DD285687A7

DD285687A7 - Verfahren zur herstellung von karbonitridhartstoffen

Info

Publication number: DD285687A7
Application number: DD28751386A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Gille; Gerhard Putzky; Bernd Schultrich; Heinz Kotsch; Klaus Mueller
Original assignee: Akademie Der Wissenschaften Der Ddr,Dd; Adw Der Ddr,Zi Fuer Festkoerperphysik Und Werkstofforschung,Dd
Priority date: 1986-03-03
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1991-01-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Ziel der Erfindung ist es, den oekonomischen Aufwand zu senken. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein einstufiges Verfahren anzugeben, dasz bei tieferen Temperaturen und wesentlich kuerzeren Gluehzeiten durchfuehrbar ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Karbonitridhartstoffen der allgemeinen Form (Tix Me1-x) (C1-y Ny)q geloest, bei dem erfindungsgemaesz ein Pulvergemenge aus Titandioxid, Molybdaen und/oder Wolfram und Kohlenstoff einer Konzentration 0,5x0,95, 0,1y0,95 und 0,9q1,0 20 bis 60 min unter N2/H2-Atmosphaere geglueht wird. Das Partialdruckverhaeltnis von pH2:PN2 betraegt zwischen 0,5:1 und 5:1 und die Gluehtemperatur zwischen 1 800 und 2 000C. Anwendungsgebiete der Erfindung sind Werkzeuge der spanenden und spanlosen Formgebung.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Ihre Anwendung ist für Werkzeuge der spanenden und spanlosen Formgebung möglich und zweckmäßig. Außerdem lassen sich diese Karbonitridhartstoffe für Verschleiß· und Korrosionsschutzschichten einsetzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der DE-OS 2420768 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hartmetalls bekannt, deren Hartstoffkomponente aus einem Karbonitrid des Titans und eines weiteren Metalls besteht. Nach einer Variante dieses Verfahrens wird eine Karbonitridvorlegierung durch Nitrierung von Karbid- und Metallpulvergemischen bis zu 10 Stunden bei Temperaturen zwischen 1400 und 1800°C hergestellt.

Eine weitere Variante des Verfahrens sieht die Homogenisierung vorgebildeter Karbide und Nitride bis zu 10 Stunden bei 1700 bis 2300°C vor, woran sich eine Zerkleinerung des Reaktionskuchens und ein Mahlen auf eine Korngröße <75pm anschließen. Durch Zumischen einer weiteren vorgebildeten Karbidlegierung und nochmaligem Homogenisieren, wird die’gewünschte Zusammensetzung hergestellt. Der Mangel beider Varianten besteht im hohen ökonomischen Aufwand, der durch mehrstufige Prozesse, durch Glühzeiten bis zu 10 Stunden und Temperaturen bis maximal 2300’C hervorgerufen wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den ökonomischen Aufwand zu senken.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einstufiges Verfahren anzugeben, daß bei tieferen Temperaturen und wesentlich kürzeren Glühzeiten durchführbar ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Karbonitridhartstoffen der allgemeinen Form (Ti* Met-*) (Ct-V Ny)q gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein Pulvergemenge aus Titandioxid, Molybdän und/oder Wolfram und Kohlenstoff einer Konzentration 0,5<x <0,95,0,1 <y<0,95 und 0,9<qs1,0 20 bis 60min unter N2/H2-Atmosphäre geglüht wird. Das Partialdruckverhäitnis von Ρη,Φν, beträgt zwischen 0,5:1 und 5:1 und die Glühtemperatur zwischen 1800 und 2000°C. Vorzugsweise werden für das Pulvergemenge Titandioxid einer Teilchengröße ds£T^0,4pm und Molybdän einer Teilchengröße 1 |im <d0eT£ 10pm verwendet. Varianten der Erfindung sehen vor, daß bis zu 10% des Titans durch eine oder mehrere der Metalle Cr, Ta, Nb, V oder Zr in Form ihrer Oxide und das Molybdän ganz oder teilweise durch Wolfram ersetzt wird. Als Kohlenstoff wird insbesondere Ruß mit einem Aschegehalt <0,1 % eingesetzt.

Ausführungsbeispiel

Hergestellt werden soll ein Karbonitridhartstoff der Zusammensetzung Ti0i92S Mo0|076 N0,2G. Dazu werden 1319 g Ti02 (Rutil), 553g Acetylen-Ruß (P1250) und 128g Molybdänpulver einer Teilchengröße 3pm (FSSS) 2 Stunden bei 130°C getrocknet und anschließend in einer Kugelmühle mit einem 6-l-VA-Behälter mit 10kg Hartmetallkugeln von »12 mm 0 bei einer Drehzahl von 75-100min"124 Stunden trocken gemahlen. Das Pulvergemenge wird dann in einen nach oben offenen Kohlebehälter gefüllt und in einem Kohlerohrkurzanschlußofen mit 65mm Innendurchmesser etwa 45 Minuten bei 1950°C geglüht. Die Atmosphäre des Ofens besteht aus strömendem Stickstoff-Wasserstoff (70 l/h N2,110 l/h H2). Der so entstandene Karbonitridhartstoff wird <0,5 mm gesiebt. Die anschließende Analyse zeigt folgendes Ergebnis: = 14,35% spez. Oberfläche = 2,3mJ/g

Cf,,; = 0,27% Kflz2phasiga( = 0,4284 nm O = 0,15% a2 = 0,4310 nm N = 5,12%

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Karbonitridhartstoffen der allgemeinen Form (Ti_x Me₁-J (C₁^ N_y) _q, gekennzeichnet dadurch, daß ein Pulvergemenge aus Titandioxid, Molybdän und/oder Wolfram und Kohlenstoff einer Konzentration 0,5 <x< 0,95,0,1 <y<0,95 und 0,9<q < 1,0 20 bis 60min unter N₂/H₂-Atmosphäre eines Partialdruckverhältnisses von Ph,:pnj = 0,5:1 bis 5:1 bei einer Temperatur zwischen 1800 und 2 000"C geglüht wird.

2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß für das Pulvergemenge Titandioxid einer Teilchengröße d_BET— 0,4Mm und Molybdän einer Teilchengröße 1 μηη £ d_BET< 10pm verwendet werden.

3. Verfahren nach Punkt ^gekennzeichnet dadurch, daß bis zu 10At-% des Titans durch eins oder mehrere der Metalle Cr, Ta, Nb, V oder Zr in Form ihrer Oxide ersetzt wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kohlenstoff Ruß mit einem Aschegehalt <0,1 % eingesetzt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Ihre Anwendung ist für Werkzeuge der spanenden und spanlosen Formgebung möglich und zweckmäßig. Außerdem lassen sich diese Karbonitridhartstoffe für Verschleiß- und Korrosionsschutzschichteneinsetzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der DE-OS 2420768 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hartmetalls bekannt, deren Hartstoffkomponente aus einem Karbonitrid des Titans und eines weiteren Metalls besteht. Nach einer Variante dieses Verfahrens wird eine Karbonitridvorlegierung durch Nitrierung von Karbid- und Metallpulvergemischen bis zu 10 Stunden bei Temperaturen zwischen 1400 und 1800⁰C hergestellt.

Eine weitere Variante des Verfahrens sieht die Homogenisierung vorgebildeter Karbide und Nitride bis zu 10 Stunden bei 1700 bis 2300°C vor, woran sich eine Zerkleinerung des Reaktionskuchens und ein Manien auf eine Korngröße <75μηη anschließen. Durch Zumischen einer weiteren vorgebildeten Karbidlegierung und nochmaligem Homogenisieren, wird die'gewünschte Zusammensetzung hergestellt. Der Mangel beider Varianten besteht im hohen ökonomischen Aufwand, der durch mehrstufige Prozesse, durch Glühzeiten bis zu 10 Stunden und Temperaturen bis maximal 2300°C hervorgerufen wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den ökonomischen Aufwand zu senken.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einstufiges Verfahren anzugeben, daß bei tieferen Temperaturen und wesentlich kürzeren Glühzeiten durchführbar ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Karbonitridhartstoffen der allgemeinen Form (Ti_x Me₁.,) (Ci-_y N_y)_q gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein Pulvergemenge aus Titandioxid, Molybdän und/oder Wolfram und Kohlenstoff einer Konzentration 0,5<x <0,95,0,1 <y<0,95 und 0,9<q<1,0 20 bis 60min unter N₂/H₂-Atmosphäre geglüht wird. Das Partialdruckverhältnis von ph,:Pn, beträgt zwischen 0,5:1 und 5:1 und die Glühtemperatur zwischen 1800 und 2000⁰C. Vorzugsweise werden für das Pulvergemenge Titandioxid einer Teilchengröße dsET—0,4 pm und Molybdän einer Teilchengröße 1 |im <d_BeT— ΙΟμιτι verwendet. Varianten der Erfindung sehen vor, daß bis zu 10% des Titans durch eine oder mehrere der Metalle Cr, Ta, Nb, V oder Zr in Form ihrer Oxide und das Molybdän ganz oder teilweise durch Wolfram ersetzt wird. Als Kohlenstoff wird insbesondere Ruß mit einem Aschegehalt < 0,1 % eingesetzt.

Ausführungsbeispiel

Hergestellt werden soll ein Karbonitridhartstoff der Zusammensetzung Ti₀₁₈₂₅ Mo₀,o7s N₀,2o- Dazu werden 1319 g TiO₂ (Rutil), 553g Acetylen-Ruß (P 1250) und 128g Molybdänpulver einer Teilchengröße 3\im (FSSS) 2 Stunden bei 130⁰C getrocknet und anschließend in einer Kugelmühle mit einem 6-l-VA-Behälter mit 10kg Hartmetallkugeln von »12mm 0 bei einer Drehzahl von 75-100min~'24 Stunden trocken gemahlen. Das Pulvergemenge wird dann in einen nach oben offenen Kohlebehälter gefüllt und in einem Kohlerohrkurzanschlußofen mit 65mm Innendurchmesser etwa 45 Minuten bei 195O⁰C geglüht. Die Atmosphäre des Ofens besteht aus strömendem Stickstoff-Wasserstoff (70 l/h N₂,110 l/h H₂). Der so entstandene Karbonitridhartstoff wird < 0,5 mm gesiebt. Die anschließende Analyse zeigt folgendes Ergebnis: