DE1284629B

DE1284629B - Process for the production of composite materials containing tungsten carbide

Info

Publication number: DE1284629B
Application number: DEJ26782A
Authority: DE
Inventors: Smiley William D
Original assignee: Exxon Production Research Co; Esso Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1962-04-03
Filing date: 1963-04-02
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB1031215A; US3301645A; SE301138B

Description

Wolframcarbidpulver wird gewöhnlich durch Carburieren von metallischem Wolfram. im elektrischen Ofen hergestellt. Bei einem typischen Carburierungsverfahren wird zunächst Kohlenstoffpulver- zu gepulvertem Wolfram in einem geringen Überschuß über das stöchiometrische Verhältnis zugesetzt, und die beiden Pulver werden dann mehrere Stunden in der Kugelmühle oder einem Mischer gemischt. Das Pulvergemisch wird etwa 40 Minuten bis 3 Stunden erhitzt. Zuerst reagiert der Kohlenstoff mit etwa vorhandenem Sauerstoff unter Bildung von Kohlenmonoxyd, welches abgelassen wird. Dann werden- die Auslaßöffnungenverschlossen. Gegebenenfalls--kann Wasserstoff eingeleitet werden. Bei der Carburierung reagiert das Wolfram mit dem Kohlenstoff unter Bildung von Monowolframcarbid, WC und Diwolframcarbid, W2C. Wenn das Gut nach dem Carburieren erkaltet ist, wird es herausgenommen und zerkleinert. Das Produkt ist ein graues Pulver mit eckiger Teilchenform, hoher Dichte und- äußerst großer Härte. Dieser Werkstoff kann zur Herstellung von Werkzeugen verwendet oder in Gegenwart von Kobalt zu Sintercarbiden gesintert werden.Tungsten carbide powder is usually made by carburizing metallic Tungsten. made in an electric furnace. In a typical carburizing process First, carbon powder becomes powdered tungsten in a slight excess Added above the stoichiometric ratio, and the two powders are then mixed for several hours in a ball mill or mixer. The powder mix is heated for about 40 minutes to 3 hours. First, the carbon reacts with it Any oxygen present with the formation of carbon monoxide, which is discharged will. Then the outlet openings are closed. Optionally - can hydrogen be initiated. During carburization, the tungsten reacts with the carbon forming monotungsten carbide, WC and di-tungsten carbide, W2C. When the good after is cold after carburizing, it is taken out and crushed. The product is a gray powder with angular particle shape, high density and extremely large Hardness. This material can be used to make tools or in the presence be sintered from cobalt to cemented carbides.

