Verfahren zur Herstellung harter; verschleissfester Oberflächen auf Metallen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung harter, verschleiss fester Oberflächen auf Metallen.
Um besonders harte Werkzeuge, z. B. Meissel, Bohrer und dergleichen herzustellen, genügt die übliche Härtung des Stahles nicht. Man hat daher Stücke aus Wolframkarbid bezw. Borkarbid, deren Härte über 9,5 be trägt, mechanisch an den Arbeitsflächen der betreffenden Werkzeuge befestigt, z. B. durch Anschweissen oder durch Einklemmen in an gebrachte Nuten. In dieser Weise konnten jedoch nie die gesamten Arbeitsflächen mit dem besonders harten Stoff belegt werden, weil in vielen Fällen die Form des Werk zeuges zu verwickelte Flächen aufwies, als dass feste Schichten des besonders harten Stoffes an ihnen befestigt werden konnten.
Zudem ist die mechanische Festigkeit der Wolframkarbidgegenstände nicht befriedigend, da sie zwar hart, aber zu spröde, also nicht zäh genug sind. Die Sprödigkeit dieser Kör per hat ihren Grund darin, dass sie grob kristallin sind, weil sie entweder durch einen Sinterungsprozess bei hoher Temperatur oder aus einem Schmelzfluss hergestellt worden sind.
Gemäss der Erfindung gelingt es auf viel einfachere und billigere Weise harte Karbide auf Werkzeugen anzubringen, und zwar auch auf den verwickeltesten Flächen der Werk zeuge, z. B. den Schraubengängen von Bohrern.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf der Metallunterlage eine Schicht eines Karbides, dessen Härte oberhalb 9,5 der Mohs'schen Härteskala liegt, aus einem Karbonyl des jenigen Elementes hergestellt wird, das im zu bildenden Karbid enthalten ist.
Das Verfahren kann beispielsweise der art ausgeführt werden, dass der zu über ziehende Gegenstand in ein Gefäss gebracht wird, aus welchem der Sauerstoff entfernt wurde, z. B. in ein Vakuum oder in eine inerte Gasatmosphäre. In dieses Gefäss wird beispielsweise Wolframkarbonyl oder Bor- karbonyl eingebracht.
Der Gegenstand wird nun auf eine Temperatur erhitzt, die wesent- lieh über der Zersetzungstemperatur des ver wendeten garbonyls liegt, wobei zum Bei spiel für Wolframkarbonyl folgende Reak tionen eintreten W(CO)6 = W -i- 6 CO oder 2 W(CO)s =WsC -f- 10 CO -f- C0@ Die Karbidbildung kann in der Weise erzielt werden, dass- das Wolframkarbonyl in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Benzol gelöst; in das Gefäss eingebracht wird.
Das Benzol verdampft zunächst bei der ein tretenden Erhitzung, und es bildet sich Wol- framkarbid auf dem zu härtenden Gegen stande in folgender Weise: Es bildet sich zuerst bei zirka 8001) Wolframmetall, das dann durch die Benzol dämpfe bei über<B>8000</B> ohne Abscheidung freien Kohlenstoffes in ein Gemisch von WC und W20 verwandelt wird.
Man kann -auch Wolframkarbonyl allein in dem Gefäss mit dem zu überziehenden Gegenstand auf etwas über 300 C erhitzen, wobei reines Wolfram auf dem Gegenstand niedergeschlagen wird. Dann wird die Wol- framschicht in einer reduzierenden, kohlen stoffhaltigen Atmosphäre, die aus CO allein oder aus C0, nebst Benzoldampf oder der gleichen bestehen kann, auf über 970 C, jedoch zweckmässig nicht über 1300 C er hitzt, wobei die Karbidbildung erfolgt. Dieses letztere Verfahren ist besonders für grössere Gegenstände geeignet.
Das Verfahren eignet sich auch ganz allgemein dazu, um metallische Gegenstände mit einer harten, verschleissfesten Oberfläche zu versehen, wobei als Unterlagemetall nicht nur Eisen und Stahl, sondern auch Leicht metalle in Betracht kommen können.
Method of making hard; wear-resistant surfaces on metals. The present invention relates to a method for producing hard, wear-resistant surfaces on metals.
To use particularly hard tools, e.g. B. to produce chisels, drills and the like, the usual hardening of the steel is not sufficient. You have therefore BEZW pieces made of tungsten carbide. Boron carbide, the hardness of which is over 9.5 be, mechanically attached to the work surfaces of the tools in question, e.g. B. by welding or by wedging in grooves attached. In this way, however, it was never possible to cover the entire work surface with the particularly hard material, because in many cases the shape of the tool had too complex surfaces for solid layers of the particularly hard material to be attached to them.
In addition, the mechanical strength of the tungsten carbide objects is unsatisfactory because, although they are hard, they are too brittle, i.e. not tough enough. The brittleness of these bodies is due to the fact that they are coarsely crystalline because they are produced either by a sintering process at high temperature or from a melt flow.
According to the invention, it is possible in a much simpler and cheaper way to apply hard carbides to tools, including tools on the most intricate surfaces of the work, e.g. B. the screw threads of drills.
The invention consists in a method which is characterized in that a layer of a carbide, the hardness of which is above 9.5 on the Mohs hardness scale, is produced on the metal base from a carbonyl of the element contained in the carbide to be formed .
The method can, for example, be carried out in such a way that the object to be drawn is placed in a vessel from which the oxygen has been removed, e.g. B. in a vacuum or in an inert gas atmosphere. Tungsten carbonyl or boron carbonyl, for example, is placed in this vessel.
The object is now heated to a temperature that is substantially higher than the decomposition temperature of the garbonyl used, with the following reactions occurring, for example, for tungsten carbonyl: W (CO) 6 = W -i- 6 CO or 2 W (CO) s = WsC -f- 10 CO -f- C0 @ The carbide formation can be achieved in such a way that- the tungsten carbonyl in an organic solvent, e.g. B. dissolved in benzene; is introduced into the vessel.
The benzene initially evaporates when the heating occurs, and tungsten carbide is formed on the object to be hardened in the following way: Tungsten metal is formed first at around 8001), which then vapors at over <B> 8000 <due to the benzene / B> is converted into a mixture of WC and W20 without deposition of free carbon.
You can also heat tungsten carbonyl alone in the vessel with the object to be coated to a little over 300 C, with pure tungsten being deposited on the object. Then the tungsten layer is heated in a reducing, carbon-containing atmosphere, which can consist of CO alone or of CO, together with benzene vapor or the like, to over 970 ° C., but preferably not over 1300 ° C., with carbide formation taking place. This latter method is particularly suitable for larger objects.
The method is also very generally suitable for providing metallic objects with a hard, wear-resistant surface, whereby not only iron and steel, but also light metals can come into consideration as the base metal.