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EP0090657B1

A method of making abrasive bodies

Abstract

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EP0090657B1, drawing sheet 1
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Expired 30 March 2003, 23.5 years ago.

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13 claims: 13 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of making an abrasive body comprising an abrasive compact, a backing of cemented carbide bonded to the abrasive compact, and a metal-containing substrate bonded to the backing through a bonding layer comprising nickel, copper, cobalt, iron or an alloy containing one or more of these metals, including the steps of:(a) providing a composite abrasive compact comprising an abrasive compact bonded to a cemented carbide backing;(b) depositing a layer of nickel, copper, cobalt, iron or an alloy containing one or more of these metals on a surface of a metal-containing substrate, applying a transverse pressure to the layer, raising the temperature of the layer to a temperature below its melting point and maintaining the pressure and temperature for a period sufficient to enable the layer to bond to the substrate;(c) polishing the exposed surface of the metal layer;(d) bringing the backing and substrate together so that the metal layer contacts a surface of the backing;(e) urging the backing and substrate together by applying a tranverse pressure thereto;(f) raising the temperature of the metal layer to a suitable temperature below its melting point;and(g) maintaining the pressure and temperature for a time sufficient to cause diffusion bonding between the backing and the substrate steps (f) and (g) being carried out in an inert atmosphere. 1. Procédé de fabrication d'un corps abrasif comportant un aggloméré abrasif, un support de carbure cémenté lié à l'agglomeré abrasif, et un substrat contenant un métal et lié au support par l'intermédiaire d'une couche de liaison comprenant du nickel, du cuivre, du cobalt, du fer ou un alliage de l'un ou plusieures des ces métaux, incluant les étapes suivantes: (a) fourniture d'un aggloméré abrasif composite comportant un aggloméré abrasif lié à un support de carbure cémenté;(b) dépôt d'une couche de nickel, cuivre, cobalt, fer ou d'un alliage contenant un ou plusieurs de ces métaux sur une surface du substrat contenant un métal, application d'une pression transversale à cette couche, élévation de la température de la couche à un niveau situé en dessous de son point de fusion et maintien de cette température et de cette pression pendant un laps de temps suffisant pour assurer la liaison de la couche au substrat;(c) polissage de la surface exposée de la couche métallique;(d) mise en contact du support et du substrat de manière que la couche métallique soit en contact avec une surface du support;(e) pressage conjoint du support et du substrat en leur appliquant une pression transversale;(f) élévation de la température de la couche métallique à un niveau convenable situé en dessous de son point de fusion;et(g) maintien de la pression et de la température pendant un temps suffisant pour provoquer la liaison par diffusion du support et du substrat, les étapes (f) et (g) étant effectuées en atmosphère inerte. 1. Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern mit einem Schleif-Compact, einer mit dem Schleif-Compact verbundenen Rückschicht aus Sintercarbid und einem metallhaltigen, mit der Rückschicht durch eine bindende Schicht, die Nickel, Kupfer, Cobalt, Eisen oder eine eines oder mehrere dieser Metalle enthaltende Legierung enthält, verbundenen Substrat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Verbund - Schleif - Compacts aus einem Schleif-Compact, der mit einer Rückschicht aus Sintercarbid verbunden ist;(b) Abscheiden einer Schicht aus Nickel, Kupfer, Cobalt, Eisen oder einer eines oder mehrere dieser Metalle enthaltenden Legierung auf einer Oberfläche des metallhaltigen Substrats, Einwirkenlassen eines transversalen Drucks auf die Schicht, Erhöhen der Temperatur der Schicht auf eine Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes und Aufrechterhalten des Druckes und der Temperatur während einer ausreichenden Zeitspanne, um die Bindung der Schicht an das Substrat zu ermöglichen;(c) Polieren der freiliegenden Oberfläche der Metall-Schicht;(d) Zusammenbringen der Rückschicht und des Substrats, so daß die Metall-Schicht mit der Oberfläche der Rückschicht in Berührung gelangt;(e) zwangsweises Zusammendrücken von Rückschicht und Substrat durch Einwirkenlassen eines transversalen Drucks darauf;(f) Erhöhen der Temperatur der Metall-Schicht auf eine geeignete Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes;und(g) Aufrechterhalten des Druckes und der Temperatur während einer ausreichenden Zeitspanne, um eine Diffusionsverbindung zwischen der Rückschicht und dem Substrat zu bewirken, wobei die Schritte (f) und (g) in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden.
  2. 2
    A method of claim 1 wherein in step (g) the transverse pressure applied to the backing and substrate is in the range 40 to 300 N/mm2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape (g) la pression transversale appliquée au support et au substrat se situe dans la gamme de 40 à 300 N/mm2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (g) der auf die Rückschicht und das Substrat zur Einwirkung gebrachte transversale Druck im Bereich von 40 bis 300 N/mm2 liegt.
  3. 3
    A method of claim 1 or claim 2 wherein in the step (g) the temperature to which the metal layer is raised is in the range 650 to 750°C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que dans l'étape (g) la température à laquelle est élevée la couche métallique se situe dans la gamme de 650°C à 750°C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (g) die erhöhte Temperatur, auf die die Metallschicht gebracht wird, im Bereich von 650°C bis 750°C liegt.
