DE2010183A1

DE2010183A1 - Beschichteter Diamant

Info

Publication number: DE2010183A1
Application number: DE19702010183
Authority: DE
Inventors: Peter' Mll'ford N.H. Parkas (V.St.A.)
Original assignee: Permattach Diamond Tool Corp., Milford, N.H. (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-04
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1970-09-10
Also published as: ZA701109B; CH531398A; US3650714A; GB1310686A; SE374538B; JPS4910968B1; BE746768A; FR2037597A5; NL7003116A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN - DIPL,. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATE NTAIfAVJLLTE D-BOOO MÖNCHEN 80 - MARIA-THERES1A-STRASSE 6 - TELEFON (0811) 441061

PERMATTACH DIAMOND TOOL CORPORATION MiIford, New Hampshire, USA

Beschichteter Diamant

Die Erfindung bezieht sich auf einen beschichteten Diamanten zum Schneiden, Schleifen und dergleichen.

Derzeit werden Diamantteilchen zum Schneiden, Schleifen und dergleichen in der Weise unterstützt, daß man sie einzeln oder in einer Vielzahl an die Oberfläche eines Trägers anheftet oder daß man sie in einzelnen oder mehrfachen Schichten oder in anderen konglomerierten Gefügen, zum Teil oder ganz in metallischen, keramischen oder organischen Matrizen einbettet.

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Bei diesem Anhaften oder Einbetten· wird die Bindung mit der Oberfläche des Diamanten gewöhnlich entweder beim Anheften des Diamanten an den Träger oder beim Härten oder Sintern der Matrix erzeugt. Als man erkannt hatte, daß die herkömmlichen Bindemetalle, wie Kupfer- und Silberlegierungen, den Diamanten nur wenig höhere als mechanische Bindungen verleihen, was auf das Unvermögen dieser Legierungen die Oberfläche des Diamanten zu benetzen und auf das Fehlen jeglicher chemischer Bindungen, die mehr als nur sehr geringe Adhäsionskräfte verleihen, zurückzuführen ist, hat man auf der Suche nach verbesserten Bindungen damit begonnen, das Löten oder das Einbetten in Gegenwart von Übergangsmetallen, insbesondere von Titan oder Zirkon, und zwar entweder in Form der Metalle oder der Hydride durchzuführen.

In der USA-Patentschrift 2.570.248 wird die Verwendung eines Gemisches aus Titanhydrid und Kupfer, das auf die Verbindung der beiden miteian-.der zu verlötenden Körper aufgetragen wird, vorgeschlagen. Nach der USA-Patentschrift 2.728.651 soll man eine Aufschlämmung von Titanhydrid in einer organischen Flüssigkeit auf den Diamanten aufbringen und diese mit Titanhydrid beschichteten Diamanten auf eine Schicht aus einem Legierungsmetall aufstreuen, worauf das Hydrid erhitzt und zersetzt wird, das Lötmetall geschmolzen und das Titan aufgelöst wird.

Beide Erfinder waren sich jedoch der Tatsache bewußt, daß das Erhitzen des aufgebrachten Belags bei Anwesenheit von Titan in einem Vakuum oder in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden muß, so daß teuere Einrichtungen erforderlich waren, um die an die Halteeinrichtungen oder an die Matrizen-Pressen angepaßten großen Vakuumkammern zur Verfügung zu stellen.

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In der USA-Patentschrift 3.293.012 ist ein Verformungs-Verfahren beschrieben, das Diamantpulver zusammen mit einem Gemisch aus einem gepulverten Hydrid und einem metallischen Binder in Alkohol zusammen mit einem Einsickerungsmittel aus einem geschmolzenen Metall verwendet wird. Auch dieses Verfahren wird in einer nichtoxydierenden Atmosphäre unter Druck durchgeführt.

Bei den zu dieser Erfindung führenden Vorarbeiten hat es sich ergeben, daß man sich geirrt hat, wenn man versucht, während des Anhaftens des Diamanten oder des Einbettens in einem äußeren Träger eine starke Grenzflächenbindung des Diamanten auszubilden. Man hat auch nicht erkannt, daß es mit nachteiligen Folgen verbunden ist, wenn man die Titan- oder Zirkon-Komponenten im Gemisch mit Legierungen, die gegenüber den Diamanten nicht reaktiv sind, oder in enger Nähe davon gleichzeitig einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, da hierdurch eine unterschiedslose einbindige Schicht aus der geschmolzenen Legierung und dem gelösten Titan gebildet wird.

Demgegenüber ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einzelne Diamantteilchen zur Verfügung zu stellen, die über ihre gesamte Oberfläche metallische Überzüge tragen, die es ermöglichen,.die beschichteten Diamanten miteinander und mit anderen Oberflächen zu verbinden, ohne daß im Vakuum oder in inerten Gasen gearbeitet werden muß und bei denen hohe Adhäsionskräfte an der Oberfläche der Diamanten vorliegen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Diamantbindungen mit großer Festigkeit zur Verfugung zu stellen, indem man die Grenzflächenbindung der Diamantenoberfläche ausbildet, bevor man den Diamanten an den äußeren Träger

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anheftet oder in eine Matrix einsetzt. Somit müssen daher bei der Ausbildung der Oberflächenbindung des Diamanten nur mit Diamant reaktive Materialien vorhanden sein. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine weniger oxydierbare Schutzschicht oder weniger oxydierbare Schutzschichten zu schaffen, so daß das nachfolgende Anheften oder Einbetten mit nichtoxydierbaren Lötlegierungen an der Luft ohne Oxydation des Titans durchgeführt werden kann. Das Arbeiten in einer nichtoxydierenden Atmosphäre ist daher nur während der Ausbildung der Grenzfläche der Diamantenoberfläche erforderlich und dann nicht mehr.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein beschichteter Diamant zum Schneiden, Schleifen und dergleichen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem einzelnen Diamantteilchen besteht, das über seine gesamte Oberfläche eine dünne, zusammenhängende Schicht mit einer im wesentlichen gleichförmigen Stärke aus einem Übergangsmetall, das im wesentlichen aus der Gruppe Titan und Zirkon oder deren Gemischen ausgewählt ist, trägt, wodurch ein einzelner, einheitlicher, zusammengesetzter Körper mit einer hochfesten Bindung an der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Diamantteilchen gebildet wird, die der hohen Cohäsionsbindung eines Metall-Carbidgefüges entspricht und wobei die äußere Oberfläche des zusammengesetzten Körpers nicht carbidiert ist.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen beschichteten Diamanten, das darin besteht, daß man auf die Oberfläche eines einzelnen Diamantteilchens eine Schicht aus pulverförmigen Übergangsmetallen der Gruppe Titan und Zirkon bzw. deren Gemischen oder deren Hydriden mechanisch aufbringt, die Teilchen und die Schicht auf eine Temperatur yon mindestens 35Q⁰C in einer nichtoxydierenden Atmosphäre erhitzt, um das ganze Teilchen mit einer dünnen

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kontinuierlichen Schicht des Übergangsmetall zu überziehen und um die Schicht mit der Oberfläche des Diamanten zu verbinden und daß man das beschichtete Teilchen in der nichtoxydierenden Atmosphäre abkühlt und gegebenenfalls eine oder mehrere vollständig überlagernde Schichten von verschiedenen weniger oxydierbaren Materialien aufbringt,

Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Vielzahl von einzelnen, getrennten Diamantteilchen gewöhnlich zusammen angeordnet, beispielsweise in Form einer Charge, Es hat sich gezeigt, daß das Produkt einzelne, getrennte, nicht aneinander haftende, fließfähige Diamantteilchen darstellt, die mit Metall überzogen sind.

Im wesentlichen werden durch die Erfindung einzelne Diamantteilchen zur Verfügung gestellt, die mit fest damit verbundenen Überzügen versehen sind, die aus den Übergangsmetallen bestehen, die mit größter Wahrscheinlich/mit Diamant oder Kohlenstoff reagieren, nämlich mit Titan oder Zirkon bzw, deren Gemischen.

Die Überzüge liegen in der Form von dünnen kontinuierlichen Schichten mit im wesentlichen gleichförmiger Stärke vor, die entlang der gesamten Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Diamanten mit hohen Adhäsionskräften verbunden sind, wobei die Adhäsionskräfte denen vergleichlich sind, die durch Ausbildung von chemischen Bindungen, wie sie in einem Titan- oder Zlrkoncarbidgefüge vorkommen, entstehen.

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Anstelle daß man diese Metalle auf rein mechanischem Weg aus einer Aufschlämmung oder einer anderen Dispersion davon zur nachfolgenden Auflösung in einem geschmolzenen Metallbinder oder Lötmetall aufbringt, hat es sich herausgestellt, daß sich beim trocknen mechanischen Ablagern dieser Oberfläche, teilweise mindestens in der Hydridform, in der Abwesenheit eines anderen Bindemittels auf der Oberfläche des Diamanten und beim Erhitzen auf eine geeignete Temperatur im Vakuum eine Bindung ausbildet, die eine überraschend große Adhäsionskraft besitzt, wobei sich an der Grenzfläche eine Reaktion oder eine Elektronenwechselbeziehung abspielt, die hinsichtlich ihrer chemischen oder physikalisch-chemischen Natur der Bildung eines Carbids entspricht oder dieser gleichwertig ist. Da das Titan und das Zirkon nicht in einem nicht-benetzenden Bindemittel aufgelöst wird und es von Legierungen frei und auch sonst nicht verunreinigt ist, ist seine Anziehung und Anhaftung an der Oberfläche des Diamanten von einer vollständig andersartigen Größenordnung.

Nachdem der Film oder der Überzug des Übergangsmetalls über die gesamte Oberfläche des Diamantteilchens aufgebracht worden ist, kann eine weitere Schicht eines andersartigen, weniger oxydierbaren Metalls, eines keramischen Materials oder eines Harzes aufgebracht werden, um die Durchführung einer nachfolgenden Anheftung zu ermögliche^, ohne daß auf nlchtoxydierende Atmosphären zurückgegriffen werden muß.

Eines der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bei einer ganzen Charge von mit mechanisch aufgebrachten Schichten versehenen Diamantteilchen, die miteinander

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in Berührung stehen, die Schichten zu gleicher Zeit in durch wärmeverbundene Überzüge umgewandelt werden können, ohne daß die angrenzenden Teilchen zusammen sintern, was darauf zurückzuführen ist, daß die Wärmebehandlung bei einer weitaus niedrigeren Temperatur durchgeführt wird als bei derjenigen, bei welcher die Titan- oder Zirkonschichten schmelzen. Wenn man versucht, Diamantteilchen mit geschmolzenen Lötmaterialien oder mit Bindelegierungen zu überziehen, dann erfolgt zwischen den beschichteten Diamanten eine Fusion, so daß keine einzelnen, fließbaren Teilchen erhalten werden können, sondern eine feste, zusammengeschmolzene Masse. Dagegen werden nach dem Verfahren der Erfindung einzelne, einheitliche, freifließende, beschichtete Diamantteilchen erhalten,' die mit einer oder mehreren Schichten von verschiedenen Materialien weiterbeschichtet werden können, die Oberflächen ergeben, die metallurgisch an der Luft mit äußeren Metallen, organischen oder keramischen Substraten oder anderen Trägern auf die herkömmliche Weise ohne weiteres verbindbar sind.

Auf Grund der geringen Menge des benötigten Nicht-Diamantbindemittels oder des benötigten Matrixmaterials können Körper mit einer sehr höhen Diamantkonzentration erhalten werden, die bis 200 bis 260 Karat pro 16,39 cm betragen, wenn der Körper heiß gepreßt wird. Die Zurückführung der Verwendung des Nicht-Diamant-Materials auf einen Minimalwert verringert die Reibung und die Entwicklung von Wärme, wenn der Körper zum Schneiden und zum Schleifen eingesetzt wird. Die Festigkeit der Bindung gestattet ein größeres Hervorragen der Diamanten aus ihrer unterstützenden Oberfläche, wodurch ein besserer Spielraum und eine erhöhte Lebensdauer erzielt werden, ohne daß die Gefahr des Herausfallens besteht.

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Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Beispiele 1 bis 6 und der Figuren 1 bis 6 erläutert werden.

Beispiel 1 (Figur 1)

Diamantsplitter, die zusammen 200 Karat wiegen, mit 200 bis 250 mesh, die zur Befreiung der Oberfläche von organischen Verunreinigungen mit herkömmlichen Lösungsmitteln gereinigt sind, werden zusammen mit 6 g pulverförmigem Titan oder Zirkon (wobei mindestens 10 % oder mehr in der Hydridform vorliegt) mit 600 mesh in einen mechanischen Trommeltrockner gebracht und bei Raumtemperatur und bei Atmosphärendruck so lange behandelt, bis jedes Diamantteilchen auf seiner gesamten Oberfläche eine anhaftende Schicht des Pulvers aufweist.

Die Diamanten mit den darauf aufgebrachten Schichten werden dann zusammen in einen Graphittiegel überführt und bei ei-

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nem Vakuum von etwa 10 mm Hg, mindestens aber bei etwa

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10 mm Hg einen Zeitraum von mindestens 10 bis 15 Minuten auf eine Temperatur von 850 bis 900⁰C erhitzt. Die Teilchen in dem Tiegel werden im Vakuum abkühlen gelassen und dann aus der Vakuumkammer entnommen.

Jedes Teilchen ist einzeln und haftet an den anderen Teilchen nicht an, mit der Ausnahme einer gelegentlichen leicht aufbrechbaren Anhaftung, die ohne Beschädigung der Oberfläche ohne weiteres aufgebrochen werden kann. Unter dem Mikroskop sieht man, daß jedes Teilchen einen sehr dünnen, glatten und gleichmäßigen Metallfilm einer im wesentlichen gleichförmigen Stärke erhalten hat, der beispielsweise etwa 5 Gew.-# des

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Gesamtgewichts des Films und des Diamanten betragen kann. In der Figur 1 zeigt 1 den Diamantkem, 2 die Grenzfläche Diamant und Titanfilm und 3 den Titanfilm.

•Die überraschende Größe der durch die Wärme und das Vakuum induzierten Grenzflächenbindung führt zu der Schlußfolgerung, daß liegen der hohen elektrochemischen Aktivität des Titans und seiner hohen Fähigkeit in Gegenwart seines Hydrids den Diamanten zu benetzen, dieses sich mit dem

hat Diamant unter Bildung eines Carbids umgesetzt./Es scheint jedoch, daß wegen der begrenzten Zeitspanne die Carbidbildung in erster Linie nur an der Grenzfläche nur mit der Oberfläche des Diamanten stattgefunden hat, wobei die äussere Oberfläche des glatten Überzugs uncarbidiert ist. Dies wird durch die Tatsache bewiesen, daß beim nachfolgenden Löten eine mehr als angemessene metallurgische Adhäsion des beschichteten Teilchens gewährleistet wird, was nicht der Fall wäre, wenn die äußere Oberfläche carbidiert wäre, da die herkömmlichen Lötmaterialien an Titancarbid-Oberflächen nicht gut anhaften. Gleichermaßen wird, wenn die beschichteten Teilchen danach heiß verpreßt werden, der Überzug nicht gelockert, wje es bei Nickel-plattierten Diamanten der Fall ist. Die Bindungen, die gemäß der Erfindung erhalten werden, widerstehen den gegen die Bindung gerichteten Kräften, die auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Diamanten und des Überzugs entstehen.

Die auf den Diamantteilchen ursprünglich gebildete Schicht wird somit als eine nicht homogene Schicht angesehen, die sich von einem Titanearbidgehalt an der Grenzfläche und in der Nähe davon in Richtung zu einem vollständig uncarbidierten Titangehalt auf der äußeren Oberfläche und in der

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Nähe davon erstreckt, wodurch das beschichtete Teilchen gegenüber metallischen und nicht-metallischen Bindematerialien haftend gemacht wird.

In jedem Fall besitzt das beschichtete Teilchen die hohen Cohasionseigenschaften einer Metall-Carbidstruktur an der Grenzfläche, gestattet jedoch die weitere Aufbringung von Schutzschichten auf die äußere Oberfläche des beschichteten Teilchens, das nach den herkömmlichen Methoden geschehen kann, und zu dem Ergebnis führt, daß äußere Adhäsionen erhalten werden, die größer sind als diejenigen, die auftreten würden, wenn die äußere Oberfläche der anfänglichen Schicht aus Titancarbid bestehen würde. Diese zweifache Funktion der einzigen aufgebrachten Titanschicht wird dadurch erzielt, daß man aus dem Überzug die Metall-Legierungen oder Lötmaterialien wegläßt, die bis jetzt eingesetzt wurden und die nur geringe Adhäsionskräfte an den Diamanten ergaben, die von den mechanischen Bindungen nur wenig entfernt waren. Ein weiterer Grund hierfür ist,daß die Tiefe der Carbidbildung begrenzt wird. Naturgemäß kann die uncarbidierte Oberfläche danach noch zementiert werden, beispielsweise durch Erhitzen in gepacktem Kohlenstoff oder in Methan, um die Oxydation zu vermindern oder um eine härtere Oberfläche zu schaffen. Diese Maßnahme ist mit der guten Adhäsion an die nachfolgenden Bindematerialien nicht unvereinbar.

Obgleich der angegebene Temperaturbereich bevorzugt wird, liegt die Minimaltemperatur bei etwa 35O°C, d.h. genügend hoch, um das Hydrid zu dissoziieren, und die Maximaltemperatur liegt bei der Temperatur, bei welcher die Graphitisierung des Diamanten unter den vorherrschenden Bedingungen

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stattfinden würde, d.h. etwa 125O⁰C. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß eine Erhöhung der Temperatur über 1000°C mit keinem Vorteil verbunden ist. Die Bedingungen hinsichtlich der Reaktionszeit und der Temperatur sollten immer so bemessen sein, daß die Bildung von signifikanten Mengen von Carbid an der äußeren Oberfläche der beschichteten Teilchen auf ein Minimum zurückgeführt wird. Auf Grund dieser zweifachen Punktion der einzigen aufgebrachten Schicht braucht man den ursprünglichen Titanüberzügen keine anderen Legierungs- oder Lötmaterialien zuzusetzen, wie es bisher geschehen ist, was lediglich zu geringen Adhäsionskräften geführt hat, die den rein mechanischen Bindungen mehr vergleichlich waren.

Beispiel la

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt,. mit der Ausnahme, daß als aufgetragene Schicht ein Gemisch aus 1 Gewichtsteil Titan und 1 Gewichtsteil Zirkon (wiederum jeweils teilweise in Form der Hydride) verwendet wurde.

Beispiel 2 (Figur 2)

Auf das Teilchen gemäß der Figur 1 wird eine weitere Schicht aus Kupfer oder Nickel zu einer Dicke von 0,05 bis 0,10 mm aufplattiert. Anstelle der galvanischen oder der stromlosen Aufplattierung können auch die herkömmlichen Vakuumaufbringungsmethoden mit Einschluß der Kathodenzerstäubung angewendet werden.

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Die beschichteten Teilchen werden dann auf die nachstehende Weise in eine metallische Matrix eingebettet, um das in Figur 2 (wiederum in großer Vergrößerung) gezeigte Produkt zu bilden. Darin ist 1 das Diamantteilchen, 2 die Grenzfläche, 3 die Titanschicht, 4 die Kupfer- oder Nickelschicht und 5 ein Fragment der Metallmatrix.

Die Teilchen werden mit Kupferpulver gemischt und in einer Graphitpresse oder einer Kaltpresse heiß verpreßt und hierauf nach den üblichen Methoden gesintert oder mit Lötmaterial infiltriert. Im anderen Falle kann auch ein Harzpulver mit oder ohne einen metallischen oder einen anderen Füllstoff verwendet werden. Wenn die Matrix keramischer Natur ist, dann können die Glasierungsmethoden verwendet werden. Die Kupfer- oder Nickelschicht 4 kann aus aufeinanderfolgenden Schichten von Kupfer und Nickel bestehen.

Gewünschtenfalls kann das mit Kupfer oder Nickel beschichtete oder mit Kupfer oder Nickel doppelt beschüitete Teilchen in situ zusammengesintert oder zusammengeschmolzen werden, und zwar bei den Sinterungs- oder Verschmelzungstemperaturen der weniger oxydierbaren Metalle in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wodurch eine metallurgische Cohäsionsbindung zwischen dem Übergangsmetall und dem darüber liegenden weniger oxydierbaren Metall ausgebildet wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß Schutzschichten, wie 4 nur in den Fällen wichtig sind, wo weitere Verfahrensmaßnahmen ohne die Anwendung von nichtoxydierenden Atmosphären durchgeführt werden sollen. Die Zugabe einer Metallschicht oder von Metallschichten ist jedoch nützlich immer dann, wenn Preßmethoden eingesetzt werden, da das weichere Metall die Oberfläche der Preßform nicht beschädigt.

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Anstelle daß man die beschichteten Teilchen mit anderen Metallpulvern vermischt, können die beschichteten Diamantteilchen I₃ 2_} 3>j 4 selbst als gepulverte Metalle nach den herkömmlichen pulvermetallurgischen Arbeitsweisen, wie Kaltverpressen, Sintern oder Infiltration verwendet werden, um mit Diamant imprägnierte Körper herzustellenf

Beispiel 3 (Figur 3)

Ein gemäß Beispiel 2 hergestelltes beschichtetes Produkt kann auf ein Werkzeug aufgebracht werden, indem man ein herkömmliches Lötmaterial zwischen das beschichtete Teilchen und die gereinigte Oberfläche eines Stahlschafts bringt und dann das Lötmaterial mit einer Gasfackel in Luft erhitzt, um dieses aufzuschmelzen. Das entstandene Produkt ist in Figur 3 gezeigt. Darin bedeutet 21 den Diamanten, 22 die Titanschicht, 24 die Nickel- oder Kupferschicht, 25 das Lötmaterial und 26 einen Teil des Stahlschafts.

Beispiel 4 (Figur 4)

Gemäß des Beispiels 2 hergestellte, beschichtete Teilchen werden mit einer Schicht aus schwammförmigem Eisen beschichtet, was gemäß der nachstehenden Arbeitsweise durchgeführt werden kann:

Auf die beschichteten Teilchen wird ein Lötmaterial aufgebracht und diese werden dann mit pulverförmigern Schwammeisen vermischt und in einen Vakuum- oder Wasserstoffofen

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gebracht, um die Eisenteilchen auf die Oberfläche des beschichteten Diamanten aufzulöten.

Eine Charge dieser Produkte wird dann auf die herkömmliche Weise in eine Harzmatrix eingebettet.

Das dabei erhaltene Produkt ist in Figur 4 dargestellt, worin 31 den Diamanten, 32 die Grenzfläche, 33 die Titanschicht, 34 eine Metallschicht, 35 ein Lötmaterial, 36 Teilchen des schwammförmigen Eisens und 37 einen Teil der Harzmatrix zeigen.

Beispiel 5 (Figur 5)

Ein gemäß des Beispiels 1 hergestelltes, beschichtetes Produkt wird mit einem Überzug aus Kupfer oder Nickel zu einer Stärke von etwa 0,05 bisO,lO mm plattiert. Während dieses Vorgehens werden in die Metallplattierungslösung kleine Haare, Fasern oder Fäden aus Keramik, Glas oder Aluminiumoxyd gebracht und an der Oberfläche des Diamanten im Verlauf von etwa 25 Minuten absitzen gelassen. Die darauf folgende Bewegung der Diamanten in der Plattierungslösung führt zu einer weiteren Abscheidung der Haare auf dem beschichteten Diamantteilchen während der Plattierung.

Die mit Haaren beschichteten Teilchen werden dann auf die herkömmliche Weise in eine Harzmatrix eingebettet, um einen Teil einer Schleifscheibe herzustellen, wie sie in Figur dargestellt 1st. Darin zeigen 4l ein Teilchen aus einem Natur- oder synthetischen Diamanten, 42 die Grenzfläche, 43 die Titanschicht, 44 eine Kupfer- oder Nickelschicht, 45 Haare und 46 einen Teil der Harzmatrix,

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Beispiel 6 (Figur 6)

Figur 6 zeigt einen Teil eines Bearbeitungswerkzeugs mit einer ungewöhnlich hohen Diamantkonzentration, was mehr Schneidepunkte ergibt und die Gefahr des Unterschneidens durch behandelte Teilchen des Schleifmittels eliminiert.

Es wird ein Schaft aus niederkohligem Stahl vorgesehen, der eine Höhlung mit einem Durchmesser von etwa 0,38 cm und eine Tiefe von 0,64 cm besitzt.

Diamantteilchen, die Titanüberzüge tragen, die gemäß der Erfindung aufgebracht wurden, und die mit einer Nickeloder Kupferschicht (oder mit beiden) überzogen sind, werden bei 75O°C an der Luft zusammen mit pulverförmigen Kupfer- und Silberlötlegierungen heiß eingepreßt. Durch dieses Vorgehen wird das in Figur 6 gezeigte Produkt erhalten. Darin bedeuten 51 Diamantteilchen, 52 die Grenzfläche, 53 die Titanschicht, 54 der aufplattierte Metallüberzug, 55 die Lötlegierung und 56 einen Teil des mit einer Höhlung versehenen starren Stahlschafts.

Anstelle daß man die Titanschicht wie in Beispiel 2 mit Metall überzieht, kann man das Titan auch direkt mit einem keramischen oder einem harzartigen Metall überziehen, indem man diese Stoffe in Pulverform aufträgt und das aufgebrachte Pulver in herkömmlicher Weise verglast oder heiß verpreßt.

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Wie aus der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Vielzahl von Produkten hervorgeht, können die gemäß der Erfindung hergestellten beschichteten Diamantteilchen zur Herstellung einer großen Vielzahl von Schneid- oder Schleifprodukten verwendet werden, z.B. von Bearbeitungswerkzeugen, Bearbeitungsscheiben, Sägeblättern, Schleifscheiben, Schleifscheibensegmenten, entweder mit einer einzigen oder mit mehreren Schichten, Sägeblättersegmenten oder Einsätzen, Bohrschneiden, Werkzeugen zum Fräsen, Bohren, Drehen, Ansenken, von Werkzeugen mit einem oder mit mehreren Punkten, von Werkzeugen zum Abschrägen und zum Ätzen sowie zu Drähten und anderen Sägen und allen anderen Arten von Werkzeugen zum Ziehschleifen, Feinschleifen, Schneiden und Schleifen. Diese Produkte können auch zur Herstellung von Maschinen für optische Linsen oder Knopfeinsätze verwendet werden.

Die Schutzmetallschicht kann aus beliebigen metallischen Bindematerialien bestehen, die durch Galvanisierung oder durch stromlose Abscheidung, im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht werden können. Solche sind z.B. Nickel, Kupfer, Eisen, Zink, Zinn, Silber, Gold, Cadmium oder Kobalt bzw. deren Legierungen und deren Gemische.

Geeignete Lötmaterialien sind z.B. Kupferbronze, Kupfer-Silber-Legierungen, Kupfer-Beryllium-Legierungen, Kupfer-Zink-Legierungen und alle anderen metallurgischen Lötmaterialien, die an der Schutzschicht oder an der Schicht aus dem Übergangsmetall, wenn die metallische Schutzschicht weggelassen wird, anhaften können.

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Claims

Pat entansprüehe

1. Beschichteter Diamant zum Schneiden, Schleifen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einem einzelnen Diamantteilchen besteht, das über seine gesamte Oberfläche eine dünne zusammenhängende Schicht mit einer im wesentlichen gleichförmigen Stärke aus einem Übergangsmetall, das im wesentlichen aus der Gruppe Titan oder Zirkon oder deren Gemischen ausgewählt ist, trägt, wodurch ein einzelner, einheitlicher, zusammengesetzter Körper mit einer hochfesten Bindung an der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Diamantteilchen gebildet wird, die der hohen Cohäsionsbindung eines Metall -Car bidgefüges entspricht und wobei die äußere Oberfläche des zusammengesetzten Körpers nicht carbid!ert ist.

2. Beschichteter Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich noch eine oder mehr vollständig überlagernde Schichten eines weniger oxydierbaren Materials trägt.

3. Beschichteter Diamant nach Anspnch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weniger oxydierbare Material ein weniger oxydierbares Metall, wie Nickel oder Kupfer ist.

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4. Beschichteter Diamant nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das weniger oxydierbare Metall in situ an die Schicht aus dem Übergangsmetall angeschmolzen ist.

5· Beschichteter Diamant nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß an das Metall kleine Haare, Pasern oder Fäden aus Keramik, Glas oder Aluminiumoxyd angeheftet sind.

6. Beschichteter Diamant nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß an das Metall eine Schicht aus Teilchen aus schwammformigem Eisen angeheftet ist.

7. Beschichteter Diamant nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das weniger oxydierende Material aus zwei oder mehreren vollständig überdeckenden Schichten aus keramischem Material besteht.

8. Beschichteter Diamant nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das weniger oxydierende Material aus einer oder mehreren vollständig überlagernden Schichten aus einem harzartigen Material besteht.

9. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten

Diamanten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche eines

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einzelnen Diamantteilchens eine Schicht aus pulverförmigen Übergangsmetallen der Gruppe Titan und Zirkon,sowie deren Hydride bzw. von Gemischen daraus, mechanisch aufbringt, die Teilchen und die Schicht auf eine Temperatur von mindestens 250 C in einer nichtoxydlerenden Atmosphäre erhitzt, um das ganze Teilchen mit einer dünnen kontinuierlichen Schicht des Übergangsmetalls zu überziehen und um die Schicht mtt der Oberfläche des Diamanten zu.verbinden und daß man das beschichtete Teilchen in der nichtoxydierenden Atmosphäre abkühlt und gegebenenfalls ein oder mehrere vollständig überlagernde Schichten aus einem verschiedenen, weniger oxydierenden Material aufbringt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Schicht im wesentlichen aus Titan und Titanhydrid besteht und daß das Teilchen und

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die Schicht bei einem Minimaldruck von 10 mm Hg mindestens 10 Minuten auf eine Temperatur von 350 bis 1000⁰C, vorzugsweise 85Ο bis 9oo°C erhitzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man durch elektrolytisches oder stromloses Abscheiden, oder durch Aufbringen im Vakuum eine oder mehrere Schichten aus einem weniger oxydierbaren Metall, wie Nickel oder Kupfer, aufbringt .

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch . g e k e η η zeichnet, daß man die eine oder die mehreren Schichten aus dem weniger oxydierbaren Metall in situ auf die Schicht aus dem Übergangsmetall aufschmilzt.

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Ij5. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man der Plattierungslösung kleine Haare, Pasern oder Fäden aus Keramik, Glas oder Aluminiumoxyd zusetzt und an die Schicht aus dem weniger oxydierbaren Metall anhaftet.

14. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch

gekennzeichnet, daß man auf die Schicht aus dem Übergangsmetall eine oder mehrere vollständig überlagernde Schichten aus gepulvertem keramischem oder harzartigem Material aufbringt und daß man diese glasiert oder heiß verpreßt.

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