BE471176A - - Google Patents

Description

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  Procédé de fabrication de produits en métal dur. 



   La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de produits en métal- dur-   tels   que ceux qui s'ob- tiennent à partir de carbure de tungstène, carbure de titane, 'carbure de -molybdène et carbure de tantale. 



   Un métal dur qui est utilisé là où l'on exige une   ' très   forte résistance à l'abrasion est généralement fait de carbure de tungstène et de cobalt qui sont. normalement broyés ensemble au moulin à boules,agglomérés, pré-frittés, façon- nés et finalement frittés à haute température généralement   1400    C. Le frittage peut être effectué à une température inférieure au point de fusion du cobalt (1467 C). Ceci- est 

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 probablement dû au fait que le frittage résulte d'une réac- tion eutectique entre le carbure de tungstène et le co- balt.

   Le cobalt entourant les grains de carbure de tungs- tène dissout un peu de carbure de tungstène lors du chan' fage formant finalement une phase liquide ou composition eutectique après chauffage durant quelque temps au des- sus de   150    C, laquelle s'écoule entre les   interstices   du carbure de tungstène. Le carbure de tungstène formant l'eutectique avec le cobalt se sépare au refroidissement jusqu'aux grains de carbure existants, laissant un liant de cobalt à peu près pur entourant les grains de carbu- re de tungstène. Le fer et le nickel se comportent de façon semblable au cobalt mais retiennent une plus grande proportion de carbure de tungstène en solution solide lors du refroidissement,ce qui rend l'agglomérat fritté extrêmement cassant. Ceci n'est pas aussi marqué dans le cas du carbure de tantale. 



   Les blocs à tréfiler et les outils pour tourner la fonte etles non-ferreux sont généralement faits en carbure de tungstène plus 5 à   7%   de cobalt. Avec cette teneur en liant,le métal dur est   extrêmement  dur (dureté Rockwell A 91-2) possède une bonne résistance à l'abra- sion mais est très cassant. Pour des outils qui   reçoivent @   un traitement brutal, par exemple des ciseaux, il est cou- rant d'augmenter la teneur en cobalt jusqu'à 13%. Ceci ré- duit la dureté à 86-88   Rock- eU   A et la résistance à l'a- brasion en est plutôt considérablement diminuée. 



   C'est un des buts de la présente invention de fournir des procédés perfectionnés pour la fabrication de produits en métaux durs en   @tilisant   des liants de cobalt, de nickel, de fer ou de tungstène ou des   mélanges   de   ceux-   ci. 

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   Avec ce but comme objectif, l'invention fournit un procédé de fabrication de produits en métaux durs dans lequel un agglomérat de métaux durs contenant une faible      proportion de cobalt, nickel, fer ou tungstène ou un mé- lange de ceux-ci, est chauffé au contact d'un liant com- prenant du cobalt, du nickel, du fer ou du tungstène ou un¯mélange contenant un ou plusieurs de ces métaux, à une température suffisamment élevée pour provoquer une réac- tion eutectique ou une autre réaction devant se produire entre le métal dur et le liant, la vitesse de diffusion du liant étant contrôlée en   adaptant   les conditions su-   perficielles   du conglomérat de métaux,durs par des moyens tels qu'une oxydation faible pendant ou après la carbura- tion du métal dur,

   l'addition   d'oxyde.de   tungstène, oxyde de tantale, oxyde   de,   thorium ou d'autres oxydes amorphes analogues, ou la nitruration du métal dur.,- 
La présente invention fournit aussi un procédé de préparation de produits en métaux durs dans lequel un conglomérat de métal dur contenant une faible propor- tion de cobalt, de nickel, de fer ou de tungstène ou un mélange de ceux-ci est chauffé au contact de cobalt soli- de , de nickel, de fer ou de tungstène ou   d'un'mélange   contenant un ou plusieurs de ces métaux   à une   température suffisamment élevée pour provoquer une réaction eutectique ou une autre réaction devant se produire entre le métal dur et le liant, mais située au-dessous du point de fusion du cobalt, du nickel , du fer ou du tungstène, ou du mélange,

   contenant un ou plusieurs de ces métaux employés, de tel- le manière que le cobalt, le nickel, le fer, ou le tungs- tène ou un mélange contenant un ou plusieurs-de ces métaux diffuse dans le conglomérat. 

