DE2059371A1

DE2059371A1 - Coating diamond grains with metal (carbide layers - from solid metal/halogen atmosphere or volatile metal cpds

Info

Publication number: DE2059371A1
Application number: DE19702059371
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl-Chem Dr Nickl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1972-06-08

Abstract

Natural or synthetic diamond grains are contacted in the dry state, with agitation, with B or Si or one or more transition metals in an opt. diluted halogen contg. atmosphere or alone in an atmosphere of a B or Si halide or hydride or transition metal halide or other volatile transition metal cpds. esp. carbonyls at 0.01-1.5 atm. for 1- several hundred min. depending on required thickness at 400-1100 degrees C. A carbide and/or metal layer is formed on the grains, the coating atmosphere being evacuated and the grains cooled under vacuum or inert gas. When grains used in synthetic resin bound abrasive sheets they bind well to the resin and heat conduction is improved.

Description

Verfahren zur Beschiohtung von Diamanten Bei der Verwendung von Diamanten in kunsthrzgebundenen Schleifscheiben ist es von Vorteil, metallüberzogene Diamanten einzusetzen. Die wesentlichen Vorteile sind gegeben durch die günstigere Haftung zwischen Metall und Kunstharz und die erhdhte Wärmespeicherung bzw. Wärmeableitung und durch den Zusammenhalt gebrochener Diamantkörner durch den Metallüberzug. Schwierigkeiten bereitet Jedoch nach wie vor die Haftung des Metalls auf den Diamantkörnern. Procedure for the coating of diamonds When using diamonds in resin-bonded grinding wheels it is advantageous to use metal-coated diamonds to use. The main advantages are given by the more favorable adhesion between metal and synthetic resin and the increased heat storage or heat dissipation and broken diamond grains held together by the metal coating. trouble However, it still prepares the metal to adhere to the diamond grains.

Ein nicht völlig mit dem Diamanten allaeitig verbundener Metallüberzug vermindert die o.g. Vorteile.A metal coating not fully connected to the diamond on all sides reduces the above-mentioned advantages.

Diese Nachteile werden bei natürlichen oder synthetischen Diamanten vermieden, wenn die völlig trockenen Körner berührungsfrei zusammen mit Bor oder Silicium oder einem oder mehreren Uebergangsmetallen in reiner oder verdünnter halogenhaltiger atmosphäre oder in einer Atmosphäre aus einem Halogenid oder Hydrid des Bors bzw. Siliciums oder einem Halogenid eines Uebergangsmetalles oder einer anderen leichtflüchtigen Verbindung der Uebergangsmetalle mit einem Gesamtdruck von 0,01 bis ca. 1,5 atm ein bis mehrere hundert Minuten auf ca. 400 - ca. 11000 erhitzt werden, wobei ein Carbid und/oder eine Metallschicht auf dem Diamanten erzeugt wird, die halogenhaltig8 Atmosphäre bei der Beschichtungstemperatur abgesaugt oder durch ein Neutralgas verdrängt wird, und die beschichteten Diamanten unter Vakuum oder Neutralgas erkalten gelassen werden.These disadvantages are found with natural or synthetic diamonds avoided when the completely dry grains are in contact with boron or Silicon or one or more transition metals in pure or dilute halogen-containing atmosphere or in an atmosphere of a halide or hydride of boron or Silicon or a halide of a transition metal or another highly volatile Connection of the transition metals with a total pressure of 0.01 to approx. 1.5 atm one to several hundred minutes to about 400 - about 11000 are heated, with a Carbide and / or a metal layer on the diamond that contains halogens8 Atmosphere sucked off at the coating temperature or displaced by a neutral gas and the coated diamonds are allowed to cool under vacuum or neutral gas will.

Der wesentliche Vorteil dieser Art der Umhüllung besteht darin, dap das umhüllende Material mit den Diamantkörnern atomar verzahnt und dadurch eine außerordentliche festhaftende Umhüllung entsteht.The main advantage of this type of wrapping is that dap the enveloping material with the diamond grains interlocked atomically and thereby a Extraordinary, firmly adhering envelope is created.

Die Verzahnung kann bw. über eine Carbidbildung erfolgen.The gearing can bw. take place via a carbide formation.

Dabei ist ferner wesentlich, dat3 die Carbidsc0kicht auperordentlich dünn sein kann, d.h. sie kann im Bereich von einigen Å liegen. Das Verfahren erlaubt aber auch Umhüllungen bis zu einer Stärke von ca. 1 mm. Die Umhüllung kann in ihrer Wirkung verstärkt werden, wenn eine weitere Umhüllung mit Nickel, Kupfer oder anderen Metallen in bekannter Weise elektrolytisch erfolgt. Dabei ist wiederum von Vorteil, dap die mit dem vorliegenden Verfahren aufgebrachte Umhüllung stets eine höhere Leitfähigkeit als die Diamantkörner besitzt. Dadurch ist eine homogene und allseitige elektrolytische Umhüllung möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auch als Vorstufe zur elektrolytischen Umhüllung mit Metallen dienen.It is also essential that the carbide level is extraordinary can be thin, i.e. it can be in the range of a few Å. The procedure allows but also coverings up to a thickness of approx. 1 mm. The wrapper can be in their Effect can be increased if a further coating with nickel, copper or other Metals takes place electrolytically in a known manner. Again, it is advantageous dap the coating applied with the present method always has a higher one Has conductivity than the diamond grains. This is a homogeneous and all-round electrolytic coating possible. The method according to the invention can thus also serve as a preliminary stage to the electrolytic coating with metals.

Wenn die spezielle Herstellung der Schleifwerkzeuge bzw.If the special manufacture of the grinding tools resp.

Schleifscheiben die Umhüllung mit einer reaktiven Gasphase nicht erlaubt, so eignet sich für eine atomare Verzahnung zwischen Diamant und Ueberzug, das Aufdampfen von Metallen im Hochvakuum zwischen 10 4 bis 10 9 Torr. Um eine optimale Verzahnung bzw. Haftung zu erreichen, ist es vorteilhaft, zuerst ein reaktives Metall aufzudampfen, bw. ein Uebergangsmetall der IVB-VIB-Gruppe oder Eisen, Kobalt und/ oder Nickel und dann eine weitere Schicht aus Kupfer oder Nickel. Eine weitere Metallschicht kann in bekannter Weise elektrolytisch erzeugt werden.Grinding wheels coated with a reactive gas phase are not allowed, vapor deposition is suitable for atomic interlocking between diamond and coating of metals in a high vacuum between 10 4 to 10 9 Torr. To achieve optimal intermeshing or to achieve adhesion, it is advantageous to first vaporize a reactive metal, bw. a transition metal of the IVB-VIB group or iron, cobalt and / or nickel and then another layer of copper or nickel. Another layer of metal can be generated electrolytically in a known manner.

Die atomare Verzahnung, d.h. Carbidbildung kann gesteigert werden, wenn die auf einer beheizten Unterlage vibrierenden Diamantkörner bei einer Temperatur von 400 - 11000C im Hochvakuum bedampft werden.The atomic interlocking, i.e. carbide formation can be increased, when the diamond grains vibrate on a heated surface at a temperature from 400 - 11000C in a high vacuum.

Werden die Diamantkörner zu einem geeigneten Zeitpunkt der Bedampfung nicht bewegt, so kann auf diese Weise der aufgedampfte Metallfilm die Metallkörner fest mit der Unterlage verbinden. Diese Variante des Verfahrens ermöglicht die kontinuierliche Herstellung von metallgebundenen Diamanten.Will the diamond grains at a suitable time of the vapor deposition does not move, in this way the vapor-deposited metal film can remove the metal grains Connect firmly to the base. This variant of the process enables continuous Manufacture of metal bonded diamonds.

Wird als Unterlage ein Material gewählt, das Teil eines Schleifwerkzeuges ist, so ist die kontinuierliche HeLstellung von Schleifwerkzeugen möglich. Als Aufdatnpferllnterlage eignen sich bw. dünne Metallbänder, Kunststoffolien oder Lackschichten. Bei Verwendung einer reaktiven Gasphase ist die gleichzeitige Verbindung von umhüllten Diamantkörnern mit der Unterlage nur dann möglich, wenn als Unterlage ein keramisches Material und/oder Metall benutzt wird. Das Bedampfen geschieht vorteilhafterweise in der Weise, dap das Metall als flüssiger Tropfen, der am gleichen Material hängt, sich oberhalb der Diamantkörner befindet. Den Tropfen erzeugt man vorteilhafterweise durch Erhitzen des hängenden Stabes an seinem unteren Ende. Durch Verändern des Abstandes Metallschmelze-Diamantkörner kann die Aufdampfrate und der Aufdampfwinkel variiert werden. Aber auch bekannte Aufdampfvorrichtungen sind verwendbar.If a material is chosen as the base, it is part of a grinding tool the continuous adjustment of grinding tools is possible. As an update pad suitable bw. thin metal strips, plastic films or layers of paint. Using a reactive gas phase is the simultaneous connection of coated diamond grains Only possible with the base if a ceramic material is used as the base and / or metal is used. The vapor deposition is advantageously carried out in the Way, the metal dap as a liquid drop that hangs on the same material located above the diamond grains. The drop is advantageously produced by heating the hanging rod at its lower end. By changing the Distance molten metal diamond grains can adjust the evaporation rate and the evaporation angle can be varied. However, known vapor deposition devices can also be used.

Die reaktive Gas phase wird durch Einsatz der Halogene Chlor, Brom oder Jod erzeugt. Werner eignen sich die entsprechenden Halogenide von den Elementen, die zur Beschichtung eingesetzt werden, bw. BBr3, TiBr4, SiCl4, SiHCl3, FeBr3, AuCl3, ZrJ4 etc. Die Halogene bzw. Halogenide können allein oder in verdünntem Zustand eingesetzt werden. Das Verfahren ist auch durchlührbar, wenn kein festes Beschichtungsmaterial vorgelegt wird. Dann muf jedoch die reaktive Gasphase aus einem Hydrid des Bors bzw. Siliciums bestehen, bw. Borane oder Silane.The reactive gas phase is created through the use of the halogens chlorine and bromine or iodine. Werner are the corresponding halides of the elements, which are used for coating, bw. BBr3, TiBr4, SiCl4, SiHCl3, FeBr3, AuCl3, ZrJ4 etc. The halogens or halides can be used alone or in a diluted state can be used. The process can also be carried out if there is no solid coating material is presented. Then, however, the reactive gas phase must consist of a hydride of boron or silicon, bw. Boranes or silanes.

Ferner wird die Beschichtung allein mit Halogeniden oder anderen leichtflüchtigen Verbindungen der Uebergangsinetalle erreicht. Dafür eignen sich bevorzugt Carbonyle und/oder Halogencarbonyle. Dies gilt insb. für die Eisenmetalle und Chrom, Molybdän und Wolfram. Bei Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niob und Tantal benutzt man vorteilhafterweise die Perhalogenide. Besonderen Vorteil liefern die Carbonyle, da sie ohne Verdütmunssgas eingesetzt werden können und die Beschichtungsrate (/um/min) allein durch den Oarbonyl-Druck und der Beschichtungstemperatur geregelt werden können. Der weitere Vorteil der Carbonyle liegt in der niederen Beschichtltngstelllperatur, die i.a. bei 400 - 100000 liegt.Furthermore, the coating is made with halides or other volatile materials alone Compounds of the transition metals achieved. Carbonyls are preferred for this and / or halocarbonyls. This applies in particular to ferrous metals and chromium and molybdenum and tungsten. It is advantageous to use titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium and tantalum the perhalides. The carbonyls provide a particular advantage since they do not require any evaporation gas can be used and the coating rate (/ um / min) solely by the carbonyl pressure and the coating temperature can be controlled. The other advantage of the Carbonyls lie in the lower coating temperature, which is generally at 400 - 100,000 lies.

Voraussetzung ist jedoch, dap die Körner vor der Beschichtung stets und in allen hier genannten Fällen bei höherer Temperatur als die Beschichtungstemperatur und bei niedrigerem Druck als dem Beschichtungsdruck entgast werden. Die Carbonyle, Borane und Silane eignen sich auch zur kontinuierlichen Verbindung der Diamantkörner mit der Unterlage. Dies kann in kontinuierlicher Weise geschehen. Je höher der Anteil der Halogenide in der Gasphase, umso schneller erfolgt die Beschichtung, ausgedrückt inum/min. Als günstig erweisen sich ein Ausgangsdruck von 10 - 500 Torr Halogen. Als Verdünnungsgase eignen sich Wasserstoff und/oder Edelgase.The prerequisite, however, is that the grains are always dappered before coating and in all cases mentioned here at a temperature higher than the coating temperature and degassed at a pressure lower than the coating pressure. The carbonyls, Boranes and silanes are also suitable for the continuous connection of the diamond grains with the pad. This can be done in a continuous manner. The higher the proportion of the halides in the gas phase, the faster the coating takes place, expressed inum / min. An outlet pressure of 10-500 Torr halogen has proven to be favorable. Hydrogen and / or noble gases are suitable as dilution gases.

Je höher die Verdünnung, umso langsamer erfolgt die Beschichtung. Mit steigender Beschichtungstemperatur steigt auch die Geschwindigkeit der Beschichtung. Gleichzeitig wächst die Kristallitgrör3e in der Umhüllung. Die tiefste Beschichtungstemperatur liegt bei etwa 000C und die höchste etwa bei l00oC. Die Geschwindigkeit der Beschichtung ist ferner abhängig von dem Beschichtungsmaterial (Bor, Silicium, Uebergangsmetall) und den jeweiligen Diffusionseigenschaften der Komponenten im erzeugten Karbid.The higher the dilution, the slower the coating takes place. As the coating temperature rises, so does the coating speed. At the same time, the crystallite size in the envelope grows. The lowest coating temperature is around 000C and the highest is around 100oC. The speed of the coating is also dependent on the coating material (boron, silicon, transition metal) and the respective diffusion properties of the components in the produced carbide.

Dieses Verfahren besitzt somit eine außerordentliche Variabilität, um die jeweils optimale Umhüllung in Art, Ausdehnung und Qorm Elerstellen zu können.This method therefore has an extraordinary variability, in order to be able to provide the optimal covering in terms of type, extent and quality.

Als material für die Beschichtungsgefä3e eignet sich Quarzglas oder Gefä,e aus Quarzglas, die innen mit Blechen der Uebergangsmetalle ausgekleidet sind, die gleichzeitig zur Beschichtung dienen.Quartz glass is suitable as the material for the coating vessels Vessels made of quartz glass, which are lined on the inside with sheets of transition metals, which also serve for coating.

Um eine allseitige Umhüllung mit einer reaktiven Gasphase zu erreichten, ist es von Vorteil, die Diamantkörner während der Beschichtung langsam zu wenden bzw. umzuwälzen. Dabei genügt es, dat3 die Körner etwa 5 bis 10 mal während der Beschichtungsdauer ihre Auflagepunkte ändern. Dies kann in einfacher Weise durch Vibrieren lassen der Diamantkörner auf ihrer Unterlage erfolgen. Die festen Ausgangsmaterialien für die Beschichtung werden vorteilhafterweise in der Porm von Stücken, Drähten oder Blechen eingesetzt. Ihre Reinheit sollte nicht unter 97% liegen und frei von Sauerstoff, Stickstoff und Schlackebestandteilen sein. Dagegen darf das Ausgangsmaterial für die Beschichtung verwandte Elemente enthalten, bw. darf das Zirkon Hafnium oder das Titan Vanadin enthalten. Als Uebergangsmetalle eignen sich die festen Elemente der IVB-VIB-Gruppe, die Eisenmetalle, d.s. Eisen, Kobalt und Nickel sowie Kupfer, Silber und Gold.In order to achieve an all-round coating with a reactive gas phase, it is an advantage to turn the diamond grains slowly during the coating process or to circulate. It is sufficient to use the grains about 5 to 10 times during the The duration of the coating change their contact points. This can be done in a simple manner Let the diamond grains vibrate on their base. The solid raw materials for coating are advantageously in the form of pieces, Wires or sheets used. Their purity should not be less than 97% and be free of oxygen, nitrogen and slag components. On the other hand, that is allowed Starting material for the coating contain related elements, bw. may that Contain zirconium hafnium or the titanium vanadium. As transition metals are suitable the solid elements of the IVB-VIB group, the ferrous metals, d.s. Iron, cobalt and Nickel as well as copper, silver and gold.

Das Verfahren soll an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden. Dabei wird vor allem auf zwei Möglichkeiten der Erzeugung einer reaktiven Gasphase hingewiesen: l) Einsatz von festem Beschichtungsmaterial + reaktivem Gas 2) Einsatz von reaktivem Gas ohne festem Beschichtungsmaterial Ferner sollen die Beispiele die Bedampfung der Diamantkörner mit Metallen und deren Verbindung mit einer Unterlage zeigen.The procedure will be explained in more detail using a few examples. There are two main ways of generating a reactive gas phase pointed out: l) use of solid coating material + reactive gas 2) use of reactive gas without solid coating material Furthermore, the examples the vapor deposition of the diamond grains with metals and their connection with a base demonstrate.

Beispiel 1: 100 g Diamantkörner mit einem Durchmesser von 0,3 - 0,1 mm werden auf 10 Quarzglastellern mit einem Durchmesser von 50 mm gleichmäpig ausgebreitet. Jeder Teller besitzt 3 dünne Quarzfüße auf der Unterseite, mit denen er auf dem nächsten Teller steht. Der Tellerstop wird in; ein senkrechtes Quarzrohr mit einem lichten Durchmesser von 60 mm eingesetzt, das im unteren jeil etwa 10 g Titanmetall in der Form von Blechstücken enthält. Am unteren Ende ist das Quarzrohr auf ca.Example 1: 100 g diamond grains with a diameter of 0.3-0.1 mm are evenly spread out on 10 quartz glass plates with a diameter of 50 mm. Each plate has 3 thin quartz feet on the underside with which it can be placed on the next plate is ready. The plate stop is in; a perpendicular quartz tube with a inside diameter of 60 mm used, the lower each about 10 g of titanium metal in the form of pieces of sheet metal. At the lower end, the quartz tube is approx.

10 mm verengt und mit einem entsprechenden Quarzrohr verlängert. Am oberen Ende ist ein vakuumdichter Planflansch aufgesetzt. Die Gesamtlänge des Quarzrohres beträgt 120 cm. Von außen ist das Quarzrohr mit einem etwa 80 cm langen aufklappbaren Rohrofen, der horizontal schnell weggefahren werden kann, umgeben. Der Ofen hat eine konstante Temperaturzone mit einer Länge von ca. 20 cm, in der sich das feste Titan und die Diamantkörner auf den Quarztellern befinden. Die Beschichtung mit Titankarbid erfolgt in folgenden Schritten: 1. Evakuieren bei Zimmertemperatur auf ca. 10 2 Torrwund Aufheizen auf 80000 unter gleichzeitigem Evakuieren auf ca. 10 5 Torr.10 mm narrowed and lengthened with a suitable quartz tube. At the A vacuum-tight flat flange is attached to the upper end. The total length of the quartz tube is 120 cm. From the outside, the quartz tube has a hinged one about 80 cm long Tubular furnace that can be quickly moved away horizontally. The oven has a constant temperature zone with a length of approx. 20 cm in which the solid Titanium and the diamond grains are on the quartz plates. The coating with Titanium carbide takes place in the following steps: 1. Evacuate at room temperature to approx. 10 2 Torrwund heating to 80,000 with simultaneous evacuation to approx. 10 5 torr.

2. Einleiten und Durchleiten eines Gemisches aus 1 Vols Brom und 99 VolX Argon mit einer Geschwindigkeit von 10 Nl/h bei 1 atm. Das Brom-Argon-Gemisch überströmt zuerst das unten liegende und auf 8000C erhitzte Titan, wobei sich niedere Titanbromide bilden. Das so hergestellte reaktive Gasgemisch reagiert dann mit den Diamantkörnern unter Bildung von Titankarbid. Die Beschichtung dauert 50 min und liefert eine außerordentlich festhaftende 10 µm starke Titankarbidschicht. Mit einem Vibrator werden die Diamantkörner alle 10 min für 1 - 2 Sekunden in Bewegung gesetzt.2. Introducing and passing through a mixture of 1 vol of bromine and 99 VolX argon at a rate of 10 Nl / h at 1 atm. The bromine-argon mixture First, it flows over the underlying titanium, which is heated to 8000C, whereby it becomes lower Form titanium bromides. The reactive gas mixture produced in this way then reacts with the Diamond grains with the formation of titanium carbide. The coating takes 50 minutes and provides an extremely firmly adhering 10 µm thick titanium carbide layer. With a Vibrator, the diamond grains are set in motion every 10 minutes for 1 - 2 seconds.

Evakuieren bei 80000 auf ca. 10 b Torr.Evacuate at 80,000 to about 10 b Torr.

4. Entfernen des Ofens und Abkühlen lassen. Schließlich wird belüftet.4. Remove the oven and allow to cool. Finally it is ventilated.

Beispiel 2s Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet. Als Beschichtungsstoff dienten jedoch gesinterte Brocken aus Titankarbid. Das Abzahlen erfolgt bei Normaldruck in Argon, mit dem gleichzeitig die reaktive Gasphase innerhalb von 3 Minuten verdrängt wurde.Example 2s The procedure is as in Example 1. As a coating material However, sintered chunks of titanium carbide were used. Payment is made at normal pressure in argon, which simultaneously displaces the reactive gas phase within 3 minutes became.

Die Beschichtung aus Titankarbid beträgt ca. ) /um.The titanium carbide coating is approx.) / Μm.

Beispiel 3r Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet. Als Beschichtungsmaterial dient stückiges Silicium mit einer Reinheit von 99,90/0.Example 3r The procedure is as in Example 1. As a coating material lump silicon with a purity of 99.90 / 0 is used.

Die reaktive Gasphase (Gesamtdruck ca. 1 Atmosphäre) wird mit einem Gemisch aus 2,5 Vol% SiCl4, 0,01 Vol% SiHCl3 und ca.The reactive gas phase (total pressure approx. 1 atmosphere) is with a Mixture of 2.5 vol% SiCl4, 0.01 vol% SiHCl3 and approx.

97,5 Vol% Argon erzeugt. Die Beschichtung dauert 1 Std. bei 100000, wobei die Quarzteiler mit einem Vibrator alle 20 min einige Sekunden lang in Vibration versetzt werden. Die Beschichtung mit SiC ist außerordentlich dünn und mit freiem Auge nicht sichtbar. Die Diamantkörner zeigen jedoch an einigen Stellen eine irrisierende Oberfläche. Eine derartig dünne Schicht kann als Aktivierung der Diamantaterfläche bezeichnet werden. Die Aktivierung erkennt man bei der elektrolytischen Umhüllung mit Nickel oder Kupfer. Die Diamantkörner zeigen eine erhöhte Leitfähigkeit und lassen sich leichter elektrolytisch beschichten als nicht aktivierte.97.5 vol% argon generated. The coating takes 1 hour at 100,000, vibrating the quartz dividers with a vibrator every 20 min for a few seconds be moved. The coating with SiC is extremely thin and with free Not visible to the eye. However, the diamond grains show an iridescent in some places Surface. Such a thin one Layer can be used as activation of the Diamantaterfläche are designated. The activation can be seen in the electrolytic Coating with nickel or copper. The diamond grains show an increased conductivity and are easier to electrolytically coat than non-activated ones.

Beispiel 4: Es wird wie in Beispiel 3 gearbeitet, wobei jedoch kein freies Silicium eingesetzt wird. Die reaktive Gasphase besteht nur aus 100 Torr SiH4. Sie wird in die evakuierte auf 80000 gehaltene Beschichtungsapparatur eingelassen.Example 4: The procedure is as in Example 3, but no free silicon is used. The reactive gas phase consists of only 100 torr SiH4. It is let into the evacuated coating apparatus kept at 80,000.

Die Beschichtungsdauer beträgt 80 min. Dann wird evakuiert und gleichzeitig auf 10000C erhitzt und weitere lO Minuten gewartet. Es entsteht ein etwa 2,5 /um starker Silicium film auf den Diamantkörnern.The coating time is 80 minutes, followed by evacuation and at the same time heated to 10000C and waited a further 10 minutes. The result is an approximately 2.5 / um strong silicon film on the diamond grains.

Beispiel 5: Es wird wie in Beispiel 4 gearbeitet, wobei an Stelle des SiH4 ca. 300 Torr TiCl4 benutzt werden. Es bildet sich ein außerordentlich gut haftender TiC-Titanüberzug (~ 1 µm), der anschließend mit 20 µm Nickel und 100 µm Chrom elektrolytisch verstärkt wird.Example 5: The procedure is as in Example 4, but instead of of the SiH4 approx. 300 Torr TiCl4 can be used. It forms an extraordinarily well Adhesive TiC titanium coating (~ 1 µm), which is then coated with 20 µm nickel and 100 µm Chromium is reinforced electrolytically.

Beispiel b: Es wird wie in Beispiel 4 gearbeitet, wobei ein Gemisch aus 100 Torr B2H6 und 10 Torr BCl3 benutzt werden. Innerhalb von 50 min bildet sich ein festhaftender 15 µm starker Ueberzug aus Borcarbid und Bor. Dieser Ueberzug wird ansculie,send mit einem Eisen-Nickel-Ueberzug von 150 /um versehen. Dazu wird ein molares Gemisch aus Eisen und Nickelcarbonyl ( lßl und 150 Torr Gesamtdruck) benutzt, das bei tjO0°C innerhalb von 30 min zersetzt wird.Example b: The procedure is as in Example 4, with a mixture of 100 torr B2H6 and 10 torr BCl3 can be used. Forms within 50 minutes a firmly adhering 15 µm thick coating made of boron carbide and boron. This coating ansculie, send is provided with an iron-nickel coating of 150 μm. This will be a molar mixture of iron and nickel carbonyl (lßl and 150 Torr total pressure) used, which is decomposed within 30 min at tjO0 ° C.

Beispiel 7: Es wird wie in Beispiel 6 gearbeitet, wobei die Beschichtung mit Borcarbid unterbleibt. Die Beschichtung erfolgt zuerst 5 min bei 500°C mit 50 Torr Nickelcarbonyl (Ni(CO)4) und anschliepend mit 50 Torr Wolframcarbonyl (W(CO)) bei 8000C innerhalb von 60 min. Die Schichtdicke beträgt ca.Example 7: The procedure is as in Example 6, except that the coating with boron carbide is omitted. The coating is first applied for 5 min at 500 ° C. with 50 Torr nickel carbonyl (Ni (CO) 4) and afterwards with 50 torr of tungsten carbonyl (W (CO)) at 8000C within 60 minutes. The layer thickness is approx.

00 um. Sie wird durch elektrolytisches Niederschlagen von Chrom auf ca. 400 /um verstärkt.00 at. It is made up by electrolytic deposition of chromium approx. 400 / um reinforced.

Beispiel 8: Bei der Beschichtung mit Wolframkarbid wird wie in Beispiel 2 gearbeitet, wobei stückiges Wolfram eingesetzt wird und ein Gemisch aus 1 VolX Brom in Argon bei einem Gesamtdruck von 1 atm als reaktives Ausgangsgemisch dient.Example 8: The coating with tungsten carbide is as in example 2 worked, with lumpy tungsten being used and a mixture of 1 VolX Bromine in argon at a total pressure of 1 atm serves as the reactive starting mixture.

Es ist jedoch notwendig, die Temperatur des Wolframs (60000) niedriger zu halten als die der Diamantkörner (10000C).However, it is necessary to lower the temperature of the tungsten (60000) than that of diamond grains (10000C).

Innerhalb von ca. 3 Std. entsteht eine etwa 5 /um starke Wolframkarbidschicht, die nach aupen hin von einer etwa 7 /um starken Wolframschicht umgeben ist.Within approx. 3 hours a layer of tungsten carbide about 5 μm thick is created, which is surrounded by an approximately 7 / µm thick layer of tungsten.

AulSerordentlich dünne Schichten (~ l /um) lassen sich in wenigen Minuten erzeugen, wenn bei einem Gesamtdruck von etwa 70 - 100 Torr und ohne Verdünnungsgas gearbeitet wird.Extremely thin layers (~ 1 / um) can be applied in just a few Generate minutes when at about 70-100 torr total pressure and with no diluent gas is being worked on.

Auger der in Beispiel 1 genannten Beschichtungsapparatur, die eine chargenweise Beschichtung erlaubt, läßt sich das Verfahren auch kontinuierlich in der Weise durchführen, dap mit Hilfe der reaktiven Gasphase und den Diamantkörnern eine Wirbelschicht bei einem Druck von 1 - 1,5 atm erzeugt wird. In diesem Falle ist i.a. stets ein Verdünnungsgas wie Wasserstoff und/oder Edelgas notwendig. Das Gasgemisch kann, wenn erforderlich, in Kreislauf geführt werden. In diese von außen beheizte Wirbelschicht können von oben unbeschichtete Diamantkörner eingetragen werden und unten am Boden der Wirbelschicht die beschichteten Körner abgeführt werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders dann, wenn Karbidschichten oder Metallschichten aufgebracht werden sollen, die eine Dicke von etwa 1000 - 10000 Å besitzen sollen und keine festen Beschichtungsmaterialien benutzt werden sollen. Derartig dünne Umhüllungen sind besonders geeignet als Vorstufe für die bekannte elektrolytische Umhüllung mit reinen Metallen. Diese Arbeitsweise ist auch zur Darstellung von Mehrfachschichten geeignet.Auger the coating apparatus mentioned in Example 1, which has a Batch coating allowed, the process can also be carried out continuously the way to perform dap with the help of the reactive gas phase and the diamond grains a fluidized bed is generated at a pressure of 1 - 1.5 atm. In this case is generally a diluent gas such as hydrogen and / or noble gas is always necessary. That If necessary, the gas mixture can be circulated. In this from the outside heated fluidized bed can introduce uncoated diamond grains from above and the coated grains are discharged at the bottom of the fluidized bed. This method is particularly suitable when there are carbide layers or metal layers should be applied, which should have a thickness of about 1000 - 10000 Å and no solid coating materials should be used. Such thin Casings are particularly suitable as a preliminary stage for the well-known electrolytic Covering with pure metals. This way of working is also used to represent multiple layers suitable.

Beispiel 9s Die Wirbelschicht besteht aus Diamantkörnern mit einem Durchmesser von 0,01 - O,l /um in einem von außen auf 1000 - 105000 beheizten Quarzrohr mit einem Durchmesser von 100 mm. Das einströmende Gas (Gesamtdruck 1 Atmosphäre) besteht in den ersten fünf Minuten aus 1 Vol% TiCl4 in Wasserstoff, dem dann 1 Vols% CCl4 für weitere 10 Minuten zugesetzt werden. Es entsteht eine außerordentlich guthaftende Schtoht aus 18 /um Titancarbid.Example 9s The fluidized bed consists of diamond grains with a Diameter of 0.01 - 0.1 l / µm in a quartz tube heated from the outside to 1000 - 105000 with a diameter of 100 mm. The incoming gas (total pressure 1 atmosphere) consists in the first five minutes of 1 vol% TiCl4 in hydrogen, which is then 1 vols% CCl4 can be added for a further 10 minutes. The result is an extremely well-adhering one Schtoht made of 18 / um titanium carbide.