Ein großer Teil des nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Wolfrämcarbidpulvers wird zur Herstellung von Erzeugnissen nach der Einsickerungsmethode verwendet. Dabei wird das gepulverte Wolframcarbid in eine Kohlenstofform eingebracht, es wird ein Bindemetall zugesetzt, welches in geschmolzenem Zustande das Carbidpulver benetzt; und die Form mit ihrem Inhalt wird auf eine Einsickerungstemperatur über dem Schmelzpunkt des Bindemetalls erhitzt: Bei der Annäherung an die Einsickerungstemperatur schmilzt das Bindemetall und fließt in die Zwischenräume zwischen den Carbidkörnern. Normalerweise löst sich auch etwas Carbid in dem Bindemetall, so daß eine metallurgische Bindung der Körner an Ort und Stelle erfolgt. Dieser Verbundwerkstoff besteht also aus einer kontinuierlichen Bindemetallphase, in der Wolframcarbidkörner verteilt sind. In neuerer Zeit haben Werkstoffe dieser Art weltverbreitete Anwendung zur Herstellung von Ölfeldbohrerschneiden und ähnlichen Werkzeugen oder zum Aufbringen eines harten Überzuges auf solche Werkzeuge gefunden, - die normalerweise starkem Abrieb oderstarker Abnutzung ausgesetzt sind. -, Verbundwerkstoffe, die, wie beschrieben, durch Einsickern eines metallischen Bindemittels in Wolframcarbidpulver hergestellt sind, sind für gewisse Anwendungszwecke anderen - Werkstoffen überlegen, weisen jedoch gewisse Nachteile auf, die ihre Verwendbarkeit beschränken.. Infolge derAnderungen-im_ Volumen und in der Verteilung des Carbidpulvers beim Einsickerungsvorgang können Härte und Druck= festigkeit solcher Werkstoffe stark schwanken. Der Verschleiß der zusammenhängenden Bindemetallphase . durch die Einwirkung von Flüssigkeitsströmungen hoher Geschwindigkeit kann zu ernsthaften Schwierigkeiten führen, besonders im Falle von Bohrerschneiden und ähnlichen Erzeugnissen, die in Verbindung mit umlaufenden Flüssigkeiten, in denen sich suspendierte Feststoffe befinden, verwendet werden. Man schätzt, daß die Bohrgeschwindigkeiten und die Lebensdauer der bei der Erdölbohrung verwendeten Diamantschneiden um 20 °/o oder mehr verbessert werden könnten, wenn ein besseres Wolframcarbid oder eine wirksamere Einsickerungsmethode zur Herstellung solcher Bohrerschneiden oder zur Aufbringung eines harten Überzuges auf dieselben zur Verfügung ständen.Much of that produced by this known method Tungsten carbide powder is used in the manufacture of products using the infiltration method used. The powdered tungsten carbide is introduced into a carbon mold, a binding metal is added which, in the molten state, is the carbide powder wetted; and the form with its contents is brought to an infiltration temperature above Heated to the melting point of the binding metal: When approaching the infiltration temperature the binder metal melts and flows into the spaces between the carbide grains. Usually some carbide will also dissolve in the binder metal, causing a metallurgical The grains are bound in place. So this composite exists from a continuous binder metal phase in which tungsten carbide grains are distributed are. In recent times, materials of this type have been used worldwide Manufacture of oilfield drill bits and similar tools or for application of a hard coating found on such tools - which are normally strong Exposed to abrasion or heavy wear. -, composite materials which, as described, made by infiltration of a metallic binder into tungsten carbide powder are, for certain purposes, are superior to other materials however, it has certain disadvantages that limit its usability. As a result of the changes in the Volume and distribution of the carbide powder during the infiltration process The hardness and compressive strength of such materials can vary greatly. The wear and tear of the coherent binder metal phase. by the action of liquid currents high speed can lead to serious trouble, especially in the case of of drill bits and similar products in connection with rotating Liquids containing suspended solids can be used. It is estimated that the drilling speeds and life of the oil well diamond blades used could be improved by 20% or more if a better tungsten carbide or more effective infiltration method of manufacture such drill bits or for the application of a hard coating on the same would be available.

Das deutsche Patent 1198 565 betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Wolframcarbidpulvers mit kugelförmigen Teilchen, welches sich durch starke Gipfel im Röntgenbeugungsspektrum bei 2 0-Werten von etwa 36,6 und 42,5° kennzeichnet. Infolge seiner Herstellung durch Schmelzen von aus Monowolframcarbid und Diwolframcarbid bestehenden W olframearbidkörnern und schnelles Abkühlen enthält dieses neue Wolframcarbid eine an -sich nur bei sehr hohen Temperaturen beständige Modifikation, die durch die schnelle Unterkühlung »eingefroren« ist.German patent 1198 565 now relates to a method of manufacture of a new tungsten carbide powder with spherical particles, which through strong peaks in the X-ray diffraction spectrum at 20 values of about 36.6 and 42.5 ° indicates. As a result of its manufacture by melting from monotungsten carbide and di-tungsten carbide contains tungsten carbide grains and rapid cooling this new tungsten carbide is inherently stable only at very high temperatures Modification that is "frozen" by rapid hypothermia.

Es wurde gefunden, daß dieses neue Wolframcarbid sich besonders zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus Wolframcarbidpulver und metallischen Bindemitteln eignet, die eine höhere Druckfestigkeit, Gesamthärte und Verschleißfestigkeit aufweisen als die nach der bisher bekannten Einsickerungsmethode hergestellten Verbundwerkstoffe.It has been found that this new tungsten carbide is particularly useful Manufacture of composite materials from tungsten carbide powder and metallic binders suitable, which have a higher compressive strength, total hardness and wear resistance than the composite materials produced by the previously known infiltration method.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Wolframcarbid enthaltenden Verbundwerkstoffen hoher Festigkeit und Verschleißbeständigkeit bzw. von Formkörpern aus solchen durch Tränken 'einer Masse von aus Monowolframcarbid und Diwolframcarbid bestehenden Wolframcarbidkörnchen mit einem geschmolzenen, die Körnchen _ benetzenden. Bindemetall und Abkühlen der- Masse ist dadurch gekennzeichnet, daß den Wolframcarbidkörnchen durch Erhitzen auf über 5000°C; z. B. in einem teilweise ionisierten Gasstrom,, und rasches Abkühlen auf unter 2800°C kugelförmige Gestalt gegeben wird und daß ein Bindemetall bzw. eine Bindelegierung mit einer Schmelztemperatur zwischen 955 und 1370°C verwendet wird.The inventive method for the production of tungsten carbide containing Composite materials of high strength and wear resistance or of molded bodies from those by impregnating a mass of monotungsten carbide and di-tungsten carbide existing tungsten carbide grains with a molten one which wets the grains. Binder metal and cooling of the mass is characterized in that the tungsten carbide granules by heating to over 5000 ° C; z. B. in a partially ionized gas stream ,, and rapid cooling is given to below 2800 ° C spherical shape and that a binding metal or a binding alloy with a melting temperature between 955 and 1370 ° C is used.

