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COMPOSITIONS METALLQUES DURES ET LELRS PROCIDES DE FABRICATION
L'invention vise des procédés de préparation, ainsi que des compositions métalliques nouvelles en résultant, contenant des éléments (em- pêchant la croissance des grains cristallins)oElle permet d'améliorer les composés a-btenus au moyen d'un carbure du sixième groupe de la table pério- dique de Mendeleeff. avec un métal auxiliaire du groupe du fer. Un de ces car- bures peut être par exemple le carbure de tungstène associé à une proportion appropriée de cobaltg de préférence de 3 à 25%.
Le produit contient générale- ment une proportion de cobalt voisine de 6 à 15%, le reste étant du carbure de tungstène, et le produit ayant la forme agglomérée, cette agglomération se faisant à des températures de l'ordre de 1,375 à 1.425 C, suivant la propor- @
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tion de cobalt introduite dans le mélange et suivant la durée de sa cuisson-
A la suite de l'expérience considérable acquise par la Socié- té demanderesse dans la fabrication des filières en carbure de tungstène cé- menté, il lui a été donné d'observer que les opérations de chauffe durcissent le matériel et en grossissent les grains' Pour éviter ce grossissement des grains, la présente invention mélange, à'la composition carbure de tungstène- cobalt qu'elle obtient, ou analogue,
un élément empêchant la croissance de grains- En utilisant un tel élément, elle obtient un produit fini de grains plus fins, de consistance plus uniforme, offrant moins de vides, une plus grande dureté et une plus grande résistance* A titre d'exemple spécifique d'application de l'invention, on peut considérer celle qui est basée sur l'utilisation de l'c- xyde de thorium THO2 comme inhibiteur ou élément empêchant la croissance de grains.
La Société demanderesse a trouvé qu'en préparant un produit du typa indiqué, en y incorporant une faible proportion de thorium sous forme pré- férée d'oxyde Th2 il est possible d'obtenir un produit perfectionné particuliè- rement utile pour la fabrication des outils de toute nature, des filières, etc..
Ce produit perfectionné est plus dur que le carbure de tungstène cobalté normal. Lorsqu'on l'utilise à la fabrication des filières pour travaille- le tungstène et le molybdène par exemple, on obtient des résultats tout à fait exceptionnels- La durée des filières établies suivant la méthode décrite dans ce brevet, dépasse de 10 à 20% la durée des filières ordinaires en carbure de tungstène cobalté.
Pour réaliser l'invention, on peut utiliser le procédé suivant: pour obtenir d'abord (ce qui est important) un mélange intime de tungstène et d'oxyde de thorium avant carburation, on peut le faire en partant d'oxyde de tug stène et d'une solution de nitrate de thorium. Le nitrate de thorium est parti- cullèrement désigné pour l'application de l'invention, car sa décomposition met en liberté l'oxyde de thorium (ThO2). On utilise une solution de nitrate de tho- rium contenant une proportion d'eau suffisante pour former un mélange pâteux avec l'oxyde tungstique utilisé. Il convient évidemment d'utiliser une proportion de nitrate de thorium calculée pour laisser substiter dans le produit la propor- tion voulue d'oxyde de thorium après réduction de l'oxyde tungstique à l'état de tungstène.
Au préalable on déssèque la pâte de nitrate de thorium et d'oxyde
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tungstique pour en chasser l'eau Cette dessication peut se faire dans un bain de vapeur, mais on peut aussi la'réaliser de toute manière appropriée. On réduit ensuite le mélange, et 1 oxyda de tungstène libère le tungstène, tandis'que le nitrate de thorium libère l'oxyde de thorium (ThO2). Cette masse à la forme d'un mélange intime des deux matières dégagées.
Au lieu de partir d'une pâte composée de nitrate de tnoriwn et d'oxyde tungstique, on peut obtenir le mélange intime désiré de tungstène et d'oxyde par d'autres méthodes. Par exemple, on peut partir d'une pâte qui soit un mélge de tungstène et de citrate de thorium; au lieu d'utiliser un tel mélange, on peut malaxer mécaniquement, soit 1 oxyde tungstique et le nitrate de thorium, soit le tungstène et le nitrate de thorium, ou bien on peut utiliser un mélange à l'état de poudre de l'oxyde tungstique et de l'oxyde de thorium.
Dans tous les cas, le mélange fournit ;:prés réduction, un mélange intime de tungstène et d'oxyde de thorium-
Ce mélange de tungstène et d'oxyde de tnorium (ThO2) est ensuite carbonisé. Le procédé utilisé peut 'être celui qui fait l'objet du brevet belge No 350,30i du 6 Avril 1928,de la Société demanderesse,et de ses perfectionne- meiits- Ce procédé permet de convertir le tungstène en carbure, mais l'oxyde de thorium reste pratiquement insensible à l'action du carbone, puisqu'il est très stable, de sorte que le carbure de tungstène se trouve mélangé d'oxyde de tho- rium.
Le mélange de ces deux substances est alors internement mélangé avec du cobalt, la proportion de ce dernier élément étant celle qui donne les proportion désirées de cobalt dans le produit fini à obtenir- On presse et on agglomère le mélange à température appropriée qui dépend du mélange utilisé. Si, par exemple, ce mélange contient environ 13% de cobalt, la cuissen peut se faire à une tempé- rature de l'ordre de 1,3750 C.