Beispiel 101 Die Diamantkörner (91 0,01 - 0,1 /um) befinden sich auf einem kontinuierlichen waagrecht laufenden Kupferband (10 x 0,01 mm) und werden im Hochvakuum bei lO Torr mit Vanadin bedampft. Das Vanadin hängt als gesinterter Stab (» 8 mm) senkrecht über den Diamantkdrnern und wird an seinem unteren Ende mit 1 NHz induktiv zum Schmelzen gebracht. Der hängende Vanadintropfen hat von den Diamantkörnern einen Abstand von ca, 50 # mm. Das Band läuft mit einer Geschwindigkeit von 1,5 cm/sec unter dem Vanadintropfen vorbei, wobei gleichzeitig die Diamantkörner leicht vibrieren. Dann wird ohne Vibration mit Nickel und schließlich mit Kupfer bedampft. Das Band durchläuft schließlich eine 100 mm lange Heizkammer mit p00°C. Mit Hilfe eines Laserstrahles wird das Band senkrecht zur Laufrichtung in Stücke von 1 cm zerschnitten. Die gesamte aufgedampfte Schicht beträgt ca. 10 µm und verbindet die Diamantkörner mit dem Kupferband.Example 101 The diamond grains (91 0.01-0.1 µm) are on top a continuous, horizontally running copper tape (10 x 0.01 mm) and become vaporized with vanadium in a high vacuum at 10 Torr. The vanadium hangs as a sintered one Rod (»8 mm) vertically above the diamond grains and is at its lower end inductively melted at 1 NHz. The hanging vanadium drop has from the Diamond grains a distance of approx. 50 # mm. The belt runs at one speed of 1.5 cm / sec under the vanadium drop, at the same time the diamond grains vibrate slightly. Then without vibration with nickel and finally with copper steamed. The belt finally runs through a 100 mm long heating chamber at p00 ° C. With the help of a laser beam, the tape is cut into pieces perpendicular to the direction of travel cut by 1 cm. The entire vapor-deposited layer is approx. 10 µm and connects the diamond grains with the copper band.

Beispiel 11: Es wird wie in Beispiel 10 gearbeitet und nur eine Kupferschicht von ca. 0,5 /um auf einem Wolframband aufgedampft.Example 11: The procedure is as in Example 10 and only one copper layer of approx. 0.5 / µm vapor-deposited on a tungsten tape.

Das Band wird dann nach passieren einer Schleupenkammer unmittelbar elektrolytisch auf ca. 0,2 mm verstärkt. Die Diamantkörner sind so völlig in Kupfer eingebettet.The tape is then passed through a lock chamber immediately Electrolytically reinforced to approx. 0.2 mm. The diamond grains are so completely in copper embedded.

Beim Aufdampfen ist von Vorteil, die Diamantkörner und die Unterlage ausreichend auszuheizen.When vapor deposition, it is advantageous to use the diamond grains and the base to bake out sufficiently.

Claims

EXPECTATIONS

Claim method for wrapping natural and synthetic Diamonds characterized with metallic substances, dap the completely dry Diamond grains contact-free together with boron or silicon or one or more Transition metals in a pure or dilute, halogen-containing atmosphere or alone in an atmosphere of a halide or hydride of boron or silicon or a halide of a transition metal or another volatile compound of the transition metals with a total pressure of approx. 0.01 - approx. 1.5 atm, depending on the desired Thickness of the casing heated to 4000C - approx. 11000C for one to several hundred minutes being produced, a carbide and / or a metal layer being produced on the diamond grains the coating atmosphere is sucked off at the coating temperature and the diamonds are allowed to cool under vacuum or neutral gas.

Claim 2 method according to claim 1, characterized in that the reactive gas phase by using the solid coating materials provided and the halogens bromine, chlorine or iodine or a corresponding halide of Boron or silicon or a halide of the transition metals alone or diluted is generated with a neutral gas, claim 3, method according to claim 1, characterized characterized, the reactive gas phase only consists of a borane or silane or a or more carbonyls of the transition metals is produced, with no solid coating materials to be used.

Claim 4 The method according to Claim 1, characterized in that da3 the reactive gas phase from a volatile halide der Transition metals and no solid coating materials are used.

Claim 5 Method according to Claims 1 to 4, characterized in that because hydrogen and / or noble gases are used as diluent gas.

Claim 6 Method according to Claim 1, characterized in that the coating vessels are made of quartz glass.

Claim 7 Method according to Claims 1 and 6, characterized in that that the coating vessels made of quartz glass with sheets of that transition metal are lined, which is located in the cladding layer.

Claim 8, method according to claim 1, characterized in that dap as coating material the solid transition metals titanium, zirconium, hafnium, vanadium, Niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten or iron, cobalt, nickel or copper, silver, Gold can be used.

Claim 9 method for wrapping natural and sjynthetic diamonds with metallic: 3 substances, characterized as the sheath in a high vacuum at 10 4 - 10 9 Torr at Z.T. or at elevated temperature by vapor deposition is produced by metals.

Claim 10 Method according to Claims 1 and 9, characterized in that dap circulates the diamond grains continuously or periodically during the coating will. Claim 11 Method according to Claims 1 - 9, characterized in that because the diamond grains before the coating at a higher temperature than the coating temperature be baked out.

Claim 12 Method according to Claims 1 - 9 and 11, characterized in that that the pressure when heating the diamond grains before coating is lower than the total pressure during coating.

Claim 13, method according to claims 1 and 9, characterized in that that the casing has a thickness of approx. 102-107 A.

Claim 14, method according to claims 1 and 9, characterized in that that the coated diamond grains subsequently electrolytically in a known manner be encased with a metal.