DE112021005360T5

DE112021005360T5 - Pulverisier-/rühr-/misch-/knetmaschinenkomponente

Info

Publication number: DE112021005360T5
Application number: DE112021005360.4T
Authority: DE
Inventors: Katsuya Mashima; Fumiya Kurogi; Shuji Ueno; Takaaki Tanaka; Yasunori Minagawa; Keita Watanabe
Original assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Current assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-07-20
Also published as: WO2022074904A1; JP2022063199A; KR20230019161A; JP6922110B1; CN115943222A

Abstract

Es soll eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente bereitgestellt werden, die leichtgewichtig ist und hervorragend in der Schlagfestigkeit und der Abriebfestigkeit und die ferner Magnetismus aufweist, wodurch die Gebrauchsfähigkeitsdauer der Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verlängert wird. Bereitgestellt wird eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente, welche ein Cermet umfasst, erhalten durch die Schritte: Bereitstellen der Ausgangsmaterialien, derart abgewogen, dass der Massenprozentsatz jedes Elements innerhalb der folgenden Bereiche liegt: Ti: 20 bis 45 %; Mo: 5 bis 35 %; W: 6 bis 30 %; C: 5 bis 15 %; und Co: 10 bis 50 %, und die Summe der Massenprozentsätze an Co und Ni mehr als 25 bis 50 % ist, und Mischen der Ausgangsmaterialien, um ein Pulvergemisch zu erhalten; Unterziehen des Pulvergemisches einem Formpressen, um einen Formpressling zu erhalten; und Sintern des Formpresslings. Dieses Cermet weist drei Phasen auf: eine Kernphase 2, die hauptsächlich aus TiCN besteht; eine Randphase 3, die vorhanden ist, um den Randbereich der Kernphase zu bedecken, wobei die Randphase hauptsächlich aus (Ti, Mo, W)(C, N) besteht; und eine Metallphase 4, und wobei die Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm aufweist, wie durch Mikrostrukturquerschnittsbetrachtung ermittelt, und wenn das Cermet einer REM-Betrachtung unterzogen wird, weder eine WC-Phase noch eine Mo2C-Phase zu beobachten sind.

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente (d. h., eine Komponente einer Pulverisiermaschine, einer Rührmaschine, einer Mischmaschine oder einer Knetmaschine), umfassend ein Cermet mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit.
STAND DER TECHNIK
Es wurden verschiedene Methoden für das Materialdesign eines Cermets mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit vorgeschlagen.
Das nachstehende Patentdokument 1 offenbart ein Herstellungsverfahren für ein Cermet, dessen Festigkeit selbst bei einem TiN/TiC-Verhältnis von 3/7 bis 7/3 erhöht wird, indem Poren und Bindephasenansammlungen durch einen dreistufigen Sinterprozess aus einem primären Sintern in einer Stickstoffatmosphäre bei vermindertem Druck, einer HIP-Behandlung und einer abschließenden Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei vermindertem Druck eliminiert werden. Dieses Carbonitrid-basierte Cermet wird in Schneidwerkzeugen, wie z. B. Frässchneidwerkzeugen verwendet.
Das nachstehende Patentdokument 2 offenbart ein Cermet, dessen Zähigkeit weiter erhöht wird, indem gegenüber einem herkömmlichen Cermet, dessen Mikrostruktur eine zweiphasige Struktur, bestehend aus einem Kern, der von einer harten Phase gebildet wird, und einem Rand, der eine periphere Mikrostruktur mit hervorragender Zähigkeit ist, aufweist, eine WC-reiche dritte Phase mit ausgezeichneter Zähigkeit um den Mittelkern herum gebildet wird. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Cermet wird dieses Cermet in Bezug auf Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit verbessert, ohne die Abriebfestigkeit und Härte zu verringern, so dass es breite Anwendung finden kann, nicht nur für Bearbeitungswerkzeuge von Werkzeugmaschinen, sondern auch für Teile oder Komponenten, die Abriebfestigkeit und Zähigkeit aufweisen müssen.
Das nachstehende Patentdokument 3 offenbart ein Cermet, dessen Stoßfestigkeit, Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen thermoplastische Verformung verbessert werden, indem: die Nitridmenge erhöht wird; die Teilchengröße der harten Phase auf eine relativ grobe Teilchengröße eingestellt wird; und die Bindephase weiter verstärkt wird. Diese Verbesserung macht es möglich, das technische Problem zu lösen, dass bei Schneidwerkzeugen, auf die intermittierend ein starker Wärmeschock ausgeübt wird, die Gebrauchsfähigkeitsdauer aufgrund von Schäden, die durch Hitzerisse verursacht werden, verkürzt wird.
Das nachstehende Patentdokument 4 offenbart ein Cermet für heiße Führungswalzen, wobei das Cermet umfasst: 5 bis 50 % TiC; 1 bis 25 % von einem oder mehreren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo₂C, TaC, VC, Cr₃C₂, NbC, ZrC, HfC; und insgesamt 5 bis 40 % Ni und Co, wobei die mittlere Teilchengröße des TiC so eingestellt wird, dass sie im Bereich von 1,5 bis 15 µm liegt, und die mittlere Teilchengröße von WC so eingestellt wird, dass sie im Bereich von 3 bis 15 µm liegt. Dieses Cermet kann auf Grund der groben harten Teilchen das Oberflächenrisswachstum unterdrücken, welches das größte Problem beim Warmwalzen war, wodurch die Gebrauchsfähigkeitsdauer von heißen Führungsrollen gesteigert wird.
Das nachstehende Patentdokument 5 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Gitterkonstante einer Bindephase, die hauptsächlich aus Ni und Co besteht, auf 3,545 Å oder weniger, wodurch die Wärmerissbeständigkeit verbessert wird und die Gebrauchsfähigkeitsdauer von Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen gesteigert wird.
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach leichtgewichtigen, hochfunktionellen Harzmaterialien gestiegen und die Produktion eines verstärkten Harzmaterials, das hochgefüllt ist mit einem Füllstoff, wie z. B. Glasfasern und anorganischem Pulver, um seine Eigenschaften zu verbessern, hat zugenommen. Einhergehend mit der vorstehenden Sachlage wird eine Verringerung der Produktionseffizienz durch starken Abrieb einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente zu einem Problem. Bei Harzen für elektronische Präzisionsbauteile werden Metallverunreinigungen, die durch Abrieb der Bauteile entstehen, zu einem Problem, so dass neben der Entfernung durch magnetische Trennung Verbesserungen zur Unterdrückung des Abriebs der Bauteile als Verunreinigungsquelle erforderlich sind, als drastische Maßnahme.
Als ein Material für die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente wird häufig Nitridstahl verwendet, aber es ist bekannt, dass legierter Werkzeugstahl geeignet ist, wenn die Komponente unter Bedingungen verwendet wird, die eine höhere Abriebfestigkeit erfordern, und Hartmetall geeignet ist, wenn die Komponente unter raueren Bedingungen eingesetzt wird.
Das nachstehende Patentdokument 6 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Knetscheibe mit ausgezeichneter Abriebfestigkeit, indem eine Vielzahl von Scheibenbauteilen aus Hartmetall, das eine höhere Abriebfestigkeit als herkömmlicher legierter Werkzeugstahl aufweist, durch Sintern mittels Spark-Plasma-Sintern verbunden werden, wodurch das Schleifen und Schneiden einer Knetscheibe mit einer komplizierten Form erleichtert wird.
Das nachstehende Patentdokument 7 offenbart ein Bauteil, das aus Hartmetall hergestellt ist und durch Drucksintern in axialer Richtung getrennter Hartmetallkörper gebildet wird, wodurch sogar eine länglich geformte Schnecke oder ein Zylinder ohne Verformung aufgebaut werden können und dadurch kontinuierlich über einen langen Zeitraum gebraucht werden können.
LISTE DER ZITATE
[Patentdokumente]

Patentdokument 1: JP-A S61-003852
Patentdokument 2: JP-A S62-196352
Patentdokument 3: JP-A S63-109139
Patentdokument 4: JP-A H02-066135
Patentdokument 5: JP-A H07-112313
Patentdokument 6: JP-A H11-010709
Patentdokument 7: JP-A 2011-088410

[Nichtpatentdokumente]
Nichtpatentdokument 1: Kawabata, Fujimura und Sentoku „Powder and Powder Metallurgy“, Band. 29, Nr. 1 (1980), S. 30-34
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Technische Aufgabe]
Bei dem Cermet, das in Patentdokument 1 offenbart wird, ist der Anteil der Metallphase relativ gering und die Zähigkeit des Cermets ist auch relativ gering. Wenn das Cermet für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verwendet wird, so führt ersteres zu einer unzureichenden Stoßabsorption, durch elastische Verformung, und führt letzteres häufiger zum Bruch, infolge von Stößen durch den Kontakt zwischen Komponenten während des Maschinenbetriebs.
In dem Cermet, das in Patentdokument 2 offenbart wird, gibt es Teilchen, die nur aus WC bestehen. Deshalb gibt es Bedenken, dass die harten WC-Teilchen häufiger zum Auslöser für einen Bruch werden, was zu einer schlechten Schlagfestigkeit führt. Demnach ist es wahrscheinlich, dass Risse auftreten durch den Kontakt zwischen Komponenten während des Betriebs einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschine, wie vorstehend erwähnt. Darüber hinaus wird Cermet, da es eine relativ große Menge an WC mit einem hohen spezifischen Gewicht enthält, schwerer und wenn das Cermet für eine rotierende Gerätekomponente verwendet wird, gibt es Bedenken hinsichtlich des Auftretens von Wellentaumeln und einer Zunahme der Belastung der Antriebseinheit.
Das Cermet, das in Patentdokument 3 offenbart wird, ist für die Anwendung bei Schneidwerkzeugen vorgesehen, wobei der Anteil der Metallphase relativ gering ist und in der Metallphase Teilchen, die nur aus WC bestehen, und Teilchen, die nur aus Mo₂C bestehen, vorhanden sind. Deshalb reichen Zähigkeit und Schlagfestigkeit nicht aus, um es zu ermöglichen, das Cermet für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente anzuwenden, d. h. das Cermet kann nicht für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verwendet werden.
Bei dem Cermet, das in Patentdokument 4 offenbart ist, wird ein grobes WC-Pulver hinzugefügt, was dem Zweck dient, Wärmerisse zu unterdrücken. Jedoch steigt bei einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente, die abrasivem Verschleiß ausgesetzt ist, der Betrag der Volumenabnahme mit dem verloren gehenden groben WC-Pulver, was zu einer Verkürzung der Gebrauchsfähigkeitsdauer der Komponente führt.
Bei dem Cermet, das in Patentdokument 5 offenbart ist, wird davon ausgegangen, dass es für Schneidwerkzeuge angewendet wird, wobei der Anteil der Metallphase relativ gering ist und Schlagfestigkeit und Zähigkeit schlecht sind. Daher ist das Cermet nicht geeignet zur Verwendung für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente.
Für die Knetscheibe und das Bauteil, die in den Patentdokumenten 6 und 7 offenbart sind, wird Hartmetall mit hoher Abriebfestigkeit verwendet. So wird es möglich, die Gebrauchsfähigkeitsdauer einer solchen Komponente zu verbessern. Herkömmliche Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinen sind jedoch unter der Annahme konstruiert, dass eine Komponente, die aus einem Eisen- oder Stahlmaterial besteht, daran montiert wird. Daher ist die Hartmetallkomponente nicht geeignet als Ersatz für die Komponente aus einem Eisen- oder Stahlmaterial, aus Sicht einer Erhöhung der Belastung der Antriebseinheit und der Verformung einer Drehwelle, aufgrund ihres hohen spezifischen Gewichts.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen und geht die technische Aufgabe an, eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente bereitzustellen, die leichtgewichtig ist und hervorragend ist in der Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit und die ferner Magnetismus aufweist, wodurch die Gebrauchsfähigkeitsdauer der Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verlängert wird.
[Technische Lösung]
Um die vorstehende technische Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente bereit, umfassend ein Cermet, erhalten durch die Schritte: Bereitstellen, als Ausgangsmaterialien, von Pulvern, beliebig ausgewählt aus: Ti oder Ti-Verbindungen; Mo oder Mo-Verbindungen; W oder W-Verbindungen; Co oder Co-Verbindungen; Ni oder Ni-Verbindungen; und Kohlenstoff, und derart abgewogen, dass der Massenprozentsatz jedes Elements innerhalb der folgenden Bereiche liegt: Ti: 20 bis 45 %; Mo: 5 bis 35 %; W: 6 bis 30 %; C: 5 bis 15 %; und Co: 10 bis 50 %, und die Summe der Massenprozentsätze an Co und Ni mehr als 25 bis 50 % ist, und Mischen der Ausgangsmaterialien durch ein Nass- oder Trockenverfahren, um ein Pulvergemisch zu erhalten; Unterziehen des Pulvergemisches einem Formpressen bei einem Druck von 50 bis 300 MPa, um einen Formpressling zu erhalten; und Sintern des Formpresslings unter einer aus Vakuum, reduzierender Atmosphäre, Inertgas-, Wasserstoff- und Stickstoffatmosphären bei einer Temperatur von 1300 bis 1700 °C, wobei das Cermet drei Phasen aufweist: eine Kernphase, die hauptsächlich aus TiCN besteht; eine Randphase, die vorhanden ist, um den Randbereich der Kernphase zu bedecken, wobei die Randphase hauptsächlich aus (Ti, Mo, W)(C, N) besteht; und eine Metallphase, und wobei eine Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm aufweist, wie durch Mikrostrukturquerschnittsbetrachtung gemessen, und wenn das Cermet einer REM-Betrachtung unterzogen wird, weder eine WC-Phase noch eine Mo₂C-Phase zu beobachten ist.
[Wirkung der Erfindung]
Das in der vorliegenden Erfindung erhaltene Cermet, das Magnetismus aufweist und leichtgewichtig ist und eine deutlich verbesserte Abriebfestigkeit und Schlagfestigkeit aufweist, ermöglicht es, die Gebrauchsfähigkeitsdauer einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente, die ansonsten schwere Verschleißschäden erleiden würde, zu verlängern.
Insbesondere kann die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente in geeigneter Weise als Schneckenelement oder Zylinder für eine biaxiale Extrudiermaschine, als die Pulverisierstifte einer Stiftmühle, als Paddel einer Misch- und Rührmaschine, als eine Komponente der Pulververarbeitungsvorrichtung einer Kugelmühle oder dergleichen usw. verwendet werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Mikrostrukturquerschnitts eines Cermets, das für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
2 ist eine schematische Darstellung eines Mikrostrukturquerschnitts eines Cermets, das für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, wobei das Cermet eine Randphase aufweist, die eine Phase umfasst, die Mo und W in einer relativ großen Menge enthält.
3 ist das Bild einer REM-Betrachtung eines Cermets, das für die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente in dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 verwendet wurde.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung kann wie folgt umgesetzt werden.
Zuallererst werden Pulver, beliebig ausgewählt aus: Ti oder Ti-Verbindungen; Mo oder Mo-Verbindungen; W oder W-Verbindungen; Co oder Co-Verbindungen; Ni oder Ni-Verbindungen; und Kohlenstoff, und derart abgewogen, dass der Massenprozentsatz jedes Elements in dem folgenden Bereich liegt: Ti: 20 bis 45 %; Mo: 5 bis 35 %; W: 6 bis 30 %; C: 5 bis 1 5 %; und Co: 10 bis 50 %, und die Summe der Massenprozentsätze an Co und Ni mehr als 25 bis 50 % ist, als Ausgangsmaterialien bereitgestellt.
Zum Beispiel können die Ti-Verbindungen in einer beliebigen Form von Carbid, Nitrid, Carbonitrid oder einem komplexen Carbonitrid, wie z. B. TiC, TiN, TiCN, (Ti, Mo)(C, N) und (Ti, W)(C, N), vorliegen. Das Gleiche gilt für die Mo-Verbindungen, W-Verbindungen, Co-Verbindungen und Ni-Verbindungen.
Dann werden die Ausgangsmaterialien durch ein Nass- oder Trockenverfahren gemischt, um ein Pulvergemisch zu erhalten, wonach das Pulvergemisch einem Formpressen bei einem Druck von 50 bis 300 MPa unterzogen wird, um einen Formpressling zu erhalten, und der Formpressling unter einer aus Vakuum, reduzierender Atmosphäre, Inertgas-, Wasserstoff- und Stickstoffatmosphären bei einer Temperatur von 1300 bis 1700 °C gesintert wird, um ein Cermet für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente zu erhalten. Dieses Cermet weist drei Phasen auf: eine Kernphase, eine Randphase und eine Metallphase. Die spezifische Ausgestaltung jeder Phase wird nachstehend beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Prozente (%) an jedem Element in der folgenden Beschreibung Massenprozentsätze, ermittelt im Ausgangsmaterialzustand, darstellen.
(Ausgestaltung der Kernphase und der Randphase)
C wird in einer Menge von 5 bis 15 % zugegeben. In diesem Fall ist die Sinterfähigkeit verbessert und somit wird eine Hartphase, umfassend eine dünne Kernphase und eine dünne Randphase, gebildet. Wenn C in einer Menge von weniger als 5 % zugegeben wird, werden die Kernphase und die Randphase nicht in ausreichendem Umfang gebildet, was zu einer Verschlechterung der Abriebfestigkeit führt. Andererseits wird, wenn C in einer Menge von mehr als 15 % zugegeben wird, eine Phase von freiem Kohlenstoff erzeugt, was zu einer signifikanten Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Härte und Schlagfestigkeit) führt.
Wenn N optional zugegeben wird, kann es beliebig in einem Umfang von mehr als 0 % bis 5 % zugegeben werden. Die Zugabe von N führt tendenziell zu einer Abnahme der Dicke der Randphase, was zur Verbesserung der Abriebfestigkeit und der Schlagfestigkeit führt. Ferner macht es die Zugabe von N in einer Menge von 5 % oder weniger möglich, das Phänomen zu unterdrücken, dass Stickstoffgas, das beim Sintern erzeugt wird, in einer Legierung in Form von Poren verbleibt, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
Ferner beträgt das Verhältnis C : N vorzugsweise 7:3 bis 10:0. Wenn das Verhältnis C : N so eingestellt wird, dass es in diesem Bereich liegt, wird es möglich, eine gute Benetzbarkeit zwischen der Metallphase und der harten Phase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, zu bewahren, wodurch die Dichte verbessert wird.
Mo wird in einem Umfang von 5 bis 35 % zugegeben und W wird in einem Umfang von 6 bis 30 % zugegeben. Zwar ist die Benetzbarkeit zwischen TiCN, das die Kernphase bildet, und Co und Ni, die die Metallphase bilden, schlecht, aber die Randphase, die durch Zugeben von Mo₂C und/oder W gebildet wird, kann die Benetzbarkeit der Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, verbessern. Dies ermöglicht es, die Sinterfähigkeit des Materials zu erhöhen, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
Die Zugabe von W ermöglicht es, die Abriebfestigkeit weiter zu verbessern. Das liegt daran, dass die Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, einer Mischkristallverfestigung durch W-Atome unterliegt und so ein Bruch der Hartphase während des abrasiven Verschleißes weniger wahrscheinlich vorkommt.
Wenn die Summe von Mo und W auf 35 % oder weniger eingestellt wird, wird keine W-Co-Legierung, Mo-Co-Legierung oder W-Mo-Co-Legierung mehr gebildet, wodurch die Schlagfestigkeit weiter verbessert wird.
(Ausgestaltung der Metallphase)
Die Summe von Co und Ni wird so eingestellt, dass sie im Bereich von 25 bis 50 % liegt. Wenn die Metallmenge unterhalb dieses Bereiches liegt, wird die Schlagfestigkeit unzureichend. Andererseits werden, wenn sie oberhalb des Bereiches liegt, Verschleißschäden der Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente auffällig.
Co wird in einer Menge von 10 bis 50 % zugegeben. Co, das hervorragendere mechanische Eigenschaften (Härte, Abriebfestigkeit) aufweist als Ni, wird in diesem Umfang zugegeben, damit es möglich wird, die mechanischen Eigenschaften der Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente zu verbessern, wodurch ihre Gebrauchsfähigkeitsdauer verlängert wird.
Ferner weist ein Cermet, das Co in einer Menge von 10 % oder mehr enthält, einen ausreichenden Magnetismus, der für die magnetische Trennung erforderlich ist, auf. In einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschine wird die magnetische Trennung bei der Detektion von Fremdkörpern in einem Material, die auf das Absplittern von einer Komponente der Maschine usw. zurückzuführen sind, genutzt.
Die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung kann durch das folgende Herstellungsverfahren, das als ein Beispiel dargestellt ist, hergestellt werden.
(Herstellungsverfahren)
Ein Verfahren zur Herstellung der Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen, als Ausgangsmaterialien, von Pulvern, beliebig ausgewählt aus: Ti oder Ti-Verbindungen; Mo oder Mo-Verbindungen; W oder W-Verbindungen; Co oder Co-Verbindungen; Ni oder Ni-Verbindungen; und Kohlenstoff, und derart abgewogen, dass der Massenprozentsatz jedes Elements innerhalb der folgenden Bereiche liegt: Ti: 20 bis 45 %; Mo: 5 bis 35 %; W: 6 bis 30 %; C: 5 bis 15 %; und Co: 10 bis 50 %, und die Summe der Massenprozentsätze an Co und Ni mehr als 25 bis 50 % ist, und Mischen der Ausgangsmaterialien durch ein Nass- oder Trockenverfahren, um ein Pulvergemisch zu erhalten; Unterziehen des Pulvergemisches einem Formpressen bei einem Druck von 50 bis 300 MPa, um einen Formpressling zu erhalten; und Sintern des Formpresslings unter einer aus Vakuum, reduzierender Atmosphäre, Inertgas-, Wasserstoff- und Stickstoffatmosphären bei einer Temperatur von 1300 bis 1700 °C.
Bei dem Nassmischverfahren wird ein flüchtiges Lösungsmittel, wie z. B. Ethanol, als Lösungsmittel verwendet und die erhaltene Aufschlämmung wird durch stationäre Vakuumtrocknung oder Sprühtrocknung getrocknet. Bei diesem Verfahren wird die Teilchengröße der Teilchen, die die Kernphase und die Randphase bilden, nach dem Mischen der Ausgangsmaterialien (nachstehend als „Teilchengröße vor dem Sintern“ bezeichnet) so eingestellt, dass sie klein genug ist, um die mittlere Teilchengröße der Hartphase nach dem Sintern kleiner als 3 µm werden zu lassen. Die Teilchengröße vor dem Sintern sollte 2,0 µm oder weniger, vorzugsweise 1,5 µm oder weniger, stärker bevorzugt 1,0 µm oder weniger, noch stärker bevorzugt 0,6 µm oder weniger betragen. Zwar unterliegt ein Teilchen im Allgemeinen einem Kornwachstum durch das Sintern, aber solange die Teilchengröße vor dem Sintern 2,0 µm oder weniger beträgt, ist es möglich, die Bildung von groben harten Teilchen zu unterdrücken, und wenn die Teilchengröße vor dem Sintern 1,5 µm oder weniger beträgt, ist es möglich, die Forderung, dass die Hartphase nach dem Sintern eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm aufweist, leicht zu erfüllen. Wenn die Teilchengröße vor dem Sintern 1,0 µm oder weniger beträgt, wird die mittlere Teilchengröße der Hartphase nach dem Sintern kleiner, so dass die Abriebfestigkeit verbessert wird. Ferner wird es, wenn die Teilchengröße vor dem Sintern 0,6 µm oder weniger beträgt, möglich, das Sintern bei einer niedrigeren Temperatur durchzuführen und die Abriebfestigkeit weiter zu verbessern.
Das erhaltene feine Pulvergemisch wird mit einer Harzkomponente, die als Granulierbindemittel dient, gemischt und einer Granulierung unterzogen. Es kann ein Sprühtrocknungsverfahren für die Granulierung verwendet werden.
Das granulierte Pulver wird einem Formpressen bei einem Druck von 50 bis 300 MPa unterzogen, durch eine Gesenkpresse oder eine isostatische Presse. Nach dem Formpressen kann bei Bedarf eine Zwischenverarbeitung eingeschoben werden.
Dann wird der erhaltene Formpressling einem abschließenden Sintern unter Sinterbedingungen, d. h., im Vakuum oder in einer Gasatmosphäre bei einer Temperatur von 1300 bis 1700 °C unterzogen. Es können ein Entfettungsschritt und ein Vorsinterschritt vor dem abschließenden Sintern eingeschoben werden und ferner kann eine Zwischenverarbeitung eingeschoben werden in jeder Stufe nach dem Entfetten und nach dem Vorsintern, bei Bedarf. Der Entfettungsschritt und der Vorsinterschritt können kontinuierlich durchgeführt werden und der Entfettungs- und der Vorsinterschritt und das abschließende Sintern können auch kontinuierlich durchgeführt werden. In einem Fall, in dem ein Entfetten und Vorsintern durchgeführt werden, werden sie im Vakuum oder in einer Gasatmosphäre bei einer Temperatur von 600 bis 1000 °C durchgeführt. Ferner kann der erhaltene gesinterte Körper bei Bedarf einem heißisostatischen Pressen unterzogen werden.
Schließlich wird der gesinterte Körper fertiggestellt, d. h. durch mechanische oder elektrische Verarbeitung in seine endgültige Form gebracht, wodurch die angestrebte Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente erhalten wird.
(Mikrostruktur des Cermets, das für die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verwendet wird)
Die Mikrostruktur des Cermets, das für die vorliegende Erfindung verwendet wird, kann durch Querschnittsbetrachtung mittels eines Rasterelektronenmikroskops (REM) bestätigt werden.
Wie aus dem Mikrostrukturquerschnitt 1, der in 1 schematisch dargestellt ist, ersichtlich ist, weist das Cermet drei Phasen auf: eine Kernphase 2, die hauptsächlich aus TiCN besteht, eine Randphase 3, die vorhanden ist, um den Randbereich der Kernphase 2 zu bedecken, wobei die Randphase hauptsächlich aus (Ti, Mo, W)(C, N) besteht, und eine Metallphase 4; und wobei die Hartphase, die die Metallphase und die Kernphase umfasst, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm aufweist, wie durch Mikrostrukturquerschnittsbetrachtung gemessen, und im Prinzip weder eine WC-Phase noch eine Mo₂C-Phase in dem Cermet enthalten sind. Wenn es eine WC-Phase oder eine Mo₂C-Phase in dem Cermet gibt, ist sie in der Metallphase in einer anderen Region als die Kern- und die Randphase vorhanden, in Form von Teilchen, die eine andere Helligkeit aufweisen, wie durch die REM-Betrachtung beobachtet. Wenn das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der WC-Phase oder der Mo₂C-Phase oder der Chromcarbidphase durch die REM-Betrachtung nicht festgestellt werden kann, wird sie umfassend durch eine Untersuchung mittels Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA), energiedispersiver Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenstrahlbeugungsanalyse (XRD) festgestellt. Selbst wenn die WC-Phase oder die Mo₂C-Phase irregulär festgestellt werden, gibt es ein Teilchen oder weniger mit einer Teilchengröße von 1 µm oder mehr, oder fünf oder weniger Teilchen mit jeweils einer Teilchengröße von 0,3 µm oder mehr in dem betrachteten Bildausschnitt mit einer Vergrößerung von 10.000. Es sei hier angemerkt, dass die Bedingung, dass, „wenn das Cermet einer REM-Betrachtung unterzogen wird, weder eine WC-Phase noch eine Mo₂C-Phase zu beobachten ist“ in der vorliegenden Erfindung die vorstehende Situation, in der es ein Teilchen oder weniger mit einer Teilchengröße von 1 µm oder mehr, oder fünf oder weniger Teilchen mit jeweils einer Teilchengröße von 0,3 µm oder mehr in dem betrachteten Bildausschnitt mit einer Vergrößerung von 10.000 gibt, einschließt.
Die vorstehende Konstellation ermöglicht es, ein Material mit hoher Schlagfestigkeit und hoher Abriebfestigkeit zu erhalten.
Ferner weist das vorstehende Cermet die folgenden Merkmale auf.
(Kernphase)
Die Kernphase ist eine Hartphase, die hauptsächlich aus TiCN besteht, und weist eine große Härte auf.
(Randphase)
Die Randphase ist vorhanden, um den Randbereich der Kernphase zu bedecken, und besteht hauptsächlich aus (Ti, Mo, W)(C, N). Wie in 2 dargestellt, kann die Randphase zwei Phasen umfassen, bestehend aus einer ersten Phase, die Mo und W in einer relativ großen Menge enthält, und einer zweiten Phase, die Ti in einer relativ großen Menge enthält. Wenn die Randphase aus den zwei Phasen besteht, ist die Härte der Randphase verbessert, so dass die Abriebfestigkeit höher wird.
(Teilchengröße)
Die Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst weist eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm auf. Die mittlere Teilchengröße der Hartphase kann nach den folgenden Formeln nach Fullman berechnet werden, unter Verwendung des Ergebnisses der REM-Betrachtung des Mikrostrukturquerschnitts des Cermets. $d_{m} = (4 / π) \times (N_{L} / N_{S})$
$N_{L} = n_{L} / L$
$N_{S} = n_{S} / S$
In Formel 1 bezeichnet d_m, die mittlere Teilchengröße; bezeichnet π Pi, bezeichnet N_L die Teilchenzahl pro Längeneinheit, die von einer beliebigen geraden Linie auf dem Mikrostrukturquerschnitt getroffen werden, und bezeichnet N_S die Teilchenzahl, die in einer beliebigen Flächeneinheit enthalten sind; in Formel 2, bezeichnet n_L die Teilchenzahl, die von einer beliebigen geraden Linie auf dem Mikrostrukturquerschnitt getroffen werden, und bezeichnet L die Länge der beliebigen geraden Linie auf dem Mikrostrukturquerschnitt; und in Formel 3, bezeichnet ns die Teilchenzahl, die in einer beliebigen Messfläche enthalten sind, und bezeichnet S die Fläche der beliebigen Messfläche.
Die mittlere Teilchengröße der Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, sollte auf weniger als 3 µm eingestellt werden. In diesem Fall sind die mechanischen Eigenschaften und die Schlagfestigkeit verbessert, so dass es weniger wahrscheinlich zum Bruch kommt, wenn durch Kontakt zwischen Komponenten während des Betriebs einer Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschine usw. Stöße ausgeübt werden. Insbesondere, wenn die mittlere Teilchengröße der Hartphase auf 1,5 µm oder weniger eingestellt wird, ist die Härte noch weiter verbessert und ist somit die Abriebfestigkeit noch weiter verbessert. Falls die mittlere Teilchengröße der Hartphase auf 3 µm oder mehr eingestellt werden sollte, nimmt die Größe der beim abrasiven Verschleißen herausfallenden Teilchen zu, was zu einer signifikanten Verschlechterung der Abriebfestigkeit führt.
(Spezifisches Gewicht)
Die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente gemäß dieser Ausführungsform hat ein spezifisches Gewicht von 9 oder weniger. Bislang wurde eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschine ausgehend von der Annahme entworfen, dass eine Komponente aus einem Eisen- oder Stahlmaterial daran montiert wird. Dadurch wird, wenn die Komponente ein spezifisches Gewicht von größer 9 hat, das Auftreten einer Verformung einer Drehwelle, einer Erhöhung der Belastung einer Antriebseinheit usw. verursacht. Dagegen kann eine Komponente mit einem spezifischen Gewicht von 8 oder weniger so gehandhabt werden, wie die Komponente aus einem Eisen- oder Stahlmaterial, und eine Komponente mit einem spezifischen Gewicht von 7,5 oder weniger wird leichter als die Komponente aus einem Eisen- oder Stahlmaterial und erlaubt eine größere Flexibilität im Maschinendesign.
Das Cermet mit den vorstehenden Merkmalen weist hohe Werte für die Abriebfestigkeit und die Schlagfestigkeit auf, die gleich denen von Hartmetall sind, und weist ein spezifisches Gewicht auf, das gleich der eines Eisen- oder Stahlmaterials ist, und zeigt Magnetismus. Die Verwendung dieses Materials für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente ermöglicht es, eine Beschädigung der Komponente durch Kontakt mit anderen Komponenten und Abrieb der Komponente während der Verwendung zu unterdrücken, wodurch eine verlängerte Gebrauchsfähigkeitsdauer der Komponente erreicht wird.
BEISPIELE
Zuallererst wurden die Ausgangsmaterialpulver, die bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 in Tabelle 1 dargestellt sind, pulverisiert und in Ethanol als Lösungsmittel zusammengemischt, mittels eines Attritors oder einer Kugelmühle. Die erhaltene Aufschlämmung wurde im Vakuum getrocknet und nach dem Mischen von Paraffin, das als Bindemittel dient, mit dem erhaltenen getrockneten Material wurde das erhaltene Gemisch einem Formpressen unterzogen, um einen Formpressling herzustellen.
Dieser Formpressling wurde einem Vorsintern unter einer Luft- und Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 800 °C und ferner einem abschließenden Sintern in einer Vakuumatmosphäre bei 1400 °C unterzogen, um ein Cermet zu erhalten, das für die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
Bei dem Cermet, das in dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 erhalten wurde, betrug die mittlere Teilchengröße, berechnet nach den vorstehend genannten Formeln nach Fullman, 1,12 µm.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 2 bis 11 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 10 wurden bei der niedrigsten Temperatur, bei welcher die höchste Dichte erhalten werden kann, im Bereich von 1300 bis 1500 °C gesintert. Die anderen Bedingungen waren dieselben wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1.
Ferner betrug bei allen erfindungsgemäßen Beispielen und Vergleichsbeispielen, ausgenommen Vergleichsbeispiel 6, die mittlere Teilchengröße der Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, weniger als 1,5 µm.
Ferner wurden die Materialkomponenten eines Mikrostrukturquerschnitts jedes Cermets durch REM-Betrachtung geprüft. Im Ergebnis konnte bei allen erfindungsgemäßen Beispielen kein Vorhandensein einer Mo₂C-Phase oder einer WC-Phase bestätigt werden. Außerdem war bei allen erfindungsgemäßen Beispielen eine Phase, die Mo und W in einer relativ großen Menge enthielt, in der Randphase vorhanden.
Das Elementverhältnis der gesamten Cermet-Mikrostruktur weicht stark von dem der Ausgangsmaterialzusammensetzung ab und das Verhältnis der Materialkomponenten zwischen der Ausgangsmaterialzusammensetzung und der Zusammensetzung des Cermets nach dem Sintern zeigt ein kleines Bestimmtheitsmaß, d. h. konnte quantitativ nicht genau bestimmt werden. Als Hinweis, was das Cermet in dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 betrifft, so sind die Ergebnisse der quantitativen Analyse durch EPMA und EDX in Tabelle 3 dargestellt, welche die Abweichung von der Ausgangsmaterialzusammensetzung bestätigen. Dies würde auf eine Änderung im Gitterzustand zurückzuführen sein, verursacht durch die Bildung von festen Lösungen unter den Bestandteilen. Wie in dem Nichtpatentdokument 1 beschrieben, ist aus früheren Untersuchungen bekannt, dass es schwierig ist, eine genaue quantitative Bestimmung der Legierungszusammensetzung eines Cermetmaterials durchzuführen.

Wie vorstehend, ist es in der vorliegenden Erfindung nicht möglich oder im Wesentlichen nicht durchführbar, ein betreffendes Produkt direkt durch seine Struktur oder Eigenschaften zu spezifizieren, es gibt also sogenannte „impossible or impractical circumstances“ in der vorliegenden Erfindung

Nr.	Ausgangsmaterialzusammensetzung [Massen-%]
Nr.	TiC	TiN	Mo₂C	WC	Co+N_i	Co{Co+Ni)
Erfindungsgemäßes Bsp. 1	32.7	8.4	9.8	11.1	38.0	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 2	25.1	6.5	15.7	18.0	34.8	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 3	28.9	1.5	15.9	10,8	36.9	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 4	25.5	6.6	21.6	10.5	35.9	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 5	28,7	12.7	9.8	11,1	37,8	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 6	40.6	10,5	10,4	11.8	26.8	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 7	31,1	0.0	15,8	18,0	35,1	100%
Erfindungs gemäßes Bsp. 8	30.6	0.0	10.5	11,9	27.1	100%
Erfindungsgemäßes Bsp. 9	32.7	8,4	9.8	11,1	38.0	50%
Erfindungsgemäßes Bsp. 10	28.7	12.7	9.8	11.1	37.8	50%
Erfindungsgemäßes Bsp. 11	31.1	0,0	15.8	18.0	35,1	50%
Vergleichsbeispiel 1	35.2	0.0	39.3	0.0	25.4	100%
Vergleichsbeispiel 2	27,0	9.0	0,0	34,0	30,0	100%
Vergleichsbeispiel 3	28,7	12,7	9.8	11,1	37,8	0%
Vergleichsbeispiel 4	38,6	10,0	52	5.9	40.4	100%
Vergleichsbeispiel 5	36.5	0.0	18.5	21,1	24.0	100%
Vergleichsbeispiel 6	3 2.7	8.4	9.8	11.1	38,0	100%
Vergleichsbeispiel 7	32.7	8.4	9.8	11.1	38.0	0%
Vergleichsbeispiel 8	32.7	8.4	9,8	11,1	38.0	25%
Vergleichsbeispiel 9	2 8.7	12.7	9.8	11.1	37,8	25%
Vergleichsbeispiel 10	31.1	0.0	15.8	18.0	35.1	27%

TABELLE 2

° Nr.	Ausgangsrimerialzuummemetzung [Massen-%]
° Nr.	Ti			W	Mo	Co	Ni
Erfindunesgemaßes Bsp. 1	32.6	7.8	1.9	10.4	9.2	38.0	0.0
Erfindungs emäßes Bsp. 2	25.1	7.1	1.5	16.8	14.8	34,8	0.0
Erfindimesgemäßes Bsp. 3	28.9	7.4	1.7	10.1	15.0	36.9	0.0
Erfindungsgemäßes Bsp 4	25.5	7,0	1.5	9.8	20.3	35.9	0.0
Erfindungseemäßes Bsp 5	32.7	7.0	2.9	10.4	9.2	37,8	0.0
Erfindiaigsgemäßes Bsp. 6	40_.6	9.5	2,4	11,0	9,8	26.8	0.0
Erfindungemäßes Bsp. 7	24.9	8,3	0,0	16,9	14.9	35,1	0.0
Erfindungsgemäßes Bsp. 8	40.5	11.5	0.0	11.1	9,9	27.1	0.0
Erfindungsgemäßes Bsp_. 9	32.6	7.8	1.9	10.4	92	19.0	19.0
Erfindungsgemäßes Bsp. 10	32.7	7,0	2.9	10,4	9.2	18,9	18,9
Erfindungsgemäßes Bsp. 11	24,9	8,3	0.0	16,9	14,9	17.6	17,6
Vergleichsbeispiel 1	28.2	9.4	0.0	0,0	37,0	25.4	0,0
Vergleichsbeispiel 2	28.6	7,5	2,0	31,9	0,0	30.0	0.0
Vergleichsbeispiel 3	32.8	7,0	2,9	10.3	9.2	0.0	37,8
Vergleichsbeispiel 4	38,5	8.4	2.2	5.5	4.9	40,4	0,0
Vergleichsbeispiel 5	29.1	9.7	0.0	19,8	17.4	24,0	0.0
Vergleichsbeispiel 6	32,9	7,8	1.9	10,4	9.2	38.0	0,0
Vergleichsbeispiel 7	32.6	7,8	1.9	10.4	9.2	0.0	38.0
Vergleichsbeispiel 8	32.6	7,8	1.9	10,4	9.2	9.5	28.5
Vergleichsbeispiel 9	32.7	7.0	2.9	10.4	9.2	9.5	28,3
Vergleichsbeispiel 10	24.9	8.3	0,0	16.9	14.9	9.6	25.5

Dann wurde die Bewertung der Eigenschaften des hergestellten Cermets mit den folgenden Messverfahren durchgeführt.

•	Spezifisches Gewicht:	Archimedes-Methode (Standard: JIS Z 8807)
•	Härte:	Härteprüfung nach Vickers (Standard: JIS Z 2244)
•	Abriebfestigkeit:	Reibradprüfung (Standard: ASTM G65)
•	Schlagfestigkeit:	Charpy-Schlagversuch (Standard: JIS Z 2242)
•	Magnetismus:	Messung der Sättigungsmagnetisierung

