Gesinterter, Borkarbid enthaltender Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung. Es ist bereits öfters vorgeschlagen wor den, Borkarbide wegen ihrer ungewöhnlich grossen Härte, und zwar insbesondere das Borkarbid der Formel BsC zur Herstellung von Arbeitsgeräten und Werkzeugen zu be nutzen. Meist wird hierbei das Borkarbid entweder allein oder unter Zusatz geringer Mengen von hochschmelzenden Metallen oder deren Karbide, wie Wolfram, Titan, Wolf ramkarbid oder Titankarbid geschmolzen und dann in eine der Gestalt der herzustel lenden Geräte oder Werkzeuge angepasste Form ausgegossen.
Diese Herstellungsart ist ,jedoch wegen des hohen Borkarbidschmelz- punktes schwierig und auch für eine Massen herstellung wenig geeignet, ganz abgesehen davon, dass die Fertigerzeugnisse hierbei nicht immer ein homogenes Gefüge erhalten und endlich auch nur mit erheblichen Schwie rigkeiten nachträglich bearbeitet werden kön nen.
Es ist ferner versucht worden, durch Sin- terung von pulverigen Ausgangsmaterialien, zum Beispiel Bornitrid und Kohle, Sinter- körper herzustellen. Derartige Produkte haben eine sehr beträchtliche Härte, aber nur eine sehr geringe Festigkeit- und eine sehr grosse Porosität. Man hat daher auch schon zur Erzielung von Borkarbidkörpern .-rö- sserer Dichte vorgeschlagen,
pulverförmiges Borkarbid in Formen aus Borstickstoff gleichzeitig zu pressen und zu sintern. Ein Nachteil dieser Herstellungsart liegt jedoch darin, dass die Pressformen den erforderlichen hohen Drücken bei gleichzeitiger hoher Er hitzung nicht genügend, zum mindesten nicht auf die Dauer standhalten, sowie auch darin, dass man auf diese Weise ebenfalls nur zu einer Einzelherstellung, nicht aber zu einer ökonomischen Massenherstellung ge langt.
Die Erfindung beruht in der Erkenntnis, dass man bei der Sinterung von Pulverpress- körpern dennoch harte, dichte und feste Formkörper erhält, und zwar auf einem für eine Massenherstellung durchaus geeigneten Wege, wenn Borkarbid zwar den Haupt bestandteil des Formkörpers bildet,
dieser jedoch noch zusätzlich mindestens ein die Porosität herabsetzendes Hilfskarbid von hohem 2000 C übersteigendem Schmelzpunkt und ausserdem auch gleichzeitig noch min destens ein der Erniedrigung der Sinterungs- temperatur und der Erhöhung der Zähigkeit und Festigkeit der Legierung dienendes nie driger schmelzendes Hilfsmetall enthält.
Die Zusatzstoffe, also hochschmelzendes Karbid einerseits und niedriger schmelzendes Metall anderseits dürfen dabei zusammen nicht mehr als 2570 des Formkörpers ausmachen, da bei grösserem Prozentsatz der Zusatzstoffe die Härte des Fertigerzeugnisses unbefriedigend ist. Als hochschmelzende Hilfskarbide kom men vornehmlich die Karbide von Silizium, Vanadin, Wolfram, Molybdän, Titan, Haf- nium und Zirkon in Betracht, -während als niedriger schmelzende Zusatzmetalle vor nehmlich Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom ge eignet sind.
Zur Herstellung der Formkörper kann zu nächst das Bor in bekannter Weise, zum Bei spiel in einem von Wasserstoff, gegebenen falls mit Zusatz von Kohlenwasserstoff durchspülten Kohlerohrofen bis zur Errei chung eines etwa der Formel BEC entspre chenden Kohlenstoffgehaltes karburiert wer den. Sodann können dem Borkarbid die erforderlichen Mengen der hochschmelzenden Hilfskarbide und der niedrig schmelzenden Hilfsmetalle in möglichst feiner Verteilung hinzugefügt werden.
Es ist nicht unbedingt notwendig, die hochschmelzenden Hilfs- karbide vor der Zumischung in einem beson deren Arbeitsgang zu erzeugen. Es können mit dem gleichen Erfolg die Metalle der hochschmelzenden Hilfskarbide zugesetzt und während der Sinterung karburiert werden. Aus einem solchen Pulvergemisch hergestellte Presskörper können in einem Kohlerohrofen unter Wasserstoffspülung gesintert werden.
Hierbei gehen Zusatzstoffe, wie Silizium, Titan, Zirkon und andere in Karbide über, während anderseits Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom unter anderem zwar auch etwas Koh lenstoff aufnehmen, aber ihren metallischen Charakter beibehalten. Es hat sich ferner ge- zeigt, dass zur Bildung hochschmelzender Hilfskarbide zuzusetzende Metalle minde- stens zum Teil durch elementares Bor ersetzt. werden können.
Obwohl allein durch genügend lange Dauer der Sinterung der Pulverpresskörper .dichte Erzeugnisse erzielt werden können, kann aber dennoch tlie Sinterung auch unter gleichzeitiger Druckwirkung erfolgen, wo durch sie in weit kürzerer Zeit zu Ende ge führt wird.
Die 8interung zu dichten Körpern kann erfolgreich dadurch erleichtert werden, dass das Pulvergemisch vor der Pressung im Va kuum möglichst vollständig bei hohen Tem peraturen entgast und dass der Sinterprozess ebenfalls im Vakuum durchgeführt wird. Statt die Sinterung in einem Arbeitsgange durchzuführen, kann man auch den Press- körper erst vorsintern und ihn durch Bear beitung in die gewünschte Form bringen und dann erst hochsintern.
Ein zweckmässiges Ausführungsbeispiel ist das folgende: Amorphes, möglichst feinkörniges Bor, welches beispielsweise durch Reduktion von Borogyd mit Magnesium und Nachbehandeln mit Salzsäure gewonnen wurde, wird im Kohlerohrofen auf möglichst nicht kohlender Unterlage (Tantalkarbid) unter Spülung mit Wasserstoff oder einem Wasserstoff-Kohlen- wasserstoffgemisch bei etwa 1700 C so lange erhitzt, bis eine etwa der Formel BEC entsprechende Zusammensetzung erreicht ist.
Das entstandene graue Pulver- wird sodann mit etwa 5 % amorphem feinkörnigem Sili zium und 2,5 % feinkörnigem, in Wasser stoff reduziertem Eisenpulver innig ver mischt. Das Gemenge wird sorgfältig bei etwa<B>1350</B> C im Vakuum entgast und un mittelbar hierauf zu Formkörpern gepresst. In einem von trockenem Wasserstoff durch spültenKohlerohrofenwerden sodann. diePress- körper langsam auf etwa 2000 C erhitzt, wodurch sie eine so grosse Festigkeit erlan gen, dass sie sich gut bearbeiten lassen.
Das Silizium wird während dieser Erhitzung zu dem als Hilfskarbid dienenden Silizium karbid karburiert. Nach der Formgebung werden die Formkörper unter den gleichen Bedingungen wie vorher auf etwa 2200 bis <B>2300'</B> C erhitzt und fertig gesintert, was nach etwa einer Stunde der Fall ist.
Die erfindungsgemäss hergestellten Er zeugnisse besitzen neben beträchtlicher Härte eine so grosse Festigkeit und Zähigkeit, dass sie für Arbeitsgeräte und vor allem auch Werkzeuge aller Art ausgedehnte Verwen dung finden können, und zwar nicht nur für metallische Werkstoffe, sondern auch für Glas, Porzellan, Isolierstoffe und harte Mi neralstoffe, wie beispielsweise Bergkristall.