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Verfahren zur Erzeugung von Hartmetall-Legierungen, sowie aus diesen hergestellten Arbeitsgeräten.
Die Herstellung von Werkzeugformen aus Metallen oder Metallverbindungen mit hohem Schmelzpunkte, wie beispielsweise Wolfram, Molybdän, Tantal bzw. deren Verbindungen mit Kohlenstoff oder Stickstoff, erfolgt bekanntlich durch Sintern oder Schmelzen. Beim Sinterverfahren werden die entsprechenden Stoffe, beispielsweise Wolframkarbid, mit einem niedrig schmelzenden Bindemittel, z. B.
Kobalt, äusserst fein gemahlen (bis zu 10 MM Korngrösse) und hernach aus diesem Pulvergemenge unter Druck ein Formkörper erzeugt, der dann bei hohen Temperaturen gesintert wird. Zur Erzielung eines makroskopisch dichten Körpers ist ein hoher Feinheitsgrad des Ausgangsproduktes erforderlich, was nur durch eine langwierige Vermahlung und Sortierung möglich ist. Trotz des hohen Vermahlungsgrades besitzen die gesinterten Hartmetallegierungen noch immer mikroskopische Poren, die in ihrer Folge die Bruchfestigkeit des Produktes vermindern. Es sind auch Verfahren bekannt, durch Einseigern von Metallen solche gesinterte Metallkörper weiter zu verdichten.
Man hat auch zur leichteren Formgebung von Werkzeugen ein Verfahren in Anwendung gebracht, das ein Vorsintern der Werkzeugformen unter Druck vorsieht und hernach die roh zugesehliffenen Körper zum Fertigsintern bringt.
Das Schmelzen von Hartmetall-Legierungen, welches gegenüber dem Sintern den Vorzug besitzt, dass auf die feine Vermahlung des Vorproduktes verzichtet werden kann, hat den Nachteil, dass die gegossenen Körper sehr spröde sind und dort, wo eine gewisse Zähigkeit verlangt wird, nicht mehr mit Erfolg verwendet werden können. Durch rasche Abkühlung der geschmolzenen Hartmetall-Legierungen oder durch ein Wiedererhitzen des Gusskörpers bis dicht unter den Schmelzpunkt wird zwar die Zähigkeit etwas verbessert, ohne jedoch an die gesinterten Legierungen heranzureichen.
Erfindungsgemäss wurde ein Schmelzverfahren entwickelt, das auf eine grosse Anzahl von Hart- metall-Legierungen anwendbar ist und die Mängel der Sprödigkeit, die im allgemeinen den Gusskörpern anhaftet, nicht besitzt, vielmehr das Erreichen einer dem gesinterten Hartmetall gleichkommenden Zähigkeit gestattet.
Da die im gegossenen Hartmetall vorhandene Sprödigkeit von der Teilchengrösse der Karbide (Nitride) abhängt, wird in dem erfindungsgemässen Schmelzverfahren auf eine möglichst geringe Kristallgrösse, der Karbidphase (Nitridphase) hingearbeitet. Dies wird erreicht, wenn eine der beabsichtigten Härte entsprechende Mischung eines Karbides (Nitrides) oder von Karbiden (Nitriden) mit einem oder mehreren Metallen, deren Schmelzpunkt höher liegt wie jener der Karbide (Nitride), unter Anwendung von Druck bis knapp über dem Schmelzpunkt des Karbides (Nitrides) erhitzt und dann zum Erstarren gebracht wird. Die Mischung des Karbides (Nitrides) mit den schwerer schmelzenden Metallen geschieht in Pulverform, wobei dessen Vorbereitung mit einfachen Mitteln möglich ist.
Mischungen, die den gschilderten Bedingungen entsprechen, sind z. B. Wolfram + Wolframkarbid + Tantalkarbid, Wolfram + Wolframkarbid + Siliziumkarbid und andere mehr (oder Nitride), wobei nur Bedacht darauf zu nehmen ist, dass das Metall oder die Metalle der Mischung einen höheren Schmelzpunkt besitzen wie das Karbid (Nitrid) und an sich Elemente hinreichender Zähigkeit vorstellen. Wird nun eine solche Mischung knapp über den Schmelzpunkt des Karbides (Nitrides) oder der Karbide (Nitride) erhitzt, so verbleiben die pulverförmigen Metallkörperchen ungelöst und bilden bei der nachfolgenden Erstarrung den Anreiz zur Kristallisationskeimbildung, was bewirkt, dass das erstarrende Karbid (Nitrid) in ausserordentlich feiner Teilchengrösse kristallisiert.
Durch den während des Schmelzflusses der Karbide (Nitride) ein-
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sondern im Hinblick auf das Vorhandensein einer genügenden Menge von Kristallisationskeimen sogar schädlich, die Teilchengrösse des Metallpulvers zu gering zu wählen, weil infolge des den Sehmelzvorgang der Karbide (Nitride) begleitenden Lösungsvorganges der Metallteilchen eine selbsttätige Reduktion
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des Produktes günstig sein.
Wurde dieses teilweise Schmelzen unter atmosphärischen Druck durchgeführt, so erhält man ein poröses, also unbrauchbares Erzeugnis. Es wird deshalb erfindungsgemäss während des Schmelzens der Karbide (Nitride) ein entsprechender Druck auf den Hartmetallkörper ausgeübt, der eine vollkommene Dichtheit der Legierung gewährleistet. Gleichzeitig gestattet aber die Messung des Druckes, den Beginn des Schmelzens wahrzunehmen, insofern dieser vor dem Schmelzen konstant bleibt und im Augenblick des Schmelzbeginnes abzusinken beginnt. Die Zeitdauer des Schmelzens richtet sich nach Form und Grösse des Presskörpers, der Erhitzungsart, des Druckes und der verwendeten Legierung.
Die Abkühlung erfolgt während der Kristallisation unter Druck und hernach normal bis zu Raumtemperatur.
Die Ausübung des Verfahrens erfolgt beispielsweise in Kohle-oder Graphitpressformen entsprechen- der Form, die zur Fernhaltung des Luftsauerstoffes noch mit einer Schutzgashülle, z. B. aus Wasserstoff oder Stickstoff, umgeben sein können. Die Erhitzung geschieht z. B. durch elektrische Widerstandsheizung, indem der Strom direkt durch die Pressform und Beschickung geführt wird.
Ausführungsbeispiel :
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hohe Warmfestigkeit besitzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Hartmetall-Legierungen sowie aus diesen hergestellten Arbeits- geräten, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulvertes Gemenge von Karbiden (Nitriden) und ein Metall
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unter Druck erfolgt.