Die Eigenschaften jedes Cermets in den erfindungsgemäßen Beispielen und den Vergleichsbeispielen sind in Tabelle 4 dargestellt.
Bei allen erfindungsgemäßen Beispielen wurde das spezifische Gewicht auf einen Zielwert von 9 oder weniger gedrückt und war die Abriebfestigkeit besser als die von Hartmetall (JIS-Klassifikation: gleichwertig zu V40), d. h. es wurden hervorragende Eigenschaften gezeigt. Ferner konnten für die Schlagfestigkeit 6 J/cm², was für konventionelle Cermets schwer zu erreichen ist, erhalten werden.
Jedes der erfindungsgemäßen Beispiele 2 und 6 zeigte eine besonders hohe Abriebfestigkeit im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Beispiel 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 2 wurde die Härte verbessert, indem Mo in einer relativ großen Menge zugegeben wurde und ferner W hinzugegeben wurde. Im Ergebnis wurde eine hohe Abriebfestigkeit gezeigt, auch unter der Gegebenheit, dass die Metallmenge auf dem gleichen Niveau ist wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 6 betrug, obwohl die Charpy-Kerbschlagzähigkeit weniger als 10 J/cm² betrug, die Abriebfestigkeit mehr als 200 % von der von Hartmetall (JIS-Klassifikation: gleichwertig zu V40). Dies ist ein Beispiel, bei welchem durch minimale Reduzierung der Metallmenge eine signifikant hohe Abriebfestigkeit entwickelt wird.
Bei Vergleichsbeispiel 1, bei welchem die Zugabemenge an Mo größer ist als in den beigefügten Ansprüchen definiert, hatte die Abriebfestigkeit einen hohen Wert. Allerdings hatte die Charpy-Kerbschlagzähigkeit einen schlechten Wert, was wahrscheinlich zum Bruch führt. Folglich kann das Cermet von Vergleichsbeispiel 1 nicht für eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente verwendet werden.
Bei Vergleichsbeispiel 2 ist die Zugabemenge an W übermäßig hoch, so dass eine WC-Phase gebildet wurde, was zu einer signifikanten Verschlechterung der Abriebfestigkeit führt.
Die Vergleichsbeispiele 3 und 7 wurden nur unter Verwendung von Ni als die Metallphase hergestellt. Bei den Vergleichsbeispielen 3 und 7 hatten, obwohl die jeweiligen Mengen an Mo, W und der Metallphase in den entsprechenden Bereichen, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, liegen, die Härte, die Abriebfestigkeit und der Magnetismus schlechte Werte, was darauf zurückzuführen ist, dass die Metallphase nur aus Ni besteht. Folglich kann gesagt werden, dass die Zugabe von Co wesentlich ist für die Entwicklung von Magnetismus.
Wenn die Zugabemengen an Mo und W allzu gering sind, wie bei Vergleichsbeispiel 4, hatte die Abriebfestigkeit einen schlechten Wert.
Bei Vergleichsbeispiel 5 beträgt der Anteil der Metallphase (Summe von Co und Ni) 24 %, was niedriger ist als die Untergrenze, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Folglich hatte die Abriebfestigkeit einen hohen Wert, aber die Bruchzähigkeit, die Durchbiegefestigkeit und die Charpy-Kerbschlagzähigkeit hatten schlechte Werte, wie die gängigen Cermets, die hauptsächlich für Schneidwerkzeuge verwendet werden.
Vergleichsbeispiel 6 wurde unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialzusammensetzung hergestellt, wie das erfindungsgemäße Beispiel 1, aber ohne Pulverisierung während des Mischens. Deshalb war die mittlere Teilchengröße der Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, nach dem Sintern größer als 3 µm, was zu einer Verschlechterung in der Härte und der Schlagfestigkeit führt.
Bei den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 ist, obwohl der Anteil der Metallphase in dem Bereich liegt, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, die Menge an Co, das gute mechanische Eigenschaften aufweist, wie Härte und Abriebfestigkeit, unzureichend, so dass die Abriebfestigkeit schlechter ist. Darüber hinaus hatte der Magnetismus einen geringeren Wert als ultraharte Materialien.
3 zeigt das Bild einer REM-Betrachtung des Cermets des erfindungsgemäßen Beispiels 1. In 3 sind der dunkelste Bereich, der zweitdunkelste Bereich und der hellste Bereich die Kernphase, die Randphase bzw. die Metallphase.
Bezugszeichenliste

1: Mikrostrukturquerschnitt des Cermets
2: Kernphase
3: Randphase
4: Metallphase
5: Phase, die Mo und W in relativ großer Menge enthält

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP S61003852 A [0011]
JP S62196352 A [0011]
JP S63109139 A [0011]
JP H02066135 A [0011]
JP H07112313 A [0011]
JP H11010709 A [0011]
JP 2011088410 A [0011]

Claims

Eine Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente, umfassend ein Cermet, erhalten durch die Schritte: Bereitstellen, als Ausgangsmaterialien, von Pulvern, beliebig ausgewählt aus: Ti oder Ti-Verbindungen; Mo oder Mo-Verbindungen; W oder W-Verbindungen; Co oder Co-Verbindungen; Ni oder Ni-Verbindungen; und Kohlenstoff, und derart abgewogen, dass ein Massenprozentsatz jedes Elements innerhalb der folgenden Bereiche liegt: Ti: 20 bis 45%; Mo: 5 bis 35%; W: 6 bis 30%; C: 5 bis 15%; und Co: 10 bis 50%, und eine Summe der Massenprozentsätze an Co und Ni mehr als 25 bis 50% ist, und Mischen der Ausgangsmaterialien durch ein Nass- oder Trockenverfahren, um ein Pulvergemisch zu erhalten; Unterziehen des Pulvergemischs einem Formpressen bei einem Druck von 50 bis 300 MPa, um einen Formpressling zu erhalten; und Sintern des Formpresslings unter einer aus Vakuum, reduzierender Atmosphäre, Inertgas-, Wasserstoff- und Stickstoffatmosphären bei einer Temperatur von 1300 bis 1700°C, wobei das Cermet drei Phasen aufweist: eine Kernphase, die hauptsächlich aus TiCN besteht; einer Randphase, die vorhanden ist, um einen Randbereich der Kernphase zu bedecken, wobei die Randphase hauptsächlich aus (Ti, Mo, W) (C, N) besteht; und eine Metallphase, und wobei eine Hartphase, die die Kernphase und die Randphase umfasst, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 3 µm aufweist, wie durch Mikrostrukturquerschnittsbetrachtung gemessen, und wenn das Cermet einer REM-Betrachtung unterzogen wird, weder eine WC-Phase noch eine Mo₂C-Phase zu beobachten sind.
Die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei ein Massenprozentsatz an N in den Ausgangsmaterialien größer als 0 bis 5% ist.
Die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei ein Massenverhältnis von C zu N in den Ausgangsmaterialien 7:3 bis 10:0 beträgt.
Die Pulverisier-/Rühr-/Misch-/Knetmaschinenkomponente wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, wobei die Randphase zwei Phasen umfasst, bestehend aus einer ersten Phase, die Mo und W in einer relativ großen Menge enthält, und einer zweiten Phase, die Ti in einer relativ großen Menge enthält.