Bartmetall. - Die Erfindung betrifft ein Hartmetall aus mindestens einem Karbid und einem Hilfs metall, sowie ein Verfahren zu dessen Her stellung. Gemäss der Erfindung enthält das Hartmetall über 50ö Titankarbid. Das Hilfsmetall, in das das Titankarbid eingebet tet sein oder das auch auf andere Weise als Bindemittel für das Titankarbid dienen kann, kann aus einem einzelnen oder mehreren Me tallen oder aus deren Legierungen oder Mi schungen bestehen.
Titankarbid hat gegenüber den zur Her stellung von Hartmetallen schon bekannten Schwermetallkarbiden wie zum Beispiel Wolframkarbid ganz erhebliche Vorzüge. Einesteils ist die Gewichtseinheit wesent licher billiger, andernteils hat es erheblich geringeres spezifisches Gewicht. Da in der Anwendung für Werkzeuge usw. nicht das Gewicht der verwendeten Menge, sondern das Volumen ausschlaggebend ist, vermindert sich deren Preis dadurch noch weiter.
Die Härte des Titankarbides steht hinter der jenigen des Wolframkarbides nicht zurück, es ist vielmehr möglich, bei gleichem prozen tualen Gehalt an Hilfsmetall eine grössere Härte des fertigen Körpers zu erzielen als die Härte eines entsprechenden wolEram- karbidhaltigen Körpers.
Das Titankarbid hat die Fähigkeit, in Legierung mit einer ganzen Reihe von Me tallen ausserordentlich homogene, mechanisch widerstandsfähige Körper zu bilden. Als solche Metalle kommen in erster Linie die Metalle der Eisengruppe und unter ihnen insbesondere Kobalt in Betracht; es können. auch Legierungen oder Mischungen von Ko balt und Eisen verwendet werden. Ferner ist auch Nickel für sich allein oder in Verbin dung mit andern Metallen verwendbar. Es können jedoch auch andere Legierungen, die mindestens ein Metall der Eisengruppe ent halten, zum Beispiel Legierungen von Kobalt, Chrom und Wolfram mit oder ohne Kohlen stoffzusatz vorteilhaft verwendet werden.
Das Hartmetall gemäss der Erfindung kann ausser Titankarbid noch andere Karbide ent halten. Es darf sich dabei jedoch immer nur um einen verhältnismässig kleinen Bruchteil der ganzen Karbidmasse handeln, wenn man nicht die guten Eigenschaften, die durch ;lie Verwendung des Titankarbides erzielt wer den, zu stark beeinträchtigen will. Zusätze von beispielsweise 10 bis 20% Wolframkar- bid, Molybdänkarbid oder Tantalkarbid sind ohne weiteres zulässig.
Um die hervorragenden Eigenschaften des Titankarbides auszuwerten, ist es zweck mässig, Titankarbid in Mengen von über zwei Dritteln der ganzen Masse des Hartmetalles zu verwenden. Besonders gute Eigenschaften weisen beispielsweise solche Körper auf, die 85 % Titankarbid enthalten. Es ist aber mög- lieh, den Karbidgehalt noch darüber hinaus zu steigern, beispielsweise bis zu 95 %.
Mit wachsendem Karbidgehalt steigt im allgemei nen die Härte des fertigen Körpers, jedoch wird es mit wachsendem Karbidgehalt immer schwieriger, eine feste Bindung der Karbid masse zu erzielen. Je höher der Karbidgehalt ist, desto höher muss die zur Verfestigung des fertigen Körpers erforderliche Tempera tur gesteigert werden. Man kommt dabei un ter Umständen bis über 2000 .
Die Schwie rigkeiten sind zum Teil darin begründet, dass das Titankarbid wegen seines relativ gerin gen spezifischen Gewichtes und des daraus sich ergebenden grösseren Volumens und der grösseren Gesamtoberfläche der gleichen Ge wichtsmenge Pulver eine relativ grössere Menge Hilfsmetall zur Ausfüllung der Zwi schenräume zwischen den Karbidteilehen er fordert als andere, schwerere Karbide. Es hat sich aber gezeigt, dass man über diese Schwie rigkeiten durch die Wahl entsprechend hoher Verfestigungstemperaturen gut hinwegkom men kann.
Zur Herstellung des Hartmetalles gemäss der Erfindung hat sich insbesondere ein sol ches Verfahren als geeignet erwiesen, bei dem aus einem mindestens Titankarbid enthalten- den Pulver ein Pressling geformt und durch Erhitzen in Gegenwart des Hilfsmetalles gleichmässig verfestigt wird.
Man kann in einfachster Weise zum Bei spiel so vorgehen, dass man Titankarbid pul verisiert-und mit der zur Bindung erforder lichen Menge eines Pulvers von Kobalt oder Eisen oder einer Mischung von Kobalt und Eisen innig vermengt, diese pulverige Masse alsdann in die Form presst, die der fer tige Körper erhalten soll, und den Pressling auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass eine genügende Verfestigung eintritt. Im allge meinen ist dazu erforderlich, dass die Tempe ratur bis erheblich über den Schmelzpunkt des Hilfsmetalles erhöht wird.
Bei Verwen dung von Kobalt, Eisen oder ähnlichen Me tallen in einer Menge von beispielsweise etwa 20%, wird man auf Temperaturen von etwa 1900 oder noch mehr gehen müssen. Hierbei besteht nun die Gefahr, dass das Titankarbid mit andern Stoffen, mit denen es in Berüh rung kommt, zum Beispiel mit dem Sauer stoff oder Stickstoff der Atmosphäre, in Re aktion tritt. Dadurch würde die Eigenschaft des fertigen Körpers unter Umständen erheb lich beeinträchtigt. Es ist deshalb zweck mässig, bei der Erhitzung vor allem Sauer stoff und Stickstoff fernzuhalten. Man wird die Erhitzung deshalb zum Beispiel in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer andern indifferenten Atmosphäre oder auch im Va kuum vornehmen.
Es kommt dabei darauf an, auch geringe Spuren von Sauerstoff oder Stickstoff fernzuhalten, weil sonst ein Ab binden der Masse durch das Hilfsmetall über haupt nicht mehr in befriedigendem Masse er zielbar wäre, da sich die einzelnen Karbid- teileben mit Oxyd- oder Nitridschichten über ziehen würden, die einen Kontakt zwischen dem Karbid und dem Hilfsmetall verhindern.
Statt die Presslinge sofort in ihre end gültige Form zu bringen und durch Erhitzen fertig zu machen, kann man auch so vor gehen, dass man Körper herstellt, die man zu nächst nur auf eine geringere Temperatur er hitzt, beispielsweise bis dicht unterhalb des Schmelzpunktes des Itilfsmetalles oder nur wenig darüber. Diese Körper sind dann zu nächst noch verhältnismässig leicht bearbeit- bar. Man kann sie durch Schneiden oder dergleichen in die gewünschte Form bringen und dann die so erhaltenen Körper durch Er hitzen auf die höheren Verfestigungstempera- turen fertig machen.
Man kann ferner das als Ausgangsstoff dienende, mindestens Titankarbid enthal tende Pulver derart erhalten, dass eine chemi sche Verbindung des Hilfsmetalles, die sich zum Beispiel in Pulverform oder in einer Lö- suno; befindet, mit dem Karbidpulver ver mengt und durch Erhitzung in einer redu zierenden Atmosphäre in metallisches Hilfs metall von besonders feiner Verteilung über- g@führt wird. Die die Hauptmasse des Hart metalles bildenden Karbidpartikel bleiben dabei chemisch unverändert.
Der Vorteil die ser Verfahrensform besteht darin, dass man ausser der bei der Zerstörung der -chemischen Verbindung des Hilfsmetalles erzielten be sonders feinen Verteilung des metallischen Hilfsmetallee durch weiteres Erhitzen des Gemenges eine besonders innige Bindung des Hilfsmetalles an die Karbidpartikel erhält. Man kann beispielsweise von den Oxyden oder Oxalaten der Hilfsmetalle ausgehen und reit möglichst reinem Wasserstoff bei relativ niedrigen Temperaturen, zum Beispiel bei be ginnender Rotglut, reduzieren und dann erst die weitere Erhitzung vornehmen, bei der dann zweckmässig Sauerstoff und Stickstoff fernzuhalten sind.
Das Herstellungsverfahren kann auch in der Weise ausgeführt werden, dass der ge formte Pressling zu einem porösen Körper vorgesintert und mindestens die Hauptmenge des Hilfsmetalles durch Einsaugen unter Er hitzung in ihn eingeführt wird. Man geht da bei folgendermassen vor: Die Presslinge wer den aus Titankarbidpulver ohne oder mit nur geringem Zusatz von Hilfsmetall hergestellt und bei hoher Temperatur zu porösen Kör pern gesintert.
Die Sinterkörper werden dann mit der in sie noch einzuführenden Menge des Hilfsmetalles in Berührung gebracht und bis zur endgültigen Verfestigungstemperatur erhitzt. Man kann beispielsweise das Hilfs metall in Gestalt eines festen, zusammenhän genden Körpers auf den vorgesinterten Titan- karbidkörper auflegen und dann das Ganze im Vakuum erhitzen. Der Hilfsmetallkörper wird von dem vorgesinterten Titankarbid- körper aufgesaugt und gleichmässig verteilt.