DE1213619B

DE1213619B - Verwendung von Siliziumkarbidpulver fuer Hartmetallkoerper

Info

Publication number: DE1213619B
Application number: DES29339A
Authority: DE
Inventors: Rer Nat Franz Josef Mann Dr
Original assignee: Siemens Plania Werke AG
Current assignee: Siemens Plania Werke AG
Priority date: 1952-07-16
Filing date: 1952-07-16
Publication date: 1966-03-31

Description

Verwendung von Siliziumkarbidpulver für Hartmetallkörper Hartmetallkörper aus harten Metallkarbiden und einem Hilfs- oder Trägermetall sind bekannt. Sie werden meist auf sintermetallurgischem Wege aus einem Gemisch von Metall und Karbidpulver oder durch Einrühren der Karbidkörner in eine Schmelze des Trägermetalls hergestellt. Es ist aber auch bekannt, in einen aus Karbiden der Metalle der 4. bis 6. Gruppe des Periodischen Systems hergestellten Preßkörper ein Metall der Eisengruppe, das einen Hartstoff gelöst enthält, einzuseigern. Ferner sind auch Hartlegierungen bekannt, die neben Karbiden der Metalle Wolfram, Titan, Tantal, Uran, Molybdän oder Vanadium ein Metall der Eisengruppe mit einem Siliziumzusatz enthalten.
Neben den genannten Metallkarbiden wäre auch Siliziumkarbid wegen dessen großer Härte als Hartstoffbestandteil geeignet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Einbinden von Siliziumkarbid in ein Trägermetall nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt, da die Siliziumkarbid-Kristalle sich mit dem Trägermetall nicht legieren und daher im Trägermetall ungenügend verankert sind, so daß beim Gebrauch des Hartmetallkörpers, z. B. als Werkzeug, die Gefahr besteht, daß die in der Oberfläche befindlichen Siliziumkarbid-Kristallite sich von dem Hartmetallkörper ablösen.
Durch die Erfindung soll eine gute Verankerung des Siliziumkarbids in dem Trägermetall herbeigeführt werden. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß mit metallischem Silizium angereichertes Siliziumkarbid (siliziertes SiC) für die Einbindung in das Trägermetall benutzt wird.
Bekanntlich ist nach neueren Anschauungen der Lösungsvorgang zweier verschiedener Stoffe ineinander dadurch bestimmt, daß sie um so leichter ineinander diffundieren, je näher die thermischen Schwingungsfrequenzen ihrer Moleküle bzw. Atome liegen. Bei der nahen Verwandtschaft des Siliziums mit Siliziumkarbid ist diese Voraussetzung gegeben, während das Lösungsbestreben von Siliziumkarbid mit einem nicht verwandten Metall nicht vorhanden ist. Siliziumkarbid wird daher, wie auch bereits bekannt, von Silizium gut benetzt, wobei die Poren des Siliziumkarbids von Silizium ausgefüllt werden. Andererseits ist es bekannt, daß metallisches Silizium mit Metallen der Eisengruppe sich leicht legieren läßt. Verwendet man daher an Stelle von reinem Siliziumkarbid siliziertes Siliziumkarbid für das Einbinden in das Hilfsmetall, so ist eine Legierung, d. h. ein Diffusionsvorgang zwischen dem Silizium und dem Hilfsmetall möglich. Da andererseits das Silizium auch mit dem Siliziumkarbid in fester atomarer Bindung steht, ergibt sich auch eine feste Bindung zwischen Siliziumkarbid und dem Trägermetall. Diese Wirkung ist besonders dann begünstigt, wenn als Trägermetall ein mit Silizium legierendes Metall verwendet wird. Als Trägermetalle sind hierbei nicht nur die reinen Metalle der Eisengruppe, sondern auch ihre Legierungen mit Silizium geeignet, wie z. B. Ferro-Silizium.
Das Anreichern des Siliziumkarbids mit metallischem Silizium, das vorzugsweise die Siliziumkarbid-Kristallite umhüllt und eine teilweise Lösung der Siliziumkarbid-Kristalle im Silizium an ihren Grenzflächen bewirkt, geschieht vorzugsweise so, daß von einem porösen Sihziumkarbidkörper ausgegangen wird, der im entgasten Zustand durch Tauchen in eine Schmelze von metallischem Silizium mit metallischem Silizium getränkt wird, so daß die Poren des Siliziumkarbidkörpers mit Silizium ausgefüllt werden. Das Silizium dringt dabei nicht nur in das makrokristalline, sondern auch in das innerkristalline Gefüge des Siliziumkarbidkörpers ein.
Um nun eine gleichmäßige Verteilung des silizierten Siliziumkarbids im Trägermetall zu erreichen, wird der durch Tauchen in eine Schmelze von flüssigen Silizium imprägnierte Siliziumkarbidkörper zertrümmert und auf eine geeignete Korngröße gemahlen. Das auf diese Weise erhaltene silizierte Siliziumkarbidpulver kann dann mit einem als Trägermetall dienenden Metallpulver gemischt und durch Pressen und anschließendes Sintern in die gewünschte Form gebracht werden. Es ist auch möglich, das silizierte Siliziumkarbidpulver in eine Schmelze des Trägermetalles einzurühren, in der das silizierte Siliziumkarbid als Dispersion erstarrt. Durch die gleichmäßige Verteilung des Siliziumkarbids in der Schmelze des Trägermetalls entsteht nach der Erstarrung der Schmelze ein festes Siliziumkarbidgerüst, das durch das mit dem Silizium legierte Trägermetall fest verankert ist.
Ein solcher Werkstoff ist für die verschiedensten technischen Zwecke anwendbar, wie z. B. als Biegewerkzeug oder als jontaktmaterial für elektrische Schalter.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung von mit Silizium angereichertem (siliziertem) Siliziumkarbidpulver und einem Trägermetall der Eisengruppe zum Herstellen von Hartmetallkörpern.
2. Verwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß das Metall der Eisengruppe mit Silizium legiert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 659 534; schweizerische Patentschrift Nr. 234 823; »Iron Age« vom 29. November 1951, S. 77 bis 80; »Journal of the American Ceramic Society«, Bd. 35 (1952), Januar, S. 29; »Chemisches Zentralblatt«, 1941, I, S. 1736 (russische Patentschrift Nr. 57 826).