LU81692A1 - Verfahrensverbesserung der loetbarkeit von hartlegierungen - Google Patents

Description

• " FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

in Essen

Verfahrensverbesserung der Lötbarkeit von Hartlegierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetallen, die aus mindestens a 5 einem der Bindemetalle Essen, Kobalt oder Nickel, insbesondere Kobalt, sowie aus einem oder mehreren Car-biden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkonium, Chrom, Molybdän, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal oder Wolfram bestehen.

10 Hartmetallteile werden für viele Anwendungszwecke in der spanabhebenden und spanlosen Formgebung mit Nieht-hartmetallen, d.h. in der Regel mit Stählen, durch löten mit verschiedenen loten verbunden. Als Beispiele seien Hartmetallzähne für Sägen, Kartmetallplatten für 15 Bohrer, Dreh-, Fräs-, Hobel-, Schnitt-, Stanz- und Abscherwerkzeuge sowie Führungs- und Umlenkelemente genannt.

Bei der Herstellung der genannten Werkzeuge bzw. Werkzeugteile durch löten wirkt sich die schlechte Benetz-20 barkeit des im Hartmetall enthaltenen Carbidanteils ’ störend aus. Dazu kommen unterschiedliche Oberflächen zustände der Hartmetalle, die infolge des Sinterprozesses entstanden sind. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten , ist man dazu übergegangen, die zu lötenden Teile elektro- 25 lytisch zu vernickeln bzw. zu vercobalten. Damit erreicht man eine bessere Benetzbarkeit des Hartmetallkörpers.

Den gleichen Zweck wie Nickel bzw. Cobalt erfüllen auch / ·- - ' ' ... .(/Λ - ' " EV 53/78 - 2 ~

Vo/We 13.9.1978 r l! Μ Η I; 'î -i I; andere als Bindemittel im Hartmetall vorhandene sowie !i . . alle anderen gut lötbaren Metalle. Nach der DE-AS 25 02 275 ;1 soll das Metall durch galvanische Abscheidung aus einem | Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, durch Aufdamnfen ij 5 mittels Elektronenstrahlverfahren oder durch Abscheidung \ ij ‘ aus einem Lösungsmittel aufgebracht werden.

ij ; Die geschilderten Verfahren besitzen jedoch mehrere ITach- ’ teile. Heben den teilv/eise sehr hohen Herstellungskosten, j! die beim Galvanisieren oder beim .Aufdampfen mittels Siek- ! 10 tronenstrahlverfahren entstehen, wirken sich die vom Sin tern herrührenden unterschiedlichen Oberflächenzustände nachteilig bei der Auftragung eines Bindemittels aus.

Nicht zu vergessen sind gesundheitliche Gefahren, die bei ! der Verdampfung von Nickel drohen, sei es durch den Dampf- 15 druck über dem Nickelbad oder durch die Dampfentwicklung beim Löten.

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j Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren \ zu schaffen, das die geschilderten Nachteile nicht be- ί | sitzt und die Lötbarkeit von Hartmetallen erhöht.

20 Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Hartmetall vor dem Löten einer elektrolytischen Behandlung in einer alkalischen Lösung ausgesetzt wird. Die elektrolytische Behandlung bei anodischem Potential findet zweckmäßigerweise in einer handelsüblichen Galvanisiertrommel statt. Als Lauge 25 verwendet man bevorzugt Kaliumhydroxid, da sich die gebilde-! ’ ten Abbauprodukte darin gut lösen. Aber auch andere alka- ! lische Lösungen (z.B. NaOH, Nag 00^, K^GO^) und/oder kom plexbildende Substanzen sind geeignet. Die angelegte Span-* nung bzw. Stromstärke sind dem jeweils zu behandelnden 30 Hartmetall anzupassen. Das Verfahren wird vorteilhaft erweise so angewandt, daß die Dicke der carbidfreien Ober-flä.chens.chicht 0.1 bis 10yrumbeträgt.

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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher angewandten liegt darin, daß unterschiedliche Oberflächenzustände als unvermeidbare Polge des Sinter-Prozesses keine negativen Auswirkungen haben und eine 5 gesundheitliche Gefährdung durch karzinogene Stoffe ausgeschlossen ist. Weiterhin läßt sich dieses Verfahren * äußerst kostengünstig durchführen, da ein Verbrauch von teuren Metallen entfällt.

Die größere Benetzbarkeit der Hartmetalloberfläche wird 10 bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht durch Zwischenschichten aus z.B. Nickel oder Cobalt, also eine Metallanreicherung der Oberfläche, sondern dadurch erzielt, daß der Oberflächencarbidanteil verringert wird. Durch das Herauslösen der Carbidphase 15 wird die für die Haftung zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Überraschenderweise verliert die freigelegte Hilfsinetallschicht des Hartmetalls trotz der Verringerung des Carbidanteils nicht ihre Bindung zum Hartmetall. Es kommt nicht etwa zu dem ‘'Abreißen" der Ober-20 flächenschichten bei mechanischer Belastung. Die Erklärung hierfür dürfte u.a. in der auftretenden Oberflächenvergrößerung des Werkstoffes liegen. Beispielsweise werden zehn Hartmetall-Bohrerplatten entsprechend DIN 8010 nach der Erfindung in einer 4N Kalilauge hei etwa 20°C einer 25 elektrolytischen Behandlung unterzogen und gelötet und mit zehn weiteren Proben verglichen, die nach dem bisher bekannten Verfahren vernickelt und gelötet worden waren. Die aus den je zehn Proben in 6 Versuchsreihen gemessenen Abscherfestigkeiten - die der folgenden Tabelle zu 50 entnehmen sind - zeigen eine deutliche Verbesserung bei <* den nach der Erfindung behandelten Proben, ’ / _. ' - 4 - 2 I ·

Abscherfestigkeit in N/mra > (Mittelwert aus 10 Proben) h !| Versuchsreihe Ausgangsstand vernickelt erfindungsgemäßes ! - Verfahren i -- ; 1 202 285 558 !: 2 - 219 287 I ’5 245 255 508 h 4 - 525 595 ! T 5 - 225 272 • | j 6 - ' 176 272 f Î 5

Sj ii : Ά / h ; ï SV 53/78 ~ 5 -

Vo/Ve 1 *

Claims (3)

1. Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetallen aus mindèstens einem der 3inderae- j talle Eisen, Kobalt oder ÎTickel sowie aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Kitriden der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Hiob, Molybdän, Chrom, Tantal, Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall vorder Lötung in einer alkalischen Lösung elektrolytisch bei anodischem Potential behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geeignete alkalische und/oder komplexbildende Lösung verwendet wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine carbidireie Schicht mit einer Picke von 0.1 bis 10 yum hergestellt wird. EV 33/73 = J8/62- Vo/We 7 / . 13.9.1978