CH234823A

CH234823A - Verfahren zur Herstellung von Hartmetallen.

Info

Publication number: CH234823A
Authority: CH
Inventors: Ag Radiamant
Original assignee: Ag Radiamant
Priority date: 1941-01-14
Filing date: 1941-01-14
Publication date: 1944-10-31

Description

Verfahren zur Herstellung von Hartmetallen. Die Herstellung der Hartmetalle erfolgt irn allgemeinen durch Sinterung eines oder mehrerer harter i)Ietallearb;i;de mit einem Hilfsmetall der Eisengruppe. Die so herge stellten Hartmetalle besitzen an sich zwar recht gute mechanische Qualitäten, doeh haf tet ihnen einerseits der Nachbeil einer gewis sen Parosität an, was die Verwendung ;

des Werkstoffes als spanabhebendes Werkzeug durch Herabsetzung der Sch;neidhaltigkeit beeinträchtigt, anderseits stellen die so, her gestellten Formkörper keine homogenen Le- (Aerungen dar, sondern ein ungleichmässiges Ko.niglo,merat von miteinander durch ',das Hilfs metall verkitteten M.ätallcarb@idpa.rtikelchen.

Diese Nachteile hat man ;durch Warm- pres!sen resp. dureh gleichzeitiges Pressen und Sintern zu beseitigen versucht. In der Tat gelingt es, auf diesem Wege eine erhebliche Verhes-serung der Dichte und Härte zu er zielen, wie sie durch, ,getrenntes Presisen und Sintern nur schwer zu erreichen ist.

Diese Verfahren, haben jedoch bisher nur be- sc-hränkte Anwendung gefunden, da es einmal besonders ausgebildeter Formen bedarf, die aiaturgemäss einem sehr starken Verschleiss unterworfen sind, zum andern hat sich ge zeigt, @dass bei höheren P'ressdrucken die P'ress- linge in der Pressrichtungdichter sind,

was unter anderen Nachteilen aber auch ungleich mässiges Schwinden zur F'ol'ge hat.

Es ist ferner vor'geschla'gen worden, in iVIeta,llcarbi,dpresslinige, teils in gesintertem, teils @in ungesinIertem Zustand Metalle der Eisengruppe oder Legierungen von Kobalt, Wo lfra.m und Chrom einzuseigern. Diesen Verfahren haften jedoch, verschiedene Nach teile,an. Einanal ist es zur Erzielung 0ün@ti- ger Wirkungen nötig, stets ;den Pöro;

sitäts- grad der Presslinge richtig zu treffen, zum andern findet keine Legierungsbildung statt, da. ;das Verfahren lediglich den Zweck an- ;strebt, die zwischen den Metallca.rbidpa-rtilLel- chen; vorhandenen Poren auszufüllen. Dass eingeseiger'te Metall dient also praktisch nur als Klebe- oder Bindemittel zur Erzielung elastischer Einbettung der übrigen harten Teile.

Die Schneidhaltigkeit der Carbide esst- haltenden Hartmetalle wird aber nicht nur von der Pbros-ität, der Härte der Carbidpar- tikelchen, der Wärmeleitfähigkeit usw.

be einflusst, sondern in gleichem Masse auch von den Eigenschaften des Binders und der Fe stigkeit der Korngrenzenlegierung. Wohl -e- lingt es durch Variation des @i@fsmetallge- ha.ltes mehr oder weniger zähe Legieivnben herzustellen, doch gehen damit.

anderseits lennzeidinende Eigenschaften verloren, ins besondere zeigt sich bei Erhöhung des Hilfs- meta-llzusatzes eine geringere Widerstands fähigkeit gegen Abnutzung durch Verschleiss.

Das,den Gegenstand der vorliegenden Er- findung bildende Verfahren gebt von .der Er kenntnis aus, da13 man zu einer wesentlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Hartmetalle gelangt, wenn man die harten Metallca.rbidteilchen nicht, wie vorgehend be schrieben,

nur miteinander zur Erzielung ela stischer Einbettung verkittet, sondern sie mit dem Binder legiert. Eingehende phasentheo retische Untersuchungen haben gezeigt, dass während des nicht einheitlich verlaufenden Sinterunbsprozesses sehr verwickelte Lö- sungsvorgänge stattfinden,

wobei unter ande rem Teile des Carbids oder Carbidgenii"ches je nach Löslichkeit in den als Binder dienen den Zusatzmetallen aufgelöst werden, wobei ,das mehrfache Carbid um -den. aufgelösten Bestandteil ärmer wird und man je nach Korngrösse, S:interungsdauer, Sintertempera- tur und Gaaatmosph ä.re :

des Ofens infolge des zweiseitigen Diffusionsvorganges zu selig verschiedenen Produkten gelangt. Das vor liegende Verfahren gestattet demgegenüber die Herstellung von Hartmetallen mit ganz spezifischen, im voraus genau bestimmha.reri Eigenschaften dadurch,, dass man in einen po rösen, aus Hartstoffen, insbesondere den C < ir- biden, Meiden oder Nitriden der Metalle der 4. bis 6.

Gruppe ödes periodisehen Systems, gebildeten Presskörper ,eine niedriger schmel- zende Bindelegierung. die mindestens einen Hartstoff gelöst enthält, einseigert. IN'eil man als Binder nicht bloss ein oder mehrere Hilf"- metalle verwendet, sondern einen Binder,

in dem bereits ein oder mehrere Hartstoffe, wie z. B. Carbide, Silicide, Boride oder Nitri(le von Metallen der I. bis 6.

Gruppe des perio dischen Systems gelöst .sind, kann ein- sehr viel härterer, trotzdem aber zäher Korngren- zenzement gebildet werden, der sieh ,sehr innig mit den Hartstoffpartikelchen verbindet. Man gelangt nach dem vorstehenden:

Verfahren nicht nur zu einer grösseren Gesamthärte der Hartmetalle entsprechend der grösseren Härte des Binders infolge der aufgelösten Carbid-. Dorid-, Silicid- oder Nitridmenben, sondern auch zu einem gegen Verschleiss bedeutend vz,derstandsfähiäereri Hartmetall.

Für die Herstellung von Stalilschneidwerkzeu gen h"it sieh die Verwendung eines Binders, der die Carbide des Vanadins, Tautals und das Ni trid des Titans enthält.

bestens bewährt. Je nacherwendungszv-cek können aber auch mit Erfolg die entsprechenden @etalloicl- verbin,dun-eri der übri-en-'Metalle der d. bis 6. Gruppe des pcriod-ischen Systems und der seltenen Erden verwendet werden.

Die Hartinetallbildung kann durch die übliche Form der S@interung erfolgen, am zweekmässigsteii unter -leieh.reiti-er An.wen- duii:g von T\lt@ascli:

all, da hierdurch ein scln feinkristallines, bomogenas und dichtes Pro dukt eihii-Iten wird, das den höchsten Anfor derungen- hirisiclitlicli Leisturigsfäliigkeit cnt- spricht. Ein g enignetes Hartmetall nach .der vor- lie@en@d@n Erfindun- wird z.

B. crliallen. aus: 63,8 Teilen Titancarbid, ?6.5 Teilen llfolybdänca.rl)id, 4.5 Teilen Nickel.

3,8 Teilen Kobalt, 1.1 Teilen Tantalearbid, 0,6 Teilen Vauadincarbid.

Um einen vollständig porenfreien Körper zu erhalten, der sich praktisch von Guss nicht unterscheidet, mischt inan die fein gepulver- ten. Carbide de:

Titans und Molybdäiis. zweckmässig unter Zusatz von 0,1-0.30ö Nickel, presst sie mit 800 k;/c.m\ und sintert den Presslin-- bei zirka 1700-1850' im Wa:

s- sci@4off- oder @eucht@@asstrom. In den so er- haltenen, noch porösen Doppelcarbidkörper seigert man in der in der Technik allgemein bekannten Weise die- gesondert hergestellte Bindelegierung aus Nickel, Kobalt, Tantal- carbid und Vanadinearbid bei zirka 1400 bis 1600 ein, zweckmässig unter gleichzeitiger Anwendung von Ultraschall.

In dem so her gestellten Hartmetall ist die Bindelegierung kein mechanisches Gemisch, sondern stellt eine homogene feste Lösung dar. Das Hart metall besitzt ganz hervorragende Schneid ba.ltigkeit, grosse Zähigkeit und praktisch unbegrenzte Anlassbeständigkeit.

Nach dem vorstehenden Verfahren hat m :an es absolut in :der Hand, Binder von jeder gewünschten Festigkeit und Zähigkeit herzu stellen. Es kommt bei der Herstellung von Hartmetallen im Gegensatz zu der bisherigen allgemeinen Anschauung, wie das den Gegen stand der Erfindung bildende Verfahren zeigt, nicht allein auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der verwende- ten Grundcarbide, -@silicide, resp. -nitri,de usw.,

sondern in gleichem Masse auch auf die besonderen Eigenschaften der Korngre:nzen- legierungen, deren Abstimmung zu den ver wendeten Carbiden und deren gegenseitige Lösungsfähigkeit an. Der Binder besteht zweckmässig aus einem oder mehreren Metal len :der Eisengruppe und einem oder mehre ren Cärbiden, Nitri.den, Siliciden oder Bori- d ender Metalle :der 4., 5. oder 6.

Gruppe des r)eri.odischen Systems, wobei dem Metall der Eisengruppe noch Molybdän, Wolfram, Va nadin, Tontal oder Chrom zug esdtzt sein kann. Die Beimi,schu:ngsmengen an Carbi@den, Slnciden, Nitriden und Boriden im Binder, <B>7.B.</B> von Vanadium-, Tontal- und Zirkon- hartstoffen. sind zweckmässig so:, dass sie die Sättigungsgrenzen nicht überschreiten.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Hart metallen, dadurch gekennzeichnet, dass man in einen porösen, aus Hartstoffen gebildeten Presskörper eine niedriger schmelzende Binde- Legierung, die mindestens einen. Hartstoff gelöst enthält, einseigert. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, :dass der Presskörper aus, mindestens einem Carbid der Metalle der 4. bis 6. Gaupp,e des periodischen: Systems be steht.

2. Verfahren; nach Patentanspruch, da durch: ,gekennzeichnet, dass :der Presskörper aus mindestens einem Snlicid der Metalle,der 4. bis 6. Gruppe des periodischen Systems be steht. 3.

Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Presskörper aus mindestens einem Nitrid tder Metallee der 4. bis 6. Gmupp"e ,d-eis periodischen Systems be steht. 4. Verfahren nach Patentanspruch, @da- durch gekennzeichnet, dass der Presskörper einen Zusatz bis 0,3 ö Nickel enthält. 5.

Verfahren nach PAentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass @dieBi ndelegierung aus einem Metall der Eisengruppe, in dem mindestens ein Vanadum-Hartstoff höch stens bis zur Sättigungsgrenze gelösa ist, be steht. 6.

Verfahren naöh Patentanspruch" da durch gekennzeichnet, .dass,dieBändelegierung aus einem Metall Ader Eisengruppe, in dem mindestens ein Tanta1-Hartstoff höchstens .bis zur Sättigungsgrenze gelöst ist, besteht. 7.

Verfahren nach Patentanspruch, da durch, gekennzeichnet, dass :dieBindelegierung aus einem Metall der Eisengruppe, in dem mindestens ein Zirkon-Hartstoff höchstens bis zur :S'ättigungsbgrenze gelöst ist, besteht. B.

Verfahren nach Patentanspruch, da durch ,gekennzeichnet, :dass diese Bindelegie rung ein Metall d er Eisengruppe und Vana- dium enthält. 9. Verfahrnen nach Patentanspruch, da durch :gekennzeichnet, dass die Bindelegierung ein Metall der Eisengruppe und Tontal ent hält. 10.

Verfahren naeh Patentanspruch., < la- dureh gekennzeichnet, dass die Bdndelebierun- ein Metall der Eisengruppe und @olybdän enthält. 11.

Verfahren. naeb Palentansprueh, cla- durch gekennzeichnet, dass man die Einseige- rang unter @;1Lichzeitiber Anwendung von L-1tra:@cln,Ml durchführt.