CH181007A - Verfahren zur Herstellung von gesinterten Hartmetallformstücken. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von gesinterten     Hartmetallformstücken.       Als Werkstoff für hochleistungsfähige  Schneid- und Ziehwerkzeuge benutzt man so  genannte Hartmetalle, die entweder aus  einer Legierung oder aus einem     gesinterten     Gemenge mehrerer Metallkomponenten be  stehen.

   Bei der Herstellung der     Sintermetalle          werden    als Träger der Härte häufig die  schwer schmelzbaren Karbide des Wolframs  und des     Molybdäns    verwendet, :die man in  ein leichter schmelzbares     Bettungs-    oder  Hilfsmetall     einsintert.    Sehr gut bewährt hat  sich auch ein gesintertes Hartmetall, bei dem       Titan-Silicide    oder     Titan-Bor    oder ein Ge  misch beider durch Kobalt in Abwesenheit  von Kohlenstoff     zusammengebunden    werden.

    Dabei lassen sich durch weitere Zuschläge  an Magnesium, Aluminium,     Vanadium,    Be  ryllium oder Eisen die Härte dieses gesin  terten     Hartmetalles    und vor allem seine  Zähigkeit noch erheblich steigern.  



  Die Herstellung dieser oder ähnlicher       Sinterhartmetalle    geschieht     nun    im all  gemeinen' so, dass die Ausgangsstoffe zu-    nächst auf das Feinste     gepulvert,    gemischt  und dann angefeuchtet werden. Da man das  fertig     gesinterte    Metall     später    nicht mehr be  arbeiten und formen kann, füllt man die  feuchte und     plastische    Masse in Formen von  .der Gestalt der herzustellenden Gegenstände,  trocknet sie hier sorgfältig und     sintert    das  Ganze zunächst nur so lange, bis sich ein  einigermassen standfester Formling ergibt.

    Unter Berücksichtigung des     Schwindmasses     kann man diesen Formling dann noch leicht  auf seine endgültige Gestalt bearbeiten; er  wird erst im Anschluss daran fertig gesintert.  



  Es ist ein Nachteil dieses bekannten Ver  fahrens, dass man bei ihm mit einem starken  Schrumpfen der Masse während . der     Sinte-          rung    rechnen muss,     und    dass selbst bei An  wendung hoher Formdrucke noch Schrumpf  werte von 20 bis 25     %    anzutreffen sind. Die  ser Umstand beweist unter anderem auch,  dass die zu     sinternden    feinkörnigen Metalle  oder     Metallverbindungen    nach :dem Einfor  men und Pressen noch     verhältnismässig    locker      liegen, wodurch auch das     Fertigmaterial    an  Homogenität und damit an Zähigkeit ver  liert.  



  Um ein     dichtes    und damit zähes Hart  metall herzustellen, hat man das entspre  chend vorbereitete und angefeuchtete Me  tallgemisch schon     mittelst    Pressluft in seine  Formen gespritzt. Auf diese Weise lassen  sich     aussergewöhnlich    .dichte Formlinge her  stellen, die, ohne     vorgesintert    zu sein, schon  so fest sind, dass man sie auf ihre endgültige  Form bearbeiten kann.

   Ganz abgesehen da  von, dass sich durch ein derartiges     Spritz-          verfahren,    bei dem also die     Vorsinterung     fortfällt, die     Herstellung    der Hartmetalle  wesentlich verbilligt, erzielt man auch ein  bedeutend zäheres und     homogeneres    End  produkt als bisher. Die Schrumpfung des so  behandelten     erdfeuchten    Metallgemisches beim  Fertigsintern beträgt erfahrungsgemäss nur  5 bis 8%, aus welcher Ziffer man auch schon  auf die Güte der fertigen     Sinterlegierung     schliessen     kann.     



  Dem Spritzverfahren, bei dem man bis  her aus einer einzigen Düse das fertige und  mit einer als     Klebmittel    dienenden Flüssig  keit angemachte     feinkörnige    Metallgemisch       mittelst    Pressluft in die Formen bläst, haften  trotz seiner im übrigen grossen     Fortschritt-          lichkeit    noch erhebliche Mängel an. Die zur  Verwendung kommende Pressluft weist näm  liche     immer    noch gewisse Mengen Luft  feuchtigkeit auf, die, mit in die Formen ge  bracht, beim Sintern der Masse zu     Rissbil-          dungen    und damit zu     Störungen    im Gefüge  der fertigen Metalle Veranlassung gibt.

   Eine  weitere Schwierigkeit macht die gleich  mässige Zufuhr des mit dem     Klebmittel    an  gefeuchteten Metallstaubes, also der plasti  schen Masse, aus dem Spritzapparat in die  Metallform. Bei der bisherigen Arbeitsweise  kommt es     nämlich    häufig vor, dass das kleb  rige Metallgemisch sich nicht genügend auf  teilt und dann in mehr oder weniger dicken  Tropfen oder Klumpen     eingespritzt    wird.  Dadurch werden ungleiche Formstücke er  zeugt, die meist auch ein unterschiedliches  Schrumpfen aufweisen.

      Diese Übelstände sind bei dem neuen Ver  fahren zur     Herstellung    gesinterter Hart  metallformstücke nun vollständig behoben;  nach ihm können in einfachster und betriebs  sicherer Weise feste und homogene Hart  metallformstücke nach dem Spritzverfahren  hergestellt werden, die nach ihrer     Sinterung     dann einen     riss-    und porenfreien und vor al  lem aber zähen Werkstoff ergeben.

   Das neue  Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,     .dass     man aus einer Düse unter hohem Druck ein  trockenes und fein     pulverisiertes,    mindestens  einen schwer schmelzbaren und harten Stoff  und mindestens ein leichter schmelzbares  Hilfsmetall enthaltendes Gemenge und gleich  zeitig aus einer zweiten Düse, ebenfalls un  ter Druck und feiner Verteilung, eine als       Klebmittel    dienende Flüssigkeit in eine  Form spritzt und das fertig geformte Form  stück der     Sinterung    unterwirft. Als Kleb  mittel     nimmt    man zweckmässig reines Harz,  das beispielsweise in Benzin gelöst ist; bei  spielsweise 50     gr    Harz auf     ein    Liter Benzin.

    Die     Spritzdüsen    sind zweckmässig so aufein  ander     gerichtet,    dass der Pulver- und der  Flüssigkeitsstrahl sich auf dem Wege zur  Form oder in dieser treffen. Dadurch, dass  beide Mittel durch .die Düsen auf das Feinste       aufgeteilt    werden, erfolgt beim Zusammen  treffen beider eine ganz gleichmässige An  feuchtung der     einzelnen        kleinen    Pulver  körner. Letztere haben jetzt auch keine Zeit  mehr, zusammenzukleben, sie werden unter  hohem Druck und in dichtester und     gleich-          mässigster        Verteilung    in die Form geschleu  dert.

   Als     Förder-    und Druckmittel für den  Metallstaub wird vorzugsweise an Stelle der  feuchten Pressluft ein vorher     sorgfältigst    ge  trocknetes Gas, wie beispielsweise Wasser  stoff oder Stickstoff     benutzt.        Auf    diese  Weise kann jede schädliche und unkontrol  lierbare Zufuhr von Wasserdampf oder Luft  feuchtigkeit vermieden und damit die Her  stellung eines Poren- und     rissfreien    Hart  metalles ermöglicht     werden.     



  Das Pulver kann beispielsweise aus einem       kohlenstofffreien    Gemisch bestehen, das Ti  tan, Silizium und Kobalt, oder Titan, Bor      und Kobalt oder auch Titan, Bor, Silizium  und Kobalt enthält. Ferner kann Bor oder  Titan oder beide ganz oder teilweise durch  ein Metall der Chromgruppe, zum Beispiel  Wolfram, ersetzt sein.  



  Die nach dem     Spritzverfahren    hergestell  ten Formstücke brauchen nicht     vorgesintert     zu  erden; sie lassen sich, falls es erforder  lich ist, ohne weiteres bearbeiten. Zur     Sinte-          rung    werden die Formen zweckmässig in Me  tallpulver gebettet; Glühdauer und     Glüh-          temperatur    bemessen sich dabei nach der  Wandstärke der Stücke und nach der Art des  Metallgemisches. Die Glühtemperatur liegt  meist über<B>1300'</B> C.

   Mit besonderem Vorteil  haben sich nach dem neuen Verfahren Hart  metalle folgender Zusammensetzung herstel  len lassen:  
EMI0003.0007     
  
    1. <SEP> 76 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> \?. <SEP> 45 <SEP> % <SEP> Titan
<tb>  14,5% <SEP> Silizium. <SEP> 40% <SEP> Bor
<tb>  <B>9,5%</B> <SEP> Kobalt <SEP> 15 <SEP> % <SEP> Kobalt
<tb>  3. <SEP> 71 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> 4. <SEP> 41 <SEP> % <SEP> Titan
<tb>  <B>17,5%</B> <SEP> Silizium <SEP> <B>13,2%</B> <SEP> Silizium
<tb>  11 <SEP> % <SEP> Kobalt <SEP> <B>32,6%</B> <SEP> Bor
<tb>  <B>0,5%</B> <SEP> Vanadium <SEP> <B>12,5%</B> <SEP> Kobalt
<tb>  <B>0,3%</B> <SEP> Vanadium
<tb>  0,4% <SEP> Magnesium
<tb>  5. <SEP> 70 <SEP> % <SEP> Wolfram <SEP> 6.

