DE1087963B

DE1087963B - Metallkeramische Sinterkoerper

Info

Publication number: DE1087963B
Application number: DEST13307A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Hermann Wolff; Lennart Petterson
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags AB
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1957-11-15
Filing date: 1957-12-24
Publication date: 1960-08-25

Description

DEUTSCHES

In letzter Zeit ist Schneidmaterial auf keramischer Basis auf den Markt gekommen. Diese Materialien, die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd bestehen, können teilweise die sogenannten Hartmetallcarbide ersetzen und übertreffen die Leistungen derselben, insbesondere bei höheren Schneidgeschwindigkeiten. Die Verwendbarkeit derartiger Produkte für schneidende Bearbeitung ist im wesentlichen Grad auf deren geringen Wärmeleitungsvermögen und deren hoher Wärmebeständigkeit und Wärmehärte zurückzuführen.

Es ist auch bekannt, derartiges Schneidmaterial herzustellen, das wesentlich aus einer Mischung von Aluminiumoxyd und Metallcarbiden, wie Molybdäncarbid (MO₂C) und Wolframcarbid (WC) besteht. Bei der Herstellung solcher Körper aus Mischungen von Carbiden undOxyden entstehen jedoch Schwierigkeiten, die hauptsächlich auf dem schlechten Sintervermögen beruhen, was dazu führt, daß man inhomogene und poröse Körper erhält.

In überraschender Weise hat es sich nun nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, daß diese Nachteile bei der Herstellung von Oxydcarbidkörpern dadurch beseitigt werden können, daß das Carbid aus einer Mischung von WC und W₂C in eutektischem Verhältnis besteht. Es ist jedoch nicht erforderlich, W₂C und W C bei der Herstellung anzuwenden, sondern man erzielt die gleiche Wirkung, wenn man W C und Wolfram oder Wolfram und Kohlenstoff in einem solchen Verhältnis anwendet, daß das genannte Eutektikum erzielt wird, womit eigentlich ein Eutektikum zwischen W und C gemeint ist. In den letzteren Fällen bildet sich das Eutektikum bei seinem Sinterungsprozeß aus, wodurch das Sintervermögen durch die gleichzeitig eintretende Phasenumwandlung weiterhin erhöht wird.

Um den Sinterkörpern auch gewisse besondere Eigenschaften zu geben, können geringe Zusätze anderer Carbide als Wolframcarbide angewandt werden; besonders zweckmäßig sind Zusätze von Niobcarbid und Tantalcarbid. Der gesamte Gehalt an Metallcarbid soll z. B. mindestens 40 Gewichtsprozent betragen.

Die Sinterkörper gemäß der Erfindung bestehen somit aus einer gesinterten Mischung von Aluminiumoxyd und den Wolframcarbiden W₂C und WC in 4-5 eutektischem Verhältnis, gegebenenfalls mit geringeren Zusätzen von z. B. bis 10 Gewichtsprozent anderer hochschmelzender Oxyde, wie Magnesiumoxyd und/ oder Quarz, sowie z. B. bis zu 15 Gewichtsprozent etwaiger Zusätze von Carbiden von Metallen der V. Gruppe des Periodischen Systems, wie NbC oder TaC.

Die Herstellung der beschriebenen Sinterkörper geschieht derart, daß die pulverförmigen Bestandteile Metallkeramische Sinterkörper

Anmelder:

Stora Kopparbergs Bergslags Aktiebolag, Falun (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl.-phem. Dr. phil. Dr. techn. J. Reitstötter, Patentanwalt, München 15, Haydnstr. 5

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 15. November 1957

Dr. Hans Hermann Wolff und Lennart Petterson,

Söderfors (Schweden),
sind als Erfinder genannt worden

in einer Kugelmühle mit einer Flüssigkeit, z. B. Alkohol, Methylenchlorid usw., gemischt gemahlen werden. Das Pulver wird gegebenenfalls mit Paraffin od. dgl. versetzt und zu den gewünschten Formkörpern gepreßt, die einer Vorsinterung bei 1000° C unterworfen werden. Nach der endgültigen Formgebung werden die Formkörper einem Sinterprozeß entweder in einer inerten oder einer reduzierenden Atmosphäre oder im Vakuum bei einer Temperatur von 1600 bis 1650° C während einer Zeit von 1 bis 2 Stunden unterworfen, wobei eine Schrumpfung mit etwa 50 Volumprozent auftritt.

Die auf diese Weise hergestellten Körper zeichnen sich durch hervorragende Dichte und eine gleichmäßige Struktur aus. Sie können mit Vorteil als schneidende Werkzeugteile, z. B. für Drehstahl, sowie als Abnutzungsschutz angewandt werden.

Als Beispiele für Zusammensetzungen von Sinterkörpern gemäß der Erfindung können die folgenden genannt werden. Die Prozentzahlen geben Gewichtsverhältnisse an.

I. oO.OVoWaC+WCineutektischer
Zusammensetzung,

36,4 0/0Al₂O₃,

1,8 »/0 MgO, h-

1,8% SiO₂;

009 588/368

II. 43,0 % W₂ C+W C in eutektischer Zusammensetzung,

5,0% NbC, 47,5% Al₂ O₃, 2,3 «/»Mg O, 2,2% SiO₂;

III. 55,0% W₂ C+W C in eutektischer

Zusammensetzung,

8,0% TaC, 33,4% Al₂ O₃ 1,8% MgO, 1,8% SiO₂;

IV. 29,0% WC, 26,0% W₂C, 5,0% Ta C,

33,4% Al₂ O₃, 1,8% MgO, 1,8% SiO₂.

In der Zeichnung ist ein Diagramm über Wolfram-Kohlenstoffzusammensetzungen in verschiedenen Schmelzen dargestellt. Auf der Horizontalachse sind Gewichtsprozente Kohlenstoff und auf der Vertikalachse Temperaturen in Grad Celsius angegeben. Aus dem Diagramm geht hervor, daß die Kurve zwei eutektische Punkte A und B besitzt, von denen A das Eutektikum zwischen W und W₂C und B zwischen W₂C und WC angibt. Das letztere Eutektikum ist das für die Erfindung in Betracht kommende.

Claims

PaTENTANSPKÜCHE:

1. Metallkeramische Sinterkörper aus Al₂O₃ und Wolframcarbid, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer gesinterten Mischung von den WoIframcarbiden W₂C und WC in eutektischem Verhältnis und Al₂O₃, gegebenenfalls mit Zusätzen anderer Carbide oder anderer hochschmelzender Oxyde, bestehen.

2. Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 10 Gewichtsprozent anderer bei hoher Temperatur schmelzender Oxyde als Aluminiumoxyd, z. B. Magnesiumoxyd und/ oder Quarz, enthalten.

3. Sinterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz von höchstens 15 Gewichtsprozent Niobcarbid und/oder Tantalcarbid oder anderer Carbide von Metallen der V. Gruppe des Periodischen Systems enthalten.

4. Sinterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 40 Gewichtsprozent Metallcarbide enthalten.

5. Verwendung der Sinterkörper nach den Ansprüchen 1 bis 4 als Schneidkörper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen