einem Ausführungsbeispiel die unte Druck geformte Masse 14 chemisch plattiert, indem Liter einer chemischen Nickel-Plattierungs-Flüssigkei der obenerwähnten Zusammensetzung bei einer Tem peratur von 90 bis 95°C verwendet wurde. Di Plattierungszeit betrug 1 Stunde. Dabei betrug di Förderleistung der Pumpe 20 0.4 l/Min. Dies bewirkt einen Niederschlag von 2 gdes Bindemetalls (Nickel).
Nach diesem Verfahrensschritt 4, bei dem d;i

7 8

Bindemetall auf die Masse 14 aufgebracht ist, werden Auf dieselbe Art wie beim ersten Ausführungsbeispiel

der Gußrahmen 8, der Kern 9 und die Haltenetze 10 und werden nun die Partikeln 1, die im Verfahrensschritt 6

Il entfernt. Es folgt eine Wärmebehandlung im mit einer Metallschicht Ir überzogen wurden, unter

Temperaturbereich von 300 bis 500⁰C, vorzugsweise bei Druck in eine bestimmte Form durch eine Formgebung

etwa 400°C, für die Dauer von mehr als 30 Minuten, 5 im Verfahrensschritt 3 gebracht.

vorzugsweise für die Dauer von 60 Minuten, im Vakuum Ebenfalls auf dieselbe Weise wie beim ersten

oder in einer Atmosphäre reaktionsträgen Gases. Ausführungsbeispiel wird die druckgefornite Masse 14

Damit ist der Herstellungsvorgang für eine derart dann mit einem Bindemetall 4 im Verfahrensschritt 4

durch die Metallbindung zusammengehaltene poröse überzogen und dabei alle Partikeln 1 zu einer festen

Substanz beendet. Gleichzeitig hat ein daraus herge- io Masse verbunden.

stellter poröser Formkörper, beispielsweise ein Schleif- Nach dem Verfahrensschritt 4, bei dem durch werkzeug, seine endgültige Form erhalten. Man erhält Überzug mit dem Bindemetall die Bindung der Substanz z.B. auf diese Art einen Schleifstein 5, der in Fig. 7 erzielt wurde, werden der Gußrahmen 8, der Kern 9 und gezeigt ist. Fig.8A zeigt die Struktur dieses Schleif- die Haltenetze 10 und 11 entfernt und die Wärmebesteins 5. Dabei sind I die einzelnen Partikeln, la die 15 handlung durchgeführt. Sie erfolgte in einem Tempera-Schichten aus Bindemetall, und ί 6 die Poren zwischen turbereich von 300 bis 500⁰C, vorzugsweise bei 400⁰C. den einzelnen Partikeln 1. mindestens 30 Minuten, vorzugsweise 60 Minuten lang. In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Damit ist die Herstellung für die durch die Klebewir-Erfindung gezeigt. In der gleichen Art wie beim kung von Metall zusammengehaltene poröse Substanz vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, werden die 20 beendet. Damit ist auch bereits der poröse Formkörper Partikeln 1 zunächst einer den Überzug mit dem bzw. das Schleifwerkzeug hergestellt. Man erhält einen Bindemetall vorbereitenden Vorbehandlung im Verfah- Schleifstein 5, wie er in F i g. 7 dargestellt ist. Die rensschritt 2 ausgesetzt, d.h., die Oberfläche der Struktur dieses Schleifsteins 5 ist in Fig. 8B dargestellt. Partikeln 1 wird für den folgenden Verfahrensschritt 6 Dabei ist 1 eines der verwendeten Partikel. la die .lufbereitet. 25 bindende Metallschicht, 16 die Poren und Ic der

Die im Verfahrensschntt 2 vorbehandeln Partikeln Metallüberzug der Partikeln.

I werden daraufhin in dem darauffolgenden Verfahrens- Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem die

schritt 6 mit einer Metallschicht überzogen. Zum Zweck Partikeln 1 schon mit einer Metallschicht Ic im

dieses Metallüberzugs kann wiederum ein chemisches Verfahrensschritt 6, der auf den Verfahrensschriti 2

Plattierungsverfahren, ein Gas-Plattierungsverfahren, 30 folgt, überzogen sind, ist die Metallbindung der

ein Vakuum-Plattierungsverfahren und andere ähnliche Partikeln 1 zueinander durch das Überziehen der

Verfahren verwendet werden, mit denen auf einer Substanz mit Bindemetall im Verfahrensschritt 4

Oberfläche eines elektrisch nicht leitenden Partikels 1 wesentlich besser. Die elektrische Leitfähigkeit ist

Metallablagerungen herbeigeführt werden können. Im ebenfalls besser als beim ersten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiel wird wiederum eine chemische 35 In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der

Plattierungs-Methode verwendet. Fig. 6 zeigt eine Erfindung dargestellt. In gleicher Weise wie beim ersten

schematische Ansicht der Vorrichtung zur Durchfüh- Ausführungsbeispiel werden die Partikeln 1 einer den

rung der chemischen Plattierung. Dabei werden die Metallüberzug der Substanz mit Bindemetall vorberei-

vorbehandelten Partikeln 1 in eine chemische Plattie- tenden Vorbehandlung im Verfahrensschritt 2 ausge-

rungs-Flüssigkeit 24, die in dem Behälter 23 enthalten 40 setzt und in gleicher Weise wie beim zweiten

ist, eingetaucht. Unter Druck stehende Luft wird durch Ausführungsbeispiel dann mit einer Metallschicht leim

ein Rohr 25 in die chemische Flüssigkeit geblasen, um so Verfahrensschritt 6 überzogen.

die Partikeln 1 durcheinanderzuwirbeln, so daß ihre Die Partikeln 1. die mit einer Metallschicht Ic

Oberflächen gleichmäßig mit Metall überzogen werden. überzogen sind, werden dann in einer Verfahrensstufe 7

Auf diese Weise wird, wie in Fig.8B gezeigt, die 45 elektroplattiert. Dadurch wird der Metallüberzug lcder

Oberfläche jedes Partikels 1 mit einer einheitlichen Partikeln 1. wie in Fi g. 8C dargestellt, noch mit einer

Metallschicht 1 c überzogen. In Fig. 6 ist ferner mit 26 Eleklro-Plattier-Schicht ldüberzogen. Die Elektroplat-

ein Tank zum Erwärmen der chemischen Plattierungs- tierung kann üblicherweise mit einem der folgenden

flüssigkeit 24 und mit 27 eine Heizvorrichtung Verfahren geschehen:

bezeichnet. Als chemische Plattierungsflüssigkeiten 50 Kupfer-Elektroplattierung;

werden folgende Flüssigkeiten vorzugsweise verwen- Nickel-Elektroplattierung;

det: Silber-Elektroplattierung oder

nickelhaltige chemische Plattierungsflüssigkeit; Chrom-Elektroplattierung.

kupferhaltige chemische Plattierungsflüssigkeit; Die Zusammensetzung einer Flüssigkeit für die

kobalthaltige chemische Plattierungsflüssigkeit 55 Kupfer-Elektroplattierung ist beispielsweise folgender-

oder maßen:

nickelkobalthaltige chemische Plattierungsflüssig- CuCN 45 g/l

keil. NaCH 90 g/l

Bei der Durchführung des Verfahrensschrittes 6 nach KOH 15 g/l

diesem Ausführungsbeispiel wurden beispielsweise 5 g 60 COOKCH(OH)CH(OH)COONa 4H2O .... 50g/l.

vorbehandeltes weißes Alundum mit einer Korngröße In diesem Verfahrensschritt 7 des Ausführungsbei-

von 60 chemisch pjattiert, indem 1 Liter einer spiels nach Fig.3 wird beispielsweise 60g mit Nickel

nickelhaltigen chemischen Plattierungsflüssigkeit 24 überzogenes weißes Alundum mit einer Korngröße von

von derselben Zusammensetzung wie beim ersten 60 (70% weißes Alundum und 30% Nicke!) mit Kupfer

Ausführungsbeispiel verwendet wurde. Die Flüssigkeit 65 elektroplattiert. und zwar mit Hilfe einer bekannten

wurde auf 90 bis 95°C erhitzt. Die Plattiemngszeit Elektro-Plattierungs-Vorrichtung und unter Verwen-

betrug 1 Stunde. Dabei schlugen sich 2 g des Bindeme- dung eines sich drehenden Behälters. Dabei werden 2 1

tails (Nickel) nieder. einer kupferhaltigen Elektro-Plattierungsflüssigkeit der

oben angegebenen Zusammensetzung verwendet. Der Strom beträgt 3 A, die Flüssigkeitsiemperatur 40°C, der Behälter dreht sich mit 2 U/Minuten. Die Plattierungszeit beträgt 8 Stunden. Als Ergebnis dieser Plattierung haben sich 20 g Kupfer abgesetzt. Die weitere Behandlung geschieht auf dieselbe Art und Weise wie beim beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Dabei sind die Partikeln 1 nun mit einer clektroplattierten Schicht id versehen, die im Verfahrensschritt 7 aufgebracht worden ist. Sie werden dann unter Druck im Verfahrensschriit 3 geformt und erhalten damit die gewünschte Form.

In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird nun die unter Druck geformte Masse 14 mit einem Bindemetall in der entsprechenden Verfahrensstufe 4 überzogen. Damit wird die Bindung der einzelnen Partikeln 1 aneinander zu einer festen Masse bewirkt.

Nach dem Überzug der Masse mit Bindemetall, werden der Gußrahmen 8, der Kern 9 und die Halte-Netze 10 und 11 entfernt. Es erfolgt die Wärmebehandlung bei 300 bis 500⁰C, vorzugsweise bei

"5

400°C für die Dauer von mindestens 30, vorzugsweisi 60 Minuten in Vakuum oder in einer Atmosphäre reaklionsträgen Gases. Damit ist das Verfahren zu Herstellung dieser porösen Substanz beendet. Gleich zeitig ist auch der gewünschte poröse Formkörper bzw das Schleifwerkzeug in seiner endgültigen Forn hergestellt. Es entsteht wiederum ein Schleifstein 5 nacl F i g. 7. Seine Struktur ist in Fig. 8C dargestellt. Dabe ist 1 der einzelne Partikel, la die Schicht de Bindemetalls, Xb die Poren, Ic der Metallüberzug de einzelnen Partikeln und lddie Elektro-Plattierschicht.

Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem de Metallüberzug Ic der einzelnen Partikeln in den Verfahrensschritt 7 weiterhin mit einer Elektroplattier schicht ldüberzogen ist, kann auf diese Weise die Dick« des Metallüberzugs des Partikels 1 verstärkt werden Demgemäß ist auch die elektrische Leitfähigkeit nocl weiter verbessert als beim zweiten Ausführungsbeispiel

Ein Vergleich von chemischer und elektrische Plattierung ist in der Tabelle auf S. 18 gegeben, worau unter anderem ersichtlich ist, daß stromlos abgeschiede ne Metallschichten nichtkristallin sind.

Tabelle

Kenngröße

Chemische Plattierung Elektrische Plattierung

Komponenten
Zusammensetzung
Schmelzpunkt
Elektrischer Widerstand
Spezifisches Gewicht
Härte

Ausdehnung

Mechanische Beanspruchung
Porosität

Gleichmäßigkeit der Schicht

Ni = 90-92%, P = 8-10%

nicht-kristallin

890⁰C

etwa 60 μΩ/cm

7,9

einfache Plattierung 550 ± 50 Hv

nach Wärmebehandlung

1025 ± 50Hv

3-6%

Beanspruchung auf Druck verschwindet bei 0,005 mm

gut

Ni = mehr als 99,5%

feine Kristalle

1450⁰C

etwa 8,5 μΩ/cm

7,7

normale Plattierung 150—250 Hv

Glanzplattierung 400—500 Hv

normale Plattierung 15 — 30%

Glanzplattierung 5—15%

Beanspruchung auf Zug

verschwindet bei 0,005 mm,

wenn die Oberfläche fein geschliffen wird

inkonsistent

Alle Ausführungsbeispiele zeigen also ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Substanz, die mit HiKe einer Metallbindung zusammengehalten wird, sowie die Herstellung eines porösen hormkörpers bzw. einer Schleifscheibe aus dieser Substanz. Eigenschaften einer derartigen, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Schleifscheibe gegenüber einer normalen, d. h. gemäß einem bekannten Verfahren hergestellten Schleifscheibe sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt. F i g. 9 zeigt, daß bei Verwendung einer nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schleifscheibe zum Schleifen einer bestimmten Anzahl von Werkstücken eine geringere Schleifleistung notwendig ist als bei Verwendung einer normalen Schleifscheibe. Dies bedeutet auch einen höheren Wirkungsgrad bei der erfindungsgemäßen Schleifscheibe. Fig. 10 zeigt, daß nach dem Schleifen einer bestimmten Anzahl von Werkstücken bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schleifscheibe eine geringere Temperatur als bei der normalen Schleifscheibe auftritt.

Diesen Diagrammen sind folgende Parameter zugrundegelegt:

Geschwindigkeit der Schleifscheibe an ihrerr Umfang 60 m/sec,

Umdrehungsgeschwindigkeit des bearbeiteter Werkstücks 220 U/min.

Abschliff 0,4 mm (radial),

Ausfeuerungszeit 3 see,

Schleifscheibenvorschub 0,5 mm/min,

und Verwendung eines Werkstückes S 45 C (nach J IS), gehärtet

Durchmesser 53 mm. Breite 10 mm.

Bei der normalen Schleifscheibe wurde ein Schleifmittel »WA 60 K 8 Vit.« (gem. JlS) verwendet, wobei die Angaben »60« und »K« die Korngröße (Siebfeinheit bzw. die Härte, und die Angabe »8« das Konzentrationsverhältnis der Körner bedeuten. Dabei war dei Gewichtsanteil der Körner, bezogen auf das Gewich! der Schleifscheibe, 46%. Die Angabe »Vit.« bezeichne) die Art der Bindung der Körner, was hier eine keramische, glasurartige Bindung war. Beide Vergleichssubstanzen bestanden also aus weißem Alundum mit einer Korngröße von 60.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines aus metallbeschichteten Schleifparlikeln bestehenden porösen Formkörpers, insbesondere in der Form und zum Zwecke der Herstellung eines Schleifwerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Schleifpartikel (I) einer die stromlose Metallbeschichtung vorbereitenden Vorbehandlung unterworfen werden,

b) die Schleif partikel (1) auf die angestrebte Form des Formkörpers (5) gepreßt werden,

c) auf der freien Oberfläche der den Formkörper bildenden Sehleifpanikel (1) durch ein stromloses Beschichtungsverfahren, bei dem eine bekannte Beschichtungsiösung durch die Poren des Formkörpers (5) hindurchgepreßt wird, eine Metallschicht aufgebracht w ird, und

d) der beschichtete Formkörper einer Wärmebehandlung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehleifpanikel (1) nach der Vorbehandlung und vor der Formgebung unter Druck mit einem Metallüberzug vorbeschichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Vorbeschichtung und vor der Formgebung unter Druck durch Elektroplattieren ein weiterer Metallüberzug aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abschließende Wärmebehandlung bei JOO bis 500⁰C mindestens 30 Minuten lang durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei 400"C 60 Minuten lang durchgeführt wird.