Высокопрочные шлифовальные порошки серии ABN, PremaDia; микропорошки

Введение

    Кубический нитрид бора (КНБ или CBN) – второй по прочности материал, более прочный только алмаз. КНБ синтезируется из гексагонального нитрида бора при условиях, схожих с синтезом алмаза из графита.

От абразивных материалов ожидают высокой твердости, стабильной абразивной способности, прочности, нереогентоспособности к химическому воздействию и температурной стойкости, когда режущие свойства материала сохраняются в процессе применения. По сравнению с традиционными абразивами, такими как карбид кремния и оксид алюминия, КНБ обладает намного более высокими абразивными качествами. А тот факт, что КНБ не утрачивает своих свойств при высокой температуре и химическом воздействии, позволяет использовать его для обработки металлов и сплавов, где другие абразивные материалы подходят не очень (De Beers предлагает специальную, полную алмазную серию PremaDia для обработки именно не металлических материалов).

 Одно из самых важных физических свойств абразивов - это твердость. Многие материалы теряют это качество при повышении температуры. По сравнению с другими абразивами, основное преимущество КНБ состоит в том, что, обладая высокой твердостью в обычных условиях, он сохраняет это свойство при нагревании.

 

 

Для того, чтобы потребитель имел оптимальный выбор инструмента для особого применения, компания Element Six предлагает новый ряд порошков на основе абразивного нитрида бора, состоящий из четырех видов продуктов: ABN200, ABN300, ABN600 и ABN800. Каждый из которых обладает различной прочностью зерна, определенным уровнем термостойкости, своей кристаллической морфологией и формой.

Для сверлению, точения и финишной полировки таких твердых, металлизированных материалов как, например, высоколегированная сталь, чугун, нержавеющая сталь и др. серия порошков ABN показывает высокие результаты по сравнению с традиционными абразивными материалами.

Обычно, абразивы на основе КНБ используются в производстве инструмента для резки и заточки инструмента из быстрорежущих сталей. Оставаясь основным абразивным материалом для производства вышеуказанных инструментов, КНБ также прочно завоевывает позиции в инженерной, атомной и космической индустрии. В этих отраслях современной промышленности используются органические и металлические типы связок, и серия ABN предоставляет широкие возможности для выбора.

Среднее значение прочности частиц является решающим фактором для производителя инструмента при выборе абразивного материала. ABN200 и ABN300 обладают схожими прочностными характеристиками, но их кристаллическая морфология различна. В процессе применения оба продукта сохраняют высокие режущие свойства материала. Однако, фрагменты, откалывающиеся от кристаллов ABN200, несколько крупнее, чем у ABN300.

ABN600 и ABN800 обладают схожими прочностными характеристиками, но разной кристаллической морфологией. Так же как ABN, большинство материалов на основе КБН в процессе применения показывают лишь небольшое изменение прочности при повышении температуры. А ABN800, напротив, обладает высокой температурной стойкостью и даже при нагревании до 1100°С прочность порошка практически не изменяется.

ABN

В чистом виде абразивные материалы типа ABN используются преимущественно в керамических, гальванизированных и металлических связках.

Данный продукт представлен полным рядом размеров зерна (по стандартам FEРA/ANSI) от FEРA В181 до В46 или от 80/100 до 325/400 US mesh.

ABN200		ABN600
ABN300		ABN800

ABN200 состоит из темных, рыхлых частиц неправильной формы. Его прочность, термостойкость и высокие режущие характеристики  позволяют использовать данный продукт для различных связок. Зерна ABN300 имеют более светлый цвет, они рыхлые и неправильной формы. Сравнимый по прочности с ABN200, ABN300 имеет несколько отличную морфологию кристалла, а следовательно, и другую хрупкость. Кроме того, особенность поверхности зерен позволяет использовать его в гальванических металлических связках и инструментах, требующих высоких режущих свойств.

ABN600 представлен темными зернами с четкой формой и высокой прочностью. Прежде всего, он применяется в гальванических, металлических связках, , а также в инструменте, где необходима высокая прочность.

ABN800 – это темный, прочный и термостойкий абразив. Кристаллы острые, угловатой формы, преимущественно тетраэдры. Уникальная комбинация свойств кристалла делает возможным использование данного порошка в различных видах связок. Термостойкость материала позволяет избежать изменения прочности при нагревании.

В подавляющем большинстве инструмента на органических связках используется металлизированный абразивный порошок ABN. Компания De Beers предлагает ABN, покрытый никелем 60% концентрации. В наличии имеются такие стандартные марки как ABN260, ABN360, ABN860. Дополнительно на ABN600 возможно тонкое титановое покрытие, такой продукт имеет маркировку ABN615.

ABN260		ABN615
ABN360		ABN860

ABN260 представляет собой ABN200, покрытый никелем (вес которого составляет 60% от общей массы), что делает его пригодным для использования в органических связках. Благодаря особенностям поверхности, форме частиц и методике, применяемой при покрытии никелем, между зерном и никелем возникает прочная связь, что, в свою очередь, обеспечивает высокую износоустойчивость связки. ABN260 подходит как для сухого сверления, так и для сверления с использованием охлаждающей жидкости.

ABN360 представляет собой ABN300, покрытый никелем (вес которого составляет 60% от общей массы), что делает его пригодным для использования в стандартных и специальных органических связках, где прочность зерен ABN300 в сочетании с их хрупкостью обеспечивает качество.

ABN615 – это ABN600, покрытый титаном, что обеспечивает термостойкость и химическую инертность частиц. Но данная технология не придает прочности материалу. Хотя в некоторых видах связок покрытие, защищающее частицы кубонита от химического воздействия, позволяет придать связке износоустойчивость.

ABN860 представляет собой покрытые никелем частицы ABN800. Сочетание высоких режущих свойств и прочности продукта делает его идеальным для применения в абразивных связках.

Морфология кристалла

Морфологическая структура кристалла алмаза и кубического нитрида бора похожи между собой, т.к. каждый атом в этой структуре связан с четырьмя другими под углом в 109°28.

В алмазе каждый атом углерода образует ковалентную связь с четырьмя другими атомами углерода.

Что касается кубического нитрида бора, то в нем так же преобладает ковалентная связь. Но т.к. атомы бора и азота отличаются, следует также отметить наличие ионной связи. В кристаллах кубического нитрида бора каждый атом азота связан с четырьмя атомами бора, и, в свою очередь, каждый атом бора образует связь с четырьмя атомами азота.

Много лет компания De Beers пользовалась простой системой для идентификации кристалла и описания морфологии алмаза и кубического нитрида бора. Данная система основывается лишь на характеристиках кристалла, а не на его физической форме. Но, как известно на эти показатели оказывают влияние различные факторы, в том числе химическая среда, давление и температура в процессе синтеза.

Многочисленные научные исследования позволили служащим компании сделать вывод, что кристаллы различного внешнего вида имеют разные свойства, такие как твердость, износоустойчивость и другие. И с другой стороны, способность алмазов к адсорбции ведет к их взаимодействию с металлами и карбидами. Кроме того, синтетические алмазы различного вида содержат примеси, которые так же влияют на их физические и химические свойства.

Кристаллография

Для определения положения плоскостей и направлений в кристаллических решетках применяют специальные индексы. Плотность заполнения атомами плоских сеток алмаза не одинакова и располагается в следующей последовательности: {111} – {110} – {100}.

Серия алмазных порошков PremaDia

MDA100

CDA-M

Среди продукции компании Element Six выделяют серию Premium Diamond Abrasives (PremaDia), представленную порошками типа MDA100 и типа CDA-M. Применение алмазных абразивов становиться все более и более специфичным и зависит от обрабатываемого материала и качества, которое необходимо получить. Поэтому компания De Beers предлагает широкий выбор продуктов, включая синтетические и натуральные алмазы, с различными характеристиками для применения в металлических, органических, гальванических и оганических связках. По своему качеству вся продукция отвечает ISO900 стандартам.

PDA999		PDA656
PDA989		PDA555
PDA878		PDA545
PDA768		PDA446
PDA665		PDA433
PDA657		PDA321

Оптимальный выбор абразива зависит не только от обрабатываемого материала, но и от условий работы и качества, которое необходимо получить. Основываясь на это необходимо выбирать абразивы определенных типов. Алмазные абразивы, как натуральные, так и синтетические, применяются для обработки неметаллических материалов. По сравнению с традиционными абразивами они обладают рядом преимуществ, а именно: высокой продуктивностью и износоустойчивостью при работе со стеклом, керамикой, твердым сплавом, пластиком, натуральным камнем и другими материалами.

Нижеуказанные диаграммы, где для каждого абразива даны наиболее важные характеристики алмазных частиц, помогают производителям инструмента выбрать оптимальный вариант материала. Каждая характеристика имеет определенное значение, которое соответствует свойствам других частиц в пределах данной серии. Есть три значения, которые характеризуют любой продукт серии PremaDia.

Каждая шкала разбита на несколько частей (от 1до 9). Высокое или низкое значение не говорит, насколько плох или хорош данный продукт. Диаграмма служит лишь для помощи производителю инструмента выбрать продукт, оптимально подходящий для конкретного использования.

Первая шкала (синий цвет) показывает среднее значение прочности порошка при комнатной температуре, т.к. это является определяющим фактором для производителя при выборе материала. Наиболее прочный продукт серии PremaDia – это PDA 999, для которого значение по прочности доходит по шкале до отметки 9, тогда как для других продуктов данного типа этот показатель ниже.

Обычно прочность порошка увеличивается при уменьшении размера зерна. Каждому продукту компании De Beers соответствует определенная прочность, соотносимая с значениями внутри данной марки, т.е. PDA 878 будет прочнее чем PDA768 во всех размерах.

Вторая шкала (красный цвет) показывает прочность частиц, измеряемая при высокой температуре, т.к. прочность материала может уменьшаться при нагревании, например, в процессе производства инструмента или при его использовании.

Любые алмазы вступают в химическую реакцию, если они нагреваются до высоких температур в течение какого-либо времени в присутствии кислорода. Наличие некоторых металлов, например, из VIII группы периодической системы Менделеева (железо, кобальт), увеличивают силу реакции. Кроме того, прочность синтетических алмазов обычно уменьшается при нагревании. Для наиболее прочного продукта серии PremaDia PDA 999 значение по прочности доходит до отметки 9 при нагревании, тогда как для других продуктов данного типа этот показатель ниже. Прочность натуральных алмазов, в отличие от синтетических, не претерпевает значительных изменений при повышении температуры, как, например, у PDA 665.

Третья шкала (зеленый цвет) показывает структуру кристаллов. Необходимо достичь и сохранить оптимальные и постоянные режущие характеристики инструмента, т.к. очень важно, чтобы абразивные частицы изнашивались в соответствии с условиями работы и обрабатываемым материалом. Высоко кристаллические продукты с хорошей внутренней структурой прекрасно сохраняют форму и даже при некотором износе обладают высокими режущими характеристиками. Синтезированные синтетические и натуральные алмазы более неправильные по форме, но имеют острые грани. Серия PremaDia предоставляет широкий выбор продуктов, отвечающий ISO9000 стандарту.

	Тип инструмента
	на гальванической связке	на металлической связке	на органической связке	на керамической связке
PDA 999	+	+
PDA 989	+	+
PDA 878	+	+
PDA 768	+	+
PDA 657	+	+	+
PDA 656	+	+
PDA 446	+	+	+
PDA 665	+	+		+
PDA 555	+	+	+	+
PDA 545		+
PDA 433			+	+
PDA 321			+	+

 

В данной таблице даны характеристики 12 основных продуктов, составляющих серию. Включая натуральные и синтетические алмазы, серия PremaDia представляет как высокопрочные кристаллические материалы, необходимые для большинства операций, так и микропорошки для заточки твердого сплава. Вся продукция представлена в размерах от 80 до 400 mesh.

Микропорошки

Микропорошки производятся компанией De Beers по собственной технологии, гарантирующей, что все частицы порошка внутри одного размера соответствуют стандартам FEPA

Micron ABN300		Micro+MDA
Micron+CDA		Micron+SND

Микропорошок ABN300 производиться путем уменьшения размера частиц ABN300по собственной технологии компании De Beers. Зерна неправильной формы сортируются по отдельным размерам по той же спецификации, что и вся продукция компании De Beers. Потребителям предлагается микропорошок ABN300 различных размеров, которые подбираются индивидуально.

Micro+MDA производиться путем уменьшения размера частиц ABN300по собственной технологии компании De Beers. Частицы данного микропорошка имеют правильную форму, что позволяет достигать высоких абразивных свойств материала. Точный рассев и контроль производиться при помощи микроскопа и соблюдения итехнологии. Потребителям предлагается микропорошок Micro+MDA различных размеров, которые подбираются индивидуально.

Порошок Micron+CDA производится аналогичным MDA способом из органической связки. Но, не смотря на то что, форма частиц Micron+CDA идентична MDA, более рыхлая кристаллическая структура Micron+CDA является прекрасной альтернативой прочного MDA в случае, если необходимо достичь высоких режущих свойств инструмента.

Компания De Beers Industrial Diamond Division готова представить полную номенклатуру микропорошков на основе натуральных, синтетических алмазов, а также на основе кубического нитрида бора. Данные микропорошки сертифицированы по системе ISO9000.

Тот факт, что все сырье, весь процесс производства подвергается тщательному контролю, делает De Beers уникальным поставщиком микропорошков.

По собственным технологиям компания De Beers синтезирует зерна марки Micron+SND желаемой формы с необходимыми режущими характеристиками. Это 100% чистые алмазы и поэтому кристаллы легко раскалываются вдоль плоскости раскола, что обеспечивает высокие режущие свойства материала и увеличивает эффективность их применения в некоторых случаях. Порошки марки Micron+SND представлены во всех размерах.

Абразивные продукты для заточки

US mech	ABN	PremaDia	Electroless nikel - PDA N55, which is a 55% coating by weight. Density is 5.2 g/cc. N30, which is a 30% coating by weight. Density is 4.2 g/cc. Electroless nikel - ABN200, ABN300 and ABN800 60, which is a 60% clading by weight. Density is 5.3 g/cc. Electrolytic nikel - PDA P60, which is a 60% cladding by weight. Density is 5.45 g/cc. Electroless copper - PDA C50, which is a 50% cladding by weight. Density is 4.9 g/cc.
60/70	ABN300
	ABN600
70/80	ABN300
	ABN600
60/80	ABN200
	ABN300
	ABN600
80/100	o	o
100/120	o	o
120/140	o	o
140/170	o	o
170/200	o	o
200/230	o	o
230/270	o	o
270/325	o	o
325/400	o	o

Эквиваленты

Серия PremaDia включает 12 основных, базовых продукта. Многие были разработаны в соответствии с изменяющимися потребностями производителей алмазного инструмента. Однако семь из них представляют собой аналоги продуктов в стандарте 80 US mesh.

Серия PremaDia	Обозначение эквивалента
PDA 989	MDAS
PDA 656	EDC
PDA 665	SNDMB
PDA 321	CDA
PDA 321N55	CDA55N
PDA 321N30	CDA30N
PDA 321C50	CDA50C

Кроме того, PDA 657N55 очень близок по свойствам продукту, имеющему обозначение DXDAMC.

Размер сита

Размер сита US mesh	Размер сита (µm)	Размер сита (µm) по системе ASTME II	Размер сита по системе FEPA
18	1000	1000
			D1001
20	841	850
			D851
25	707	710
			D711
30	595	600
			D601
35	500	500
			D501
40	420	425
			D426
45	354	355
			D356
50	297	300
			D301
60	250	250
			D251
70	210	212
			D213
80	177	180
			D181
100	149	150
			D151
120	125	125
			D126
140	105	106
			D107
170	88	90
			D91
200	74	75
			D76
230	63	63
			D64
270	53	53
			D54
325	44	45
			D46
400	37	38
			D39
500		32
			D33
600		25

Если у Вас возникли вопросы связанные с опубликованным материалом свяжитесь с нашими специалистами:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.   Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.