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Publication number: BE502777A
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Description


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  PROCEDE DE FABRICATION DE.METAUX DURS FRITTES. 



   Dans la fabrication de métaux durs frittés formés de plusieurs carbures '. point de fusion élevé et de métaux   auxiliaires   par exemple de cobalt, la phase carburée est incorporée le plus souvent sous forme de cris- tal composite ou mixte Pour les métaux durs habituels à base de carbure de titane, le cristal composite carburé est obtenu le plus souvent en mélan- geant le carbure de tungstène et le carbure de titane à   l'état   pulvérulent selon les proportions désirées et en les portant au rouge dans une atmos- phère non oxydanteIl est également connu, pour la fabrication de cristaux composites de carbure de tungstène et de carbure de titane, d'incorporer du.

   tungstène et du titane ou bien des composés ou alliages de ces corps, avec addition de carbone,,  à   un bain métallique en fusion formé de nickel ou de   cobalt.,   puis d'extraire le nickel ou le cobalt à   1-'aide   diacide après   refroi-   dissement du bain   métallique   
On a déjà également proposé de préparer des cristaux composites ou mixtes de carbure de niobium et de tantale pou la fabrication de métaux durs frittés en portant au rouge un mélange pulvérulent de ferro-tantale et de   ferro-niobium   avec du carbone à une température de 1400 à 2000  C dans une at- mosphère non oxydante,

   puis d'isoler ou de séparer à 1-'aide   diacides   le cris- tal composite de tantale et de niobium 
La présente invention concerne un procédé de fabrication de mé- taux durs frittés dont la phase carburée renferme du carbure de tungstène, du carbure de titane et au moins l'un des carbures du   zirconium   du hafnium du tantale, du niobium, du vanadium, du   chrome-,   du molybdène et de l'uranium. 



   Ce procédé consiste   à   préparer tout d'abord un cristal composite carburé primaire formé de carbure de titane et des autres carbures présents dans la phase carburée finale à l'exeception du carbure de   tungstène,   en   mé-   langeant du carbure de titane aux substances de base formant les autres car- 

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 bures dans des proportions convenables et   à   l'état pulvérulent,, et en les portant au rouge à une .température supérieure à 1800 C, après quoi on for- me à partir de ce cristal composite primaire., par mélange avec du carbure de tungstène pulvérulent et le cas échéant par chauffage au rouge entre 1300 et 1800 C, la phase carburée finale à partir de laquelle on peut fa- briquer ensuite d'une manière en soi connue les pièces en métal dur. 



   Le procédé faisant l'objet de l'invention présente avant tout cet avantage que l'on   obtient.,   même lorsqu'on utilise pour la fabrication des carbures primaires des substances de départ passablement impures, des cristaux carburés composites de grande pureté.On peut donc, pour la prépa- ration du cristal composite primaire, utiliser du carbure de titane industriel ne renfermant pas exactement la teneur   stoechiométrique   en carbone fixé sur le titane¯, et qui peut être rendu impur par la présence d'oxyde et de nitrure de titane.

   Comme substances de départ pour les autres carbures contenus dans le cristal composite primaire., on peut utiliser des alliages du fer ou des mélanges de métaux ou de composés métalliques formant ces carbures, par ex- emple des oxydes., des   nitrures.,   et du carbone, auxquels on peut également ajouter encore des métaux ferreux et, de   préférence,   du nickelé On peut éli- miner de nouveau les métaux ferreux incorporés alors au cristal composite primaire, ainsi que toutes les impuretés présentes, par un traitement chimi- que ultérieur par extraction avec de   1-'acide     chlorhydrique.,

     ou bien laisser ces métaux dans le cristal composite primaire pour autant qu'ils puissent être utilisés comme métaux auxuliaires pour le métal dur pendant le traitement ul- térieur du cristal composite primaire. 



   On peut utiliser pour former le cristal composite primaire, au lieu de carbure de titane, les carbures, équivalents au carbure de titane quant à leur mode   d'action    du zirconium ou de hafnium, ou un mélange de ces deux carbures. Mais on obtient dans tous les cas un cristal composite carburé dont la stabilité est telle   que.,   lors d'une extraction des métaux ferreux à l'aide   d'acides   les carbures ne se dissolvent pas dans les acides. 



   Pour la formation de la phase carburée finale, on peut également incorporer au cristal composite   primaire,   au lieu de carbure de tungstène un mélange de tungstène ou de composés du tungstène et de carbone. On peut sou- mettre encore le mélange de cristal primaire et de carbure de tungstène ou de substances renfermant du tungstène et du carbone à un chauffage au rouge entre 1300 et 1800 C, afin qu'une partie au moins du carbure de tungstène se lie au cristal composite primaire pour former un nouveau cristal composite   polycarburé.   Etant donné que ce chauffage au rouge est effectué à des tempé- ratures relativement basses, il   n'en   résulte pas un grossissement du grain de la partie du carbure de tungstène non incorporée au cristal   composite.,

     con- dition qui a une grande importance pour les propriétés de résistance du métal dur fabriqué à partir de ces cristaux. Dans le cas où le cristal composite primai- re est déjà complètement débarrassé   d'oxydes,\1  on peut, en vue du frittage né- cessaire à la fabrication du métal dur, renoncer à un chauffage au rouge par- ticulier pour la formation de la phase carburée   finale.,   pour autant que   l'on   n'utilise pas d'oxyde de tungstène. 



   Les cristaux composites   polycarburés   fabriqués suivant l'invention renferment les quantités stoechiométriques de carbone sous forme liée ou fixée. 



   Les métaux durs frittés fabriqués suivant l'invention ont de pré- dérence une teneur de 1   à   30% en métal auxiliaire et de préférence de 5 à 20% en cobalt, de 2 à 40% et de préférence de 4 à 25% en carbure de titane ou en carbure de   'Zirconium,   ou bien en carbure de hafnium ou en un mélange des deux derniers, de 0,5à 15% et de préférence de 2 à   7%   en un ou plusieurs carbures du tantale, du niobium, du vanadium, du   chrome,   du   molybdène,     d'uranium,   le reste étant constitué par du carbure de tungstène. 



   Les exemples ci-dessous donnés à titre non limitatif permettront de mieux comprendre l'invention. 



   Exemple ? 1. 



   On mélange intimement 150 parties de carbure de titane industriel 

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 EMI3.1 
 ayant une teneur totale en carbone de 1895% dont 05 de carbone libre avec 80 parties de ferro-tantale-niobium sous la forme pulvérisée dont là teneur en tantale est de 0 et la teneur en niobium de 09 ainsi qu'avec 8 5 par- ties de graphite, et on chauffe 19ensemble à 21000C dans une atmosphère d'   hydrogène.     On   mélange 25 parties de ce cristal composite pulvérisé et débar- rassé du fer par traitement chimique avec de l'acide chlorhydrique ayant une 
 EMI3.2 
 teneur totale en carbone de 173% pour 16,65 de carbone fixé, avec 7Q par- ties de tungstène et 4a4 parties de noir de fumée  et on chauffe au rouge à 15000C dans une atmosphère dohydrogène.

   On mélange 91 parties de la phase polycarburée résultante,\1 qui renferme au total 8.1!TlÍ de carbone (ce qui cor- respond à une teneur   stoechiométrique   en carbone de la phase   polycarburée)   
 EMI3.3 
 pour seulement 0,1% de carbone libre, avec 9 parties de cobalt. On broie en- suite, puis on traite ce produit de la matière habituelle par pression et frittage pour obtenir des plaques de métal durPar rapport à un métal dur dont la phase carburée a été obtenue de manière connue par mélange et   chauf-   fage au rouge de ses divers carbures,  ce   métal dur présente pour une même du- reté une résistance à la rupture par flexion de 18% plus élevée. 



   Exemple N 2. 



   On mélange   100   parties de carbure de titane, 30 parties de ferro- niobium (55% de niobiums   12%   de tantale, et le reste de fer et d9impuretés) 
 EMI3.4 
 et 20 parties de ferro-vanadium avec 6s 15 parties de carbone (noir de fumée) et on chauffe à 1900 Ga Le cristal composite primaire pulvérisé et débarrassé du fer présente la composition suivante : 
 EMI3.5 
 714% de carbure de titane, 13 j) 2% de carbure de niobium 2.9&, de carbure de tantale, 
12,3% de carbure de vanadium, 
0,5% de carbone libreo 
On mélange 50 parties de ce cristal composite primaire avec 44 parties de carbure de tungstène renfermant 5,8% de carbone lié ou fixé, on chauffe   à   1400 C et on broie avec 6 parties de cobalt.On fabrique de la ma- nière habituelle un métal dur   à   partir de ce mélange. 



   Exemple N 3. 



   On mélange 20 parties de carbure de titane, 5 parties de tantale 
 EMI3.6 
 pulvérulente 2 parties d'oxyde de niobium (-Nb 205), 08 parties d'oxyde de molybdène (Mo03) 1.1)2 parties de carbone et 10 parties de nickels on chauffe au rouge à 2.000 C dans une atmosphère d'hydrogène et   on     pulvérise.\)   après 
 EMI3.7 
 quoi on élimine les 2/3 du nickel par extraction à !-'aride elorhydriqueo On mélange ce cristal composite primaire avec 70 par.,:,%s de tungstène et 4.5 par- ties de   carbone,   on chauffe à 1600 C et on traite ensuite la   phase   carburée ainsi formée de manière en soi connue pour former   -on   métal dur   fritte   
Exemple N 4. 



   On mélange 12 parties d'un cristal composite primaire préparé 
 EMI3.8 
 suivant les exemples 1 à 3 et formé de 25% de carbure de titaneg de 6% de carbure de niobium, de 10% de carbure de vanadium et de   5%   de carbure de 
 EMI3.9 
 chrome, et renfermant au total 1l..6 de carbone dont 143% sous forme de carbone fixé et 0,3% de carbone   libre,\1   avec   76 parties   de carbure de tungstène ayant une teneur en carbone de 6,05, 10 parties de cobalt et 2 parties de nic- kel, et on broie l'ensemble, après quoi on fabrique de la manière habituelle à partir de ce mélange, par pression et frittage ultérieur ou bien par pres- sion et frittage   simultanés,

     des plaques en métal dur 
Il va de soi que   l'on   peut apporter des modifications aux modes 

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 de mise en oeuvre décrits dans le domaine des équivalences techniques. 



   REVENDICATIONS .

Claims

1. Procédé de fabrication de métaux durs frittes dont la phase carburée renferme du carbure de tungstène,du carbure de titane et au moins 1' un des carbures du zirconium, du hafnium, du tantale, du niobium, du vanadium, du chrome, du molybdène et de l'uranium.!) caractérisé en ce que l'on prépa- re tout d'abord un cristal composite ou mixte primaire formé de carbure dé titane et des autres carbures présents dans la phase carburée finale à 1' exception du carbure de tungstènes en mélangeant du carbure de titane avec les substances de départ formant les autres carbures, dans des proportions convenables et à l'état pulvérulente et en les chauffant au rouge à une température supérieure à 1800 C, puis en ce que 1-'on forme à partir de ce carbure composite primaire,

par mélange avec du carbure de tungstène à 1' état pulvérulente et le cas échéant par chauffage au rouge entre 1300 et 1800 C, la phase carburée finale à partir de laquelle on fabrique ensuite de manière en soi connue des pièces en métal dura 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise pour la préparation du cristal composite primaire.!) outre du carbure de titane industriel., les quantités convenables d'alliages de fer ou de mélanges de métaux formant les autres carbures et de carbone, le cas échéant avec addition de métaux du groupe du fer., et de préférence de nic- kel.

3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise pour cette préparation du cristal composite primaire., ou- tre du carbure de titane;, les quantités convenables de composés métalliques formant les autres carbures, par exemple d'oxydes. de nitrures¯,, ainsi que du carbone et le cas échéant des métaux du groupe du fer et de préférence du nickel.

4. Procédé suivant les revendications 1 - 3, caractérisé en ce que l'on soumet les métaux du groupe du fer, ainsi que le cas échéant les impuretés, incorporés au cristal composite primaire lors de sa préparation à une extraction par traitement chimique,., de préférence au moyen d'acide chlor- hydrique 5.Procédé suivant les revendications 1 - 4, caractérisé en ce que l'on laisse les quantités de métaux du groupe du fer incorporés au cris- tal composite primaire lors de sa préparation dans celui-ci pour autant que ils puissent être utilisés comme métal auxiliaire lors du traitement ulté- rieur en vue de l'obtention du métal duro 6. Procédé suivant les revendication 1 - 5,

caractérisé en ce que l'on remplace dans le cristal composite primaire le carbure de titane par du carbure de zirconium ou du carbure de hafnium,, ou bien par un mélange de ces deux carbures.

70 Procédé suivant les revendications 1 - 6, caractérisé en ce que l'on incorpore au lieu de carbure de tungstène, pour former la phase car- burée finale, du tungstène ou des composés du tungstène et du carbone.

8. Métal dur fritté fabriqué par le procédé suivant les revendi- cations 1 - 7, caractérisé par une teneur allant de 1 à 30% en métal auxiliai- re, de préférence de 5 à 20% en cobalt, de 2 à 40% et de préférence de 4 à 25% en carbure de titane ou en carbure de zirconium, ou bien en carbure de hafnium ou un mélange des deux derniers de 0,5 à 15% et de préférence de 2 à 7% en un ou en plusieurs des carbures de tantale, de niobium, de vanadium, de chrome, de molybdène, d'uranium, le reste étant formé par du carbure de tungstène. <Desc/Clms Page number 5>

9. Mélange de carbures pour la fabrication de métaux durs frittes suivant les revendications 1 - 8, caractérisé en ce qu'il est formé par un cristal composite renfermant tous les carbures désirés dans le métal dur une fois terminé et le cas échéant du carbure de tungstène libre.

10.Mélange de carbures pour la fabrication de métaux durs frit- tés suivant les revendications 1 - 8, caractérisé en ce qu'il renferme une certaine quantité de carbure de tungstène ou de tungstène et de carbone et un cristal composite primaire contenant tous les autres désirés dans le mé- tal dur une fois terminé.