  4. 4
    A method of any one of the claims 1 to 3 wherein in step (g) the pressure and temperature are maintained for a period of 5 to 300 minutes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans l'étape (g) la pression et la température sont maintenues pendant une période de 5 à 300 minutes. 4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (g) der Druck und die Temperatur eine Zeitspanne von 5 bis 300 min aufrechterhalten werden.
  5. 5
    A method of claim 4 wherein the pressure and temperature are maintained for a period of 5 to 35 minutes. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la pression et la température sont maintenues pendant une période de 5 à 35 minutes. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck und die Temperatur eine Zeitspanne von 5 bis 35 min aufrechterhalten werden.
  6. 6
    A method according to any one of claims 1 to 5 wherein the substrate and backing after having been brought together in step (d) are placed in the cavity of an assembly comprising a surround body having a cavity formed therein and an expansion body located in the cavity and having a coefficient of thermal expansion greater than that of the surround body, and the temperature of the assembly raised to the desired temperature of step (f) thereby causing the expansion body to expand and apply the desired transverse pressure of step (e) to the backing and substrate. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le substrat et le support après avoir été mis ensemble dans l'étape (d) sont placés dans la cavité d'un montage comportant un corps d'entourage muni lui même d'une cavité intérieure et un corps de dilatation logé dans celle ci et possédant un coefficient de dilatation thermique plus grand que celui du corps d'entourage, et en ce que la température de montage est élevée au niveau souhaité de l'étape (f) dans le but de provoquer la dilatation du corps de dilatation et permettre l'application dans l'étape (e) de la pression transversale souhaitée au support et au substrat. 6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und die Rückschicht, nachdem sie in Schritt (d) zusammengebracht wurden, in den Hohlraum einer Vorrichtung gebracht werden, die einen Hüllkörper mit einem darin ausgebildeten Hohlraum und einen in dem Hohlraum befindlichen Expansionskörper umfaßt, der einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Hüllkörper gewünschte Temperatur des Schrittes (f) erhöht wird, wodurch bewirkt wird, daß der Expansionskörper sich ausdehnt und den gewünschten transversalen Druck des Schrittes (e) auf die Rückschicht und das Substrat zur Einwirkung bringt.
  7. 7
    A method according to claim 6 wherein the temperature of the assembly is raised by placing it in a furnace. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la température du montage est élevée en le plaçant dans un four. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Vorrichtung dadurch erhöht wird, daß sie in einen Ofen gestellt wird.
  8. 8
    A method according to claim 6 or claim 7 wherein the surround body is made of cemented carbide or a ceramic based on silicon nitride or zirconia. 8. Procédé selon la revendications 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le corps d'entourage est fait en carbure cémenté ou en céramique à base de nitrure de silicium ou de zircone. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkörper aus Sintercarbid oder einer Keramik auf der Basis von Siliciumnitrid oder Zirconiumdioxid besteht.
  9. 9
    A method according to any one of claims 6 to 8 wherein the expansion body is made of Nimonic (RTM). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le corps de dilatation est fait en Nimonic (M.D.). 9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Expansionskörper aus Nimonic (eingetr. Warenzeichen) besteht.
  10. 10
    A method of any one of the preceding claims wherein in step (b) the pressure applied to the metal layer is in the range 1 to 200 N/mm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans l'étape (b) la pression appliquée à la couche métallique se situe dans la gamme de 1 à 200 M/mm2. 10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) der auf die Metall-Schicht zur Einwirkung gebrachte transversale Druck im Bereich von 1 bis 200 N/mm2 liegt.
  11. 11
    A method of any one of the preceding claims wherein in step (b) the temperature to which the metal layer is raised is in the range 700°C to 1100°C. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisé en ce que dans l'étape (b) la température à laquelle la couche métallique est élevée se situe dans la gamme allant de 700°C à 1100°C. 11. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) die erhöhte Temperatur, auf die die Metallschicht gebracht wird, im Bereich von 700°C bis 1100°C liegt.
  12. 12
    A method of any one of the preceding claims wherein in step (b) the pressure and temperature applied to the metal layer are maintained for a period of 5 to 300 minutes. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans l'étape (b) la pression et la temperature appliquées à la couche métallique sont maintenues pendant une période de 5 à 300 minutes. 12. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) der Druck und die Temperatur, die auf die Metallschicht zur Einwirkung gebracht werden, eine Zeitspanne von 5 bis 300 min aufrechterhalten werden.
  13. 13
    A method of any one of the preceding claims wherein in step (b) the pressure and temperature applied to the metal layer are maintained for a period of 5 to 30 minutes. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans l'étape (b) la pression et la température appliquées à la couche métallique sont maintenues pendant une période de 5 à 30 minutes. 13. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) der Druck und did Temperatur, die auf die Metallschicht zur Einwirkung gebracht werden, eine Zeitspanne von 5 bis 35 min aufrechterhalten werden.