Le produit aggloméré obtenu est extrêmement dur et homogène. Il offre toutes les propriétés des carbures de tungstène cobalté ordinaires, mais il offre en cetre, sur ce produit, les avantages décrits plus haut= Il contient du thorium sous forme surtout d'oxyde de thorium ThO2, mais le thorium peut en- core exister à l'état libre. .Les proportions de thorium qu'on peut incorpprere dans le produit sont considérables, et la Société demanderesse a utilisé avec succès des proportions de cet élément variant entre 0,5% et 3% environ.,
Bien que le brevet cite le thorium comme un excellent élément
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HARD METAL COMPOSITIONS AND THE MANUFACTURING PROCESSES
The invention relates to methods of preparation, as well as to novel metallic compositions resulting therefrom, containing elements (preventing the growth of crystal grains) oIt makes it possible to improve the a-btenus compounds by means of a carbide of the sixth group. from Mendeleeff's periodic table. with an auxiliary metal of the iron group. One of these carbides can be, for example, tungsten carbide combined with an appropriate proportion of cobaltg, preferably from 3 to 25%.
The product generally contains a proportion of cobalt in the region of 6 to 15%, the remainder being tungsten carbide, and the product having the agglomerated form, this agglomeration taking place at temperatures of the order of 1.375 to 1.425 C, according to the proportion
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tion of cobalt introduced into the mixture and depending on the duration of its cooking
Following the considerable experience acquired by the Applicant Company in the manufacture of cemented tungsten carbide dies, it has been observed that the heating operations harden the material and enlarge the grains. To avoid this grain enlargement, the present invention mixes the tungsten carbide-cobalt composition which it obtains, or the like,
an element preventing the growth of grains - By using such an element, it obtains a finished product of finer grains, of more uniform consistency, offering less voids, greater hardness and greater strength * As a specific example application of the invention, one can consider that which is based on the use of thorium oxide THO2 as an inhibitor or element preventing the growth of grains.
The Applicant Company has found that by preparing a product of the type indicated, by incorporating therein a small proportion of thorium in the preferred form of Th2 oxide, it is possible to obtain an improved product which is particularly useful for the manufacture of tools. of any kind, sectors, etc.
This advanced product is harder than normal cobalt tungsten carbide. When it is used in the manufacture of dies for working - tungsten and molybdenum for example, quite exceptional results are obtained - The duration of the dies established according to the method described in this patent, exceeds 10 to 20% the duration of ordinary cobalt tungsten carbide dies.
To carry out the invention, the following process can be used: to obtain first (which is important) an intimate mixture of tungsten and thorium oxide before carburization, it can be done starting with tug stene oxide and a solution of thorium nitrate. Thorium nitrate is particularly designated for the application of the invention, since its decomposition releases thorium oxide (ThO2). A solution of thorium nitrate containing a sufficient proportion of water is used to form a pasty mixture with the tungstic oxide used. Obviously, a proportion of thorium nitrate calculated to allow the desired proportion of thorium oxide to substitute in the product after reduction of the tungstic oxide to the tungsten state should be used.
Beforehand we dry the paste of thorium nitrate and oxide
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tungstic to remove water This desiccation can be done in a steam bath, but it can also be carried out in any suitable manner. The mixture is then reduced, and the tungsten oxide releases the tungsten, while the thorium nitrate releases the thorium oxide (ThO2). This mass has the form of an intimate mixture of the two materials released.
Instead of starting from a paste composed of tnoriwn nitrate and tungstic oxide, the desired intimate mixture of tungsten and oxide can be obtained by other methods. For example, one can start with a paste which is a mixture of tungsten and thorium citrate; instead of using such a mixture, either tungstic oxide and thorium nitrate, or tungsten and thorium nitrate can be mechanically kneaded, or a powder mixture of the oxide can be used. tungstic and thorium oxide.
In all cases, the mixture provides;: meadows reduction, an intimate mixture of tungsten and thorium oxide-
This mixture of tungsten and tnorium oxide (ThO2) is then carbonized. The process used can be that which is the subject of Belgian patent No. 350,30i of April 6, 1928, of the Applicant Company, and of its improvements. This process allows tungsten to be converted into carbide, but the oxide thorium remains practically insensitive to the action of carbon, since it is very stable, so that the tungsten carbide is mixed with thorium oxide.
The mixture of these two substances is then internally mixed with cobalt, the proportion of the latter element being that which gives the desired proportions of cobalt in the finished product to be obtained. The mixture is pressed and agglomerated at an appropriate temperature which depends on the mixture used. If, for example, this mixture contains about 13% cobalt, the cooking can be done at a temperature of the order of 1.3750 C.
The agglomerated product obtained is extremely hard and homogeneous. It offers all the properties of ordinary cobalt tungsten carbides, but it also offers, over this product, the advantages described above = It contains thorium mainly in the form of thorium oxide ThO2, but thorium may still exist in the free state. The proportions of thorium which can be incorporated into the product are considerable, and the Applicant Company has successfully used proportions of this element varying between approximately 0.5% and 3%.
Although the patent cites thorium as an excellent element
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