   <SEP> 81 <SEP> % <SEP> Wolfram
<tb>  13 <SEP> % <SEP> Silizium <SEP> 10,2% <SEP> Kohlenstoff
<tb>  10 <SEP> % <SEP> Titan <SEP> 4 <SEP> % <SEP> Titan
<tb>  <B>0,5%</B> <SEP> Vanadium <SEP> <B>0,3%</B> <SEP> Vanadium
<tb>  <B>6,5%</B> <SEP> Kobalt <SEP> 4,5% <SEP> Kobalt

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von gesinter ten Hartmetallformstücken, .dadurch gekenn zeichnet, dass aus einer Düse unter hohem Druck ein trockenes und fein pulverisiertes, mindestens einen schwer schmelzbaren und harten Stoff und mindestens ein leichter schmelzbares Hilfsmetall enthaltendes Ge menge und gleichzeitig aus einer zweiten Düse, ebenfalls unter Druck und feiner Ver teilung, eine als Klebmittel dienende Flüs sigkeit in eine Form gespritzt werden, und ,dass das fertig geformte Formstück der Sin- terung unterworfen wird. UNTERANSPR-CCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Verteilung und der Transport des feingepulverten Gemisches durch ein getrocknetes und auf -Druck gebrachtes Gas geschieht. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man als getrocknetes Gas Was serstoff verwendet. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man als getrocknetes Gas Stick stoff verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Pulver- und der Flüssig keitsstrahl aufeinander gerichtet werden. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass .der Pulver- und der Flüssigkeitsstrahl so aufeinander ge richtet werden, dass sie sich auf dem Wege zur Form treffen. 6. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulver- und der Flüssigkeitsstrahl so aufeinander gerich tet werden, dass sie sich in der Form treffen. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Formstück vor der Sinte- rung bearbeitet wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Pulvergemisch verwendet wird, das Titan enthält. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulvergemisch verwendet wird, das Titan und ein schwer schmelzbares Metall der Chrom gruppe enthält. 10. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulvergemisch verwendet wird, das Titan und Wolfram enthält. 11. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein kohlenstoff- freies Pulvergemisch verwendet wird, . das Titan, Silizium und Kobalt enthält. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein kohlenstofffreies Pulvergemisch verwendet wird, das. Ti tan, Bor und Kobalt enthält. 13. Verfahren nach Patentanspruch I. und den Unteransprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein kohlenstofffreies Pulvergemisch verwendet wird, das Ti tan, Bor, Silizium und Kobalt enthält. 14. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Pulvergemisch verwendet wird, das ein Metall der Chromgruppe enthält. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch L und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Pulvergemisch verwendet wird, das ausser mindestens einem schwer schmelzbaren und harten Stoff und min destens einem leichter schmelzbaren Hilfsmetall noch mindestens ein Zusatz metall enthält, das die Härte und Zähig keit der Formstücke zu erhöhen bestimmt ist. 16. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 15, dadurch _ gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch als Zusatzmetall Magnesium enthält. 17. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch als Zusatzmetall Aluminium enthält.

   1$. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch als Zusatzmetall Vanadium enthält. 19. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch als Zusatzmetall Beryllium enthält. 20. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch als Zusatzmetall Eisen enthält.

   PATENTANSPRUCH II: Formstück aus gesintertem Hartmetall, erhalten nach dem Verfahren gemäss Patent anspruch I. UNTERANSPRüCHE: 21. Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 7-6 % Titan, 14,5 % Silizium und 9,5% Kobalt. 22. Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 45 % Titan, 40% Bor und 15 % Kobalt. 23. Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 71 % Titan,<B>17,5%</B> Silizium, 11 % Kobalt und 0,5 % Vanadium. 24.

   Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 41 % Titan, 13,2 % Silizium., 32,6% Bor,<B>12,5%</B> Kobalt,<B>0,3%</B> Vana- dium und 0,4% Magnesium. 25. Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 70% Wolfram,<B>13%</B> Sili zium, 10,% Titan,<B>0,5%</B> Vanadium und 6,5 % Kobalt. 36. Formstück nach Patentanspruch II, be stehend aus 81 % Wolfram, 10,2 % Koh lenstoff, 4% Titan, 0,3% Vanadium und 4,5 % Kobalt.