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   La faible proportion de cobalt, nickel, fer ou tungstène ou d'un mélange de ceux-ci contenue dans le con-   gloérat  de métal dur va de préférence de 0,5% à 7% en poids du métal dur. 



   De préférence ,le cobalt, nickel, fer ou tuns- tène ou le mélange contenant un ou   plasieurs   de ces métaux avec lequel le conglomérat est en contact, est utilisé sous forme de poudre, mais si l'on veut, il peut être dé- posé   électrolytiquement   à la surface du métal dur ou ap- pliqué sous forme d'un enduit contenant de l'oxalate de cobalt ou un autre composé de cobalt qui produit du   co-   balt par chauffage. 



   L'emploi de la nitruration pour adapter les con-   ditions   de surface du métal dur convient particulièrement bien conjointement avec le carbure de titane. 



   Il estpréférable d' utiliser du carbure de   tungs-   tène et du cobalt et il est possible, conformément à la présente invention, de produire un conglomérat de métal dur qui est solide et possède une bonne résistance   super-   ficielle à l'abrasion. 



   Le procédé de l'invention peutêtre réaliséen de métal plaçant un conglomérat dur non-fritté consistant en car- bure de tungstène contenant 2 à   5;., de   cobalt sur une cou- che de cobalt en poudre dans une nacelle de carbone et en faisant passer cela dans un creusetcylindrique ou dans un autre creuset approprié, tel qu'un creuset à haute fre-   quence   contenant de l'hydrogène à 1450  C. La poudre de cobalt diffuse partiellement dans le conglomératen pro- duisant un aggloméré de métal dur dans lequel le cobalt s'est séparé en donnant une surface très résistante à l'abfasion superficielle et contenant peu de cobalt et un corps très résistant au choc etune base à teneur éle- vée en cobalt.

   La vitesse de diffusion du cobalt dans le 

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 conglomérat de tungstène peut être abaissée en chauffant le carbure..de tungstène dans une atmosphère oxydante du- rant une courte période. La présence d'impuretés non-métal-      liques telles que l'alumine, la silice et l'oxyde de magné- sium dans le cobalt retarde également la diffusion, tandis que le fer et le nickel diffusent 'dans le métal dur plus rapidement que le cobalt. 



   La dimension des grains du carbure de tungstène a aussi une influence sur la vitesse de diffusion qui est d'autant plus rapide que la dimension du   grain   de carbure de tungstène est plus faible. 



   Conformément à un autre objet de l'invention, le carbure de tungstène peut être traité dans un moulin à boules avec 2 à 5%. de cobalt et ensuite transformé en bri- ques d'aggloméré. Le carbure, avant d'être soumis au trai- tement dans le broyeur à boules est chauffé durant un court moment dans une atmosphère oxydante ; ou bien le broyage à boules peut être effectué en présence d'eau distillée afin de produire une faible oxydation de la surface du carbure et réduire ainsi la vitesse de diffusion du cobalt dans le traitement ultérieur qui consiste à placer le con- glomérat sur une fine couche de cobalt étalé-sur une pla- que plane de graphite qui est ensuite chauffé dans un creu- settubulaire à une température de   1450   C en   pré senc e .   d'hydrogène durant 2 heures. 



   Le procédé peut être réalisé dans n'importe quel- le atmosphère inerte, et dans ce but, on peut, non seule- ment utiliser de l'hydrogène, mais d'autres atmosphères inertes convenables telles que   l'ammoniac   craqué. 



   Les exemples suivants, dans lesquels les quantités sont données en poids montrent comment le procédé de l'in- vention peut être mis en pratique. 

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   1.-    lOOparties   de carbure de tungstène en poudre sont inti- mement mélangées à 5 parties de cobalt en poudre et une partie de cire de paraffine et le mélange est comprime en une briquette rectangulaire à une pression de 15   ton./pouce   carrée Le conglomérat ainsi formé est placé sur une mince couche de cobalt étalé sur une plaque unie de   graphite   et ensuite chauffé dans un creuset tubulaire à une   températurs   de 1450  C durant 3 h. dans une atmosphère d'hydrogène. 



   Le tableau suivant montre la dureté de la briquet- te à différentes profondeurs en partant de la surface qui s'est trouvée en contact avec la couche de cobalt . 
 EMI6.1 
 
<tb> Profondeur <SEP> en <SEP> mm. <SEP> Dureté <SEP> Rockwell <SEP> A.
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Surface <SEP> 85
<tb> 88
<tb> 89 <SEP> 1/2
<tb> 89 <SEP> 1/2
<tb> 90
<tb> 8 <SEP> 90 <SEP> 1/2
<tb> 16 <SEP> 90 <SEP> 1/2
<tb> 
 2.- 100 parties de carbure   de     tunsgtène   en poudre (dont la surface a été légèrement oxydée par chauffage dans l'air à   450 C)   sont intimement mélangées à 5 parties de cobalt en poudre et une partie de cire de paraffine et le mélange est comprimé en une briquette rectangulaire à une pression de 15 tons/pouce carré. Le conglomérat est ensuite placé sur une fine couche de cobalt sur une plaque unie de   gra-   phite et chauffé ensuite dans un creuset tubulaire à une température de 1450  C duran.t 3 heures dans une atmosphère d'ammoniac craqué. 



   Le tableau suivant montre la dureté de la briquette à différentes profondeurs en partait de la surface qui s'est trouvée au contact de la couche de dobalt.      
 EMI6.2 
 



  Profondeur (mms) l)ureGté Rockwell A. 
 EMI6.3 
 
<tb> 



  Surface <SEP> 89
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 90 <SEP> 1/2
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 91
<tb> 
<tb> 91
<tb> 

Claims (1)

1. Revendications. EMI7.1 , w- W .n W - si r W .n 11- Inl.. Y1- W. w. - e- H - WY1Y 1.- Procédé de fabrication de produits en métal dur, dans lequel un congloméré de métal dur, contenant une faible pro- portion de cobalt, de nickel, de fer ou de tungstène ou un mélange de ceux-ci, est chauffé au contact d'un liant compre- nant du cobalt, du nickel, du fer ou du tungstène ou un mé- lange contenant un ou plusieurs de ces métaux à une tempéra- ture suffisamment élevée pour provoquer une réaction eu- tactique ou une autre réaction entre le métal dur et le liant, la vitesse de diffusion du liant étant contrôlée en réglant les conditions de surface du conglomérat de métal dur par (Ses moyens tels qu'une légère oxydation pendant ou après la carburation du métal dur, l'addition d'oxydes de tungstène,

   d'oxyde de tanta, d'oxyde de thorium ou d'oxydes amorphes similaires, ou la nitruration.du métal dur .

   2. - Procédé de fabrication de produits en métal dur dans le- quel un conglomérat de métal dur contenant une petite propor- tion de cobalt, de nickel, de fer ou de tungstène ou un mé- lange de ceux-ci,est. chauffé au contact de cobalt solide, de nickel , de fer ou de tungstène ou d'un mélange c.ontenant un ou plusieurs de ces métaux jusqu'à une température suffi- samment haute pour provoquer une réaction eutectique ou une autre réaction entre le métal dur etle liant, mais inférieu- re au point de fusion du cobalt du nickel, du fer ou du tungs- tène ou du mélange contenant un ou plusieurs de ces métaux em- ployés, de sorte que le cobalt, le nickel, le fer ou le tungs- tène ou le mélange contenant un ou plusieurs de ces métaux diffuse dans le conglomérat,

   3.- Procédé comme revendiqué en 1 ou 2, dans lequel le métal dur est du carbure de tungstène. <Desc/Clms Page number 8>

   4. - Procédé pour la fabrication de produits en métal dur essentiellement comme décrit en se référant aux exemples.

   5.- Produits en métal dur lorsqu'ils sont fabriqués selon le procédé d'après les revendications 1 à 4.