Es ist bekannt (vgl. Powder Metallurgy, Bd. 8, 1961, S. 48 bis 64), den Teilchen eines auf Korngrößen unterhalb 44 p.m vermahlenen Eutektikums aus WC und WC durch Aufschmelzen während des Durchfallens durch einen Graphitrohrofen bei Temperaturen über 2600°C, aber zweifellos unter 5000°C, kugelförmige Gestalt zu geben. Offenbar wird bei dieser Behandlung aber die chemische Natur des Wolframcarbids nicht verändert. Insbesondere ist der Veröffentlichung nicht zu entnehmen, daß die so hergestelltenkugelförmigen Wölframcarbidteilchen in irgendeiner Beziehung andere Eigenschaften haben als der Ausgangsstoff: Andererseits ist es aus der britischen Patentschrift 798190 bekannt, hitzebeständige Erzeugnisse von hoher Stoßfestigkeit durch Tränken eines porösen Skeletts aus einem hitzebeständigen Carbid, insbesondere Titanearbid, mit einem geschmolzenen Bindemetall herzustellen, -wobei der Carbidkörper nach dem Tränken mit: dem Bindemetall einer Stabilisierungsbehandlung durch Erhitzen über den Schmelzpunkt des Bindemetalls unterworfen wird. Nach den Angaben der Patentschrift werden bei dieser Wärmebehandlung die Carbidteilchen des Skelettkörpers teilweise abgerundet, was darauf zurückgeführt wird, daß die Carbidteilchen an den Grenzflächen zwischen Carbid und Bindemetall teilweise in dem Bindemetall in Lösung gehen. In der Patentschrift wird zwar erwähnt; daß an Stelle von Titancarbid auch Wolframcarbid verwendet werden kann; die Patentschrift beschreibt aber nicht die Verwendung von aus Monowolframcarbid und Diwolframcarbid bestehenden Teilchen, die: vor dem Tränken mit dem Bindemetall durch Erhitzen über ihren Schmelzpunkt in einem teilweise ionisierten Gasstrom und rasches Abkühlen der geschmolzenen Carbidtröpfchen unter ihren Schmelzpunkt in Kugelform übergeführt worden sind.It is known (see Powder Metallurgy, Vol. 8, 1961, pp. 48 to 64), the particles of a eutectic from WC ground to grain sizes below 44 μm and WC by melting while falling through a graphite furnace Temperatures above 2600 ° C, but undoubtedly below 5000 ° C, spherical shape too give. However, this treatment reveals the chemical nature of the tungsten carbide not changed. In particular, the publication does not indicate that the spherical tungsten carbide particles so produced are in some respects others Have properties as the starting material: On the other hand, it is from the British Patent 798 190 known heat-resistant products of high impact resistance by impregnating a porous skeleton made of a heat-resistant carbide, in particular Titanium carbide, made with a molten binder metal, -wherein the carbide body after impregnation with: the binding metal a stabilization treatment by heating is subjected to above the melting point of the binder metal. According to the information in the patent specification In this heat treatment, the carbide particles of the skeletal body become partially rounded, which is attributed to the fact that the carbide particles at the interfaces between carbide and binder metal go partially into solution in the binder metal. In the patent specification is mentioned; that instead of titanium carbide also tungsten carbide can be used; however, the patent does not describe the use of particles composed of monotungsten carbide and di-tungsten carbide which: before impregnation with the binding metal Heating above its melting point in one partially ionized gas flow and rapid cooling of the molten carbide droplets have been converted into spherical form below their melting point.

Die kugelförmigen Teilchen des neuen Carbids binden sich brückenartig aneinander, wenn sie durch Einsickern mit Nickel-Kobalt-Legierungen und ähnlichen metallischen Bindemitteln getränkt werden. Durch diese Brückenbildung entstehen Verbundwerkstoffe, bei denen die Carbidteilchen die zusammenhängende Phase und die Bindelegierung die diskontinuierliche Phase bilden. Vergleichsversuche haben gezeigt, daß solche Werkstoffe in ihren Eigenschaften gleichmäßiger sind, bedeutend höhere Druckfestigkeiten aufweisen und viel verschleißbeständiger sind als Verbundwerkstoffe, die das bisher zur Verfügung stehende Wolframcarbid enthalten.The spherical particles of the new carbide bond like a bridge to each other if they are seeping through with nickel-cobalt alloys and the like metallic binders are impregnated. This bridging creates Composite materials in which the carbide particles form the contiguous phase and the Binding alloy form the discontinuous phase. Comparative tests have shown that such materials are more uniform in their properties, significantly higher Have compressive strengths and are much more wear-resistant than composite materials, which contain the previously available tungsten carbide.

Als Bindemetall können die verschiedensten Metalle und Metallegierungen verwendet werden, die bei Temperaturen im Bereich von etwa 955 bis 1370°C schmelzen und ingeschmolzenem Zustand die Carbidkörner benetzen und teilweise lösen. Typische, hierfür geeignete Legierungen sind Nickel-Kupfer-, Nickel-Kupfer-Zinn-, Nickel-Kupfer-Eisen-, Kupfer-Kobalt-Zinn-, Nickel-Kupfer-Eisen-Zinn- und Nickel-Kupfer-Mangan-Legierungen u. dgl. Diese Legierungen können geringere Mengen an anderen Metallen, wie Zink, Mangan, Molybdän, Eisen, Silizium, Beryllium, Wismut, Bor, Kadmium, Kobalt und Phosphor, enthalten. S-Monelmetall und eine Anzahl von anderen, im Handel erhältlichen Legierungen, die innerhalb des oben angegebenen Temperaturbereichs schmelzen und das erforderliche Benetzungsvermögen besitzen, können für diesen Zweck Anwendung finden. Natürlich hat jede Legierung etwas unterschiedliche Eigenschaften, und gewisse Legierungen sind daher beträchtlich wirksamer für die Zwecke der Erfindung als andere. Die Verwendung von Nickel-Kupfer-Zinn-Legierungen oder Nickel-Kupfer-Mangan-Legierungen wird wegen ihres ausgezeichneten Benetzungsvermögens und ihrer hohen Festigkeit bevorzugt.A wide variety of metals and metal alloys can be used as the binding metal which melt at temperatures in the range of about 955 to 1370 ° C can be used and in the molten state wet the carbide grains and partially loosen them. Typical, Alloys suitable for this purpose are nickel-copper, nickel-copper-tin, nickel-copper-iron, Copper-cobalt-tin, nickel-copper-iron-tin and nickel-copper-manganese alloys and the like. These alloys can contain smaller amounts of other metals, such as zinc, Manganese, molybdenum, iron, silicon, beryllium, bismuth, boron, cadmium, cobalt and phosphorus, contain. S-Monel metal and a number of other commercially available alloys, which melt within the temperature range given above and the required Wetting power can be used for this purpose. Naturally each alloy has slightly different properties, and certain alloys are therefore considerably more effective for the purposes of the invention than others. The usage of nickel-copper-tin alloys or nickel-copper-manganese alloys is due preferred for their excellent wettability and high strength.

Bei der Anwendung des Carbidpulvers mit kugelförmigen Teilchen bei der Einsickerungsmethode wird das Pulver zunächst mit verdünnter Salpetersäure und Alkohol oder ähnlichen Lösungsmitteln gereinigt, um Staub, Öl und andere Fremdstoffe zu entfernen. Dann wird das Pulver in eine reine Kohlenstofform oder keramische Form eingebracht, die einen Hohlraum von der gewünschten Gestalt enthält. Die Form kann beim Eingeben des Pulvers gerüttelt werden, damit eine dichtgepackte Masse erhalten wird, oder das Pulver kann in der Form bei einem Druck von etwa 7 bis 14 kp/cm2 gepreßt werden, um eine dichte Packung der Pulverkörner zu gewährleisten. Dies ist jedoch selten notwendig, weil die kugelförmigen Carbidkörner ohne weiteres in sehr kleine Hohlräume fließen und eine viel dichtere Packung bilden, als sie im allgemeinen mit eckigen Carbidteilchen erzielbar ist. Um die Benetzung des Carbids durch das einsickernde Metall zu unterstützen, können gegebenenfalls bis etwa 35 Gewichtsprozent Nickelpulver zusammen mit den kugelförmigen Carbidpulverteilchen in die Form eingegeben werden. Die Anwendung von Nickelpulver ist aber nicht wesentlich. Die Verwendung von Legierungen, die wesentliche Mengen an Nickel enthalten, ermöglicht normalerweise die Benetzung des Carbidpulvers ohne Zusatz von Nickelpulver. Wenn die Form mit der erforderlichen Menge an Wolframcarbidpulver mit kugelförmigen Teilchen gefüllt worden ist, wird der Deckel aufgesetzt, der eine Offnung aufweist, durch die das Bindemetall fließen kann. Einige Formen sind mit einer oberen Aussparung im Deckel zur Aufnahme von Bindemetallkügelchen ausgestattet. Wenn die Kügelchen schmelzen, fließt das Metall in die Form, und die Einsickerung beginnt. Andernfalls wird das Bindemetall in einem gesonderten Tiegel oder sonstigen Gefäß erhitzt und zum richtigen Zeitpunkt in die Form gegossen. Das letztere Verfahren ermöglicht im allgemeinen eine bessere Beherrschung der Einsickerungsbedingungen und ist daher zu bevorzugen.When using the carbide powder with spherical particles in the infiltration method, the powder is first cleaned with dilute nitric acid and alcohol or similar solvents to remove dust, oil and other foreign matter. The powder is then placed in a pure carbon or ceramic mold that contains a cavity of the desired shape. The mold can be shaken as the powder is fed in to obtain a tightly packed mass, or the powder can be pressed in the mold at a pressure of about 7-14 kgf / cm 2 to ensure tight packing of the powder grains. However, this is seldom necessary because the spherical carbide grains readily flow into very small voids and form a much closer packing than is generally achievable with angular carbide particles. In order to support the wetting of the carbide by the infiltrating metal, up to about 35 percent by weight of nickel powder can optionally be added to the mold together with the spherical carbide powder particles. However, the use of nickel powder is not essential. The use of alloys containing substantial amounts of nickel normally allows the carbide powder to be wetted without the addition of nickel powder. When the mold has been filled with the required amount of tungsten carbide powder with spherical particles, the lid is put on, which has an opening through which the binder metal can flow. Some molds are equipped with an upper recess in the lid to accommodate binding metal balls. When the beads melt, the metal flows into the mold and infiltration begins. Otherwise, the binding metal is heated in a separate crucible or other vessel and poured into the mold at the right time. The latter method generally allows better control of the infiltration conditions and is therefore to be preferred.

Vorzugsweise erhitzt man im allgemeinen die zusammengesetzte Form 1 Stunde oder länger auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und 315°C, um Gase aus der Form zu entfernen, die bei der Einsickungstemperatur Oxydation verursachen könnten. Nach dieser Vorerhitzung werden die Form und der das Bindemetall enthaltende Tiegel in einen elektrischen Ofen gestellt und auf eine Temperatur zwischen etwa 955 und 1370°C erhitzt. Die Temperatur soll nicht viel höher sein, als es für das rasche Einsickern des Bindemetalls in die Zwischenräume zwischen den kugelförmigen Carbidkörnern erforderlich ist. Die Einsickerungstemperatur wird in erster Linie von der Zusammensetzung des Bindemetalls bestimmt. Nickel-Kupfer-Legierungen sickern im allgemeinen bei Temperaturen zwischen etwa 1093 und 1232°C leicht ein. Zur Einsickerung von Eisen-Nickel-Kohlenstoff-Legierungen u. dgl. sind etwas höhere Temperaturen erforderlich. Wieder andere Legierungen können bei niedrigeren Temperaturen verwendet werden, als sie für Nickel-Kupfer-Legierungen erforderlich sind. Die Anwendung von Nickelpulver in der Form fördert die Benetzung der Carbidkörner und erlaubt daher im allgemeinen die Anwendung etwas niedrigerer Einsickerungstemperaturen, als sie sonst notwendig wären. Die genaue, zur Einsickerung des jeweiligen Bindemetalls in das Pulver mit kugelförmigen Teilchen erforderliche Temperatur läßt sich leicht bestimmen, indem man kleine Probeformen mit dem Pulver füllt und das geschmolzene Bindemetall bei verschiedenen Temperaturen in die Formen eingießt. Die Untersuchung der so erhaltenen Proben, nachdem sie erkaltet sind, zeigt deutlich, ob bei der angewandten Temperatur eine vollständige Einsickerung stattgefunden hat.It is generally preferred to heat the composite mold 1 hour or more at a temperature between about 150 and 315 ° C to keep gases out the mold, which could cause oxidation at the infiltration temperature. After this preheating, the mold and the crucible containing the binder metal become placed in an electric oven and at a temperature between about 955 and 1370 ° C heated. The temperature shouldn't be much higher than it is for the quick The binding metal seeps into the spaces between the spherical carbide grains is required. The infiltration temperature is primarily determined by the composition of the binding metal. Nickel-copper alloys generally seep in Temperatures between about 1093 and 1232 ° C easily rise. For infiltration of iron-nickel-carbon alloys and the like. Somewhat higher temperatures are required. Still other alloys can are used at lower temperatures than they are for nickel-copper alloys required are. The use of nickel powder in the mold promotes wetting of the carbide grains and therefore generally allows somewhat lower amounts to be used Infiltration temperatures than would otherwise be necessary. The exact one, for infiltration of the respective binder metal required in the spherical particle powder Temperature can easily be determined by taking small sample forms with the powder and the molten binder metal into the molds at different temperatures pours. Examination of the samples obtained in this way after they have cooled down, clearly shows whether there is complete infiltration at the temperature used has taken place.

Wenn der Ofen nach dem Einsetzen der Form und des Tiegels wieder auf Temperatur gebracht worden ist, wird das Erhitzen etwa 30 Minuten bis 1 Stunde oder länger fortgesetzt, um das Bindemetall zu schmelzen und den Inhalt der Form auf die Einsickerungstemperatur zu bringen. Die Zeit bis zur Erreichung dieser Temperatur hängt von der Art des Ofens und von der Größe und dem Wärmeübertragungsvermögen der Form ab. Das Carbidpulver kann vor der Einsickerung ohne nachteilige Folgen längere Zeit auf höherer Temperatur gehalten werden; daher wird der fertige Verbundwerkstoff durch längeres Erhitzen, als unbedingt notwendig, nicht ernsthaft beeinträchtigt. Wenn der Inhalt der Form die Einsickerungstemperatur erreicht hat, wird das Bindemetall aus dem Tiegel oder dem sonstigen Gefäß, in dem es geschmolzen wurde, in die Form gegossen. Dann wird die Form etwa 1 bis 20 Minuten auf der Einsickerungstemperatur gehalten. Zeiträume von weniger als 6 Minuten werden normalerweise bevorzugt. Das in die Form gegossene geschmolzene Bindemetall fließt hierbei in die Zwischenräume zwischen den kugelförmigen Carbidteilchen und löst infolge der hohen Löslichkeit des Carbids etwas von diesem auf. Hierauf wird die Form aus dem Ofen herausgenommen und erkalten gelassen.When the oven is back on after inserting the mold and crucible Temperature has been brought, the heating will take about 30 minutes to 1 hour or more continued longer to melt the binder metal and the contents of the mold on bring the infiltration temperature. The time it takes to reach this temperature depends on the type of furnace and on the size and heat transfer capacity the shape. The carbide powder can infiltrate without any adverse consequences be kept at a higher temperature for a longer period of time; hence the finished composite not seriously impaired by heating for longer than absolutely necessary. When the contents of the mold have reached the infiltration temperature, it becomes the binder metal from the crucible or other vessel in which it was melted into the mold poured. Then the mold is allowed to soak in for about 1 to 20 minutes held. Periods of less than 6 minutes are usually preferred. That Molten binder metal poured into the mold flows into the gaps between the spherical carbide particles and dissolves due to the high solubility of the carbide up some of this. The mold is then taken out of the oven and let it cool down.

Vorzugsweise sollen die Form und ihr Inhalt im allgemeinen rasch auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Bindemetalls gekühlt werden. Die Methode des Kühlens der Form richtet sich in erster Linie nach der Größe der Form. Bei verhältnismäßig großen Formen von beispielsweise 30 cm Durchmesser oder mehr soll das Gut mit Wasser besprüht werden, um eine hinreichend hohe Kühlgeschwindigkeit zu erzielen. Bei kleineren Formen genügt gewöhnlich ein Luftstrahl. Wenn die Form sich abkühlt, fällt das in dem Bindemetall gelöste Wolframcarbid in Form von Carbidkristallen aus. Diese Kristalle scheinen in der erkaltenden Einbettungsmasse zu wachsen und führen zur Brückenbildung zwischen den kugelförmigen Körnern. Dies wiederum führt zur Bildung einer zusammenhängenden Carbidphase mit Porenräumen, die mit dem Bindemetall gefüllt sind. Ein solches Gefüge besitzt eine erheblich höhere Druckfestigkeit und Verschleißbeständigkeit als Werkstoffe, in denen das Carbid die diskontinuierliche Phase bildet. Wenn die Form und ihr Inhalt auf Raumtemperatur erkaltet sind, wird der fertige Verbundwerkstoff herausgenommen und mit dem Sandstrahlgebläse oder anderweitig bearbeitet, um Oberflächenunregelmäßigkeiten zu entfernen.Preferably, the form and its content should generally appear quickly be cooled to a temperature below the melting point of the binder metal. The method cooling of the mold depends primarily on the size of the mold. With proportionately Large shapes of, for example, 30 cm in diameter or more should be mixed with water be sprayed in order to achieve a sufficiently high cooling rate. With smaller ones Usually a jet of air is sufficient. When the mold cools down, that falls into tungsten carbide dissolved in the binding metal in the form of carbide crystals. These crystals seem to grow in the cooling embedding material and lead to the formation of bridges between the spherical grains. This in turn leads to the formation of a contiguous Carbide phase with pore spaces that are filled with the binding metal. Such a structure has a significantly higher compressive strength and wear resistance than materials, in which the carbide forms the discontinuous phase. If the form and its content have cooled down to room temperature, the finished composite material is removed and sandblasted or otherwise machined to remove surface irregularities to remove.

In einem nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestelltenVerbundwerkstoffkönnenDiamanten oder größere Metallcarbidteilchen eingebunden werden, indem sie vor der Einsickerungsbehandlung in das Carbidpulver mit kugelförmigen Teilchen eingebettet werden. Wenn die geschmolzene Legierung sich in der Form abkühlt und erstarrt, bildet sich eine metallurgische Bindung zwischen den Diamanten oder den harten Metallcarbidteilchen und der Bindelegierung. Die hierzu verwendeten Carbidteilchen können eckige Splitter oder Bruchstücke sein, die durch Zerbrechen größerer Stücke aus Wolframcarbid oder einem ähnlichen Carbid mit einer Rockwell-A-Härte von mehr als etwa 85 entstanden sind; sie können aber auch Würfel oder sonstige regelmäßig geformte Teilchen sein, die durch Sintern von Carbidpulver in Gegenwart von Kobalt oder einem ähnlichen Bindemetall hergestellt worden sind. Dies ist eine einfache und äußerst wirksame Methode zum Anbringen von Diamanten und Carbidteilchen, die als Schneidelemente von Bohrerschneiden und ähnlichen Werkzeugen Verwendung finden sollen. Die zu diesem Zweck verwendeten Carbidteilchen haben normalerweise Korngrößen im Bereich von etwa 0,8 bis 12,7 mm. Die Diamanten können in Anbetracht ihrer hohen Kosten etwas kleiner als die Carbidteilchen sein.In a composite material produced according to the method described above, diamonds or larger metal carbide particles can be incorporated by prior to the infiltration treatment be embedded in the carbide powder with spherical particles. When the melted Alloy cools down in the mold and solidifies, forming a metallurgical one Bond between the diamond or hard metal carbide particles and the binder alloy. The carbide particles used for this purpose can be angular splinters or fragments, that by breaking larger pieces of tungsten carbide or a similar carbide originated with a Rockwell A hardness greater than about 85; but they can also be cubes or other regularly shaped particles obtained by sintering Carbide powder made in the presence of cobalt or a similar binder metal have been. This is a simple and extremely effective method of attaching Diamonds and carbide particles used as cutting elements in drill bits and the like Tools should be used. The carbide particles used for this purpose usually have grain sizes in the range of about 0.8 to 12.7 mm. The diamonds can be slightly smaller than the carbide particles considering their high cost.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe können bei dem Einsickerungsverfahren auch an Oberflächen aus Stahl oder ähnlichen Eisenlegierungen gebunden werden. Wenn man z. B. ein Stahl- oder ein aus einer Eisenlegierung bestehendes Werkzeug in eine geeignete Form einbringt, in die an die Oberflächen des Werkzeuges angrenzenden Hohlräume kugelförmige Wolframcarbidkörner eingibt und dann eine geschmolzene Bindelegierung einsickern läßt, kann die Bindung zwischen Bindemetall und Stahl und zwischen Bindemetall und Carbidkörnern gleichzeitig entstehen. Dies vereinfacht die Herstellung von Bohrerschneiden und anderen Werkzeugen, die harte, verschleißfeste Außenflächen haben müssen. Bei der Herstellung solcher Werkzeuge ist darauf zu achten, daß der Stahl bei dem auf den Einsickerungsvorgang folgenden Abkühlen keinen Schaden leidet. Im allgemeinen kühlt man vorzugsweise rasch auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Bindemetalls und läßt dann langsam auf Raumtemperatur erkalten.The composite materials according to the invention can be used in the infiltration process can also be bonded to surfaces made of steel or similar iron alloys. if one z. B. a steel or an existing iron alloy tool in a introduces suitable shape into those adjacent to the surfaces of the tool Entering voids spherical tungsten carbide grains and then a molten binder alloy can infiltrate, the bond between the binding metal and steel and between the binding metal and carbide grains arise at the same time. This simplifies the manufacture of drill bits and other tools that must have hard, wear-resistant outer surfaces. at When making such tools, care should be taken to ensure that the steel on the the cooling process following the infiltration process does not suffer any damage. In general it is preferably cooled rapidly to a temperature below the melting point of the Binding metal and then allowed to cool slowly to room temperature.

Die Verbesserung der Eigenschaften der durch Einsickern eines Bindemetalls in kugelförmige Carbidkörner erhaltenen Verbundwerkstoffe wurde durch Vergleichsversuche und metallurgische Untersuchungen an Proben bestätigt, die einerseits mit Pulver von eckiger Teilchenform und andererseits mit Pulver von kugelförmiger Teilchenform hergestellt waren (vgl. Tab. 1).The improvement of the properties of the seepage of a binding metal Composite materials obtained in spherical carbide grains were tested by comparative experiments and metallurgical tests on samples confirmed the one hand with powder of angular particle shape and on the other hand with powder of spherical particle shape were produced (see. Tab. 1).

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken.

F i g. 1 zeigt eine Reihe mikrophotographischer Aufnahmen eines Verbundwerkstoffes, der durch Tränken von Wolframcarbidpulver von eckiger Teilchenform mit einer Nickel-Kupfer-Zinn-Legierung hergestellt ist; F i g. 2 zeigt eine Reihe mikrophotographischer Aufnahmen von einem Verbundwerkstoff, der durch Tränken des erfindungsgemäß verbesserten Wolfram carbidpulvers mit der gleichen Nickel-Kupfer-Zinn-Legierung hergestellt ist.F i g. 1 shows a series of photomicrographs of a composite material, that by impregnating tungsten carbide powder of angular particle shape with a nickel-copper-tin alloy is made; F i g. Figure 2 shows a series of photomicrographs of one Composite material obtained by impregnating the tungsten carbide powder improved according to the invention is made with the same nickel-copper-tin alloy.

In einer ersten Versuchsreihe wurden zwei Reihen von Proben hergestellt. Handelsübliches Wolframcarbidpulver wurde auf eine Korngröße zwischen etwa 0,086 und 0,044 mm ausgesiebt. Dieses Pulver wurde in zwei Teile geteilt. Der erste Teil wurde zusammen mit Wolframcarbidsplittem von etwa 6,35 mm in kleine Kohlenstofformen eingegeben und durch Einsickernlassen bei 1190°C mit einer geschmolzenen Legierung aus 5501, Nickel, 350/, Kupfer und 100/, Zinn getränkt. Die Form wurde 10 Minuten auf der Einsickerungstemperatur gehalten und dann rasch gekühlt. Die zweite Reihe von Proben wurde hergestellt, indem zunächst Wolframcarbidpulver mit eckigen Teilchen durch Hindurchführen durch ein Plasma in ein Carbidpulver mit kugelförmigen Teilchen übergeführt wurde. Das Pulver mit kugelförmigen Teilchen wurde dann zusammen mit den gleichen Wolframcarbidsplittern, wie oben beschrieben, in Kohlenstofformen eingegeben und unter den oben angegebenen Bedingungen mit der gleichen Legierung getränkt. In beiden Fällen waren die Einsickerungstemperaturen und -zeiten die gleichen. Die beiden Reihen von Proben wurden dann für die metallographische Beobachtung poliert und geätzt.In a first series of tests, two series of samples were made. Commercially available tungsten carbide powder was sieved to a grain size between approximately 0.086 and 0.044 mm. This powder was divided into two parts. The first part was placed in small carbon molds together with tungsten carbide chips of about 6.35 mm and soaked in a molten alloy of 5501, nickel, 350 /, copper and 100 /, tin by allowing it to soak in at 1190 ° C. The mold was held at infiltration temperature for 10 minutes and then rapidly cooled. The second series of samples was prepared by first converting tungsten carbide powder with angular particles into a carbide powder with spherical particles by passing it through a plasma. The spherical particle powder was then placed in carbon molds together with the same tungsten carbide chips as described above, and impregnated with the same alloy under the above conditions. In both cases the infiltration temperatures and times were the same. The two sets of samples were then polished and etched for metallographic observation.

F i g. 1, a ist eine Aufnahme bei 50facher Vergrößerung. Die eckigen Carbidpