197776. lajstromszámú szabadalom • Eljárás munkaeszközök előállítására, amelyek felületének legalább egy része szuperkeménységű
197776 A találmány tárgya eljárás munkaeszközök (munkaeszköz részek) előállítására, amelyek felületi rétegének legalább egy része szuperkeménységű (1000 Vickers-nél nagyobb keménységű). Az ilyen felületi keménység (továbbiakban: szuperkeménység) elérhető, ha legalább a munkaeszköznek a felületi (pl. 0,5 pm-t, illetve 0,005 mm-t meghaladó mélységű) rétege — megfelelő eloszlásban — ún. szuperkeménységű szemcséket foglal magában. A szemcse anyaga lehet természetes vagy mesterséges gyémánt, volfram, titán, kobalt karbidjajnak ylegye, alumínium-oxid, általában minden olyan anyag, amelyet a technika szuperkeménységűnek minősít. A szuperkemény felülettel rendelkező munkaeszköz konkrét kialakítása, geometriája, hordozó anyagának minősége, szuperkemény rétegének elhelyezkedése, anyagi összetétele, rétegvastagsága, felületi finomsága a konkrét alkalmazástól függően szerteágazóan variálhat; ilyen felületi réteggel rendelkező munkaeszközt sokféle eltérő munkaműveletnél alkalmazhatunk. Különösen széleskörű az ilyen munkaeszközök alkalmazása — abrazív magatartásuk, illetve élkeménységük hasznosításával, — forgácsoló (csiszolók, fúró, maró, vágó), húzó, esetleg ütő szerszámként; előnyösen alkalmazható ilyen megmunkáló szerszám a profilcsiszolás terén (propilcsiszoló tű); a fogászatban a fogak fúrásához (valójában marásához) szinte kizárólag ilyen felületi rétegű „fúró“-kat alkalmaznak. A szuperkemény felületű munkaeszközök nagyon költségesek, mert — maga a szuperkemény szemcse is többnyire drága alapanyag és — a szemcsék megbízható, felhasználás közben is tartós beágyazása kényes és költséges technológiai folyamat. A találmány szerinti eljárással az utóbb említett technológiai folyamat üzemi feltételeit és hatékonyságát, gazdaságosságát javítjuk meg, de ezzel egyben az alapanyag-költség jelentékeny csökkentését is lehetővé tesszük, mert — az alkalmazható szemcsehalmaz gyakran nincs szűkebb mérettartományra korlátozva, s így — általában a helyben rendelkezésre álló vagy könnyen beszerezhető szemcsekészleteket alkalmazhatjuk, továbbá — felhasználhatjuk ilyen célra a nagy menynyiségben kallódó, eddig nem hasznosított hulladék-készleteket és — adott esetben mellőzhető az előkészítés során felmerülő osztályozó művelet. A szuperkemény felülettel rendelkező szerszámok előállítására sokféle eljárás ismeretes, amelyek legtekintélyesebb családjába tartoznak azok, amelyeknél a szuperkemény felületi réteget úgy alakítjuk ki, hogy a kívánt eloszlásban felvisznek és ideiglenesen rögzítenek szuperkemény szemcséket a szerszám 2 1 végleges alakjához hasonló alakú tartótestre és — egyidejűleg vagy ezt követően — felvisznek a tartótestre olyan kötőanyagot, amely a (már) felvitt szemcsehalmazzal — azt magába ágyazva — összefüggő felületi réteget alkot. A rétegek kialakítására eddig alkalmazott eljárások érzékenyek voltak a szemcseméretre Nagyobb szemcsék esetében a szerszám — fémből vagy egyéb anyagból készült — tartóíestének felületére manipulációs művelettel viszik fel a szemcsehalmazt és azt ideiglenesen többnyire ragasztással rögzítik. Ebben az esetben a szemcsehalmaz térbeli eloszlását viszonylag megbízhatóan lehet befolyásolni, de az orientáció szubjektív és nagyon élőmunka-igényes. Kisebb szemcsék esetében elegyítéssel, nevezetesen megfelelő szuszpenzió előállításával érik el a szemcsék beépülését a galvántechnikával vagy egyéb úton kialakítandó felületi rétegbe. Ebben az esetben reális veszélyt jelent, hogy a szemcsék a beépülés során — pl. diszperziós galvanizálás esetén — elmozdulhatnak, s az ilyen folyamatban külön probléma a megfelelő diszperziós összetétel pontos betartása is, hiszen sokváltozós folyamatot kell kézben tartani, amely függ egyebek között a szuszpenzió stabilitásától, a keveréstől, az áramsűrűségtő', stb. Az is látható, hogy heterogén alapanyagkészletet nem lehet minden esetben előzetes osztályozás nélkül alkalmazni, hiszen a ragasztásos eljárásnál a kis szemcsék nem alkalmazhatók megbízhatóan, a szuszpenziós eljárásnál a kisebb szemcsék alkalmazhatók csak. Osztályozás esetén többnyire csak a rostált anyag egy része alkalmazható. Ezek a körülmények képezik hulladékok újbóli felhasználásánál az egyik fő akadályt. Üjabban a szuperkemény rétegek kialakításához előnyösen erre a célra külön kikészített alapanyagot alkalmaznak. Szintetikus úton előállítanak ún. polikrista lyos gyémánt (PCD) szemcséket. A PCD szemcséket grafit és/vagy gyémánt szemcsék katalizált szintézisével állítják elő, adott esetben az így kapott nyersterméket zsugorítják (szinterelik). Az ilyen szemcsék makroszkopikus felhasználás szempontjából gyakorlatilag izotróp tulajdonsá'gúak, mechanikai tulajdonságaik a kristály-orientációtól nagy mértékben függetlenek. A szintetizált krisztaUitok, de különösen a szintézissel kapott polikrisztallin tömeg, illetve a szintereléssel kapott polikristályos gyémántok mindig tartalmaznak — elsősorban vasporbeli — szenynyezőket, szennyező elemek ötvözeteit, vegyületeit, stb., s ebből eredően az ilyen szemcsék ferromágneses tulajdonságúak. Ilyen eljárásokat ismertetnek pl. az alábbi szabadalmi okmányok: (I) US-3,745,623 (2) US-3,407,445 (3) US-3,831,428 (4) US-4,005,180 (5) US-4,016,736 (6) FR-2,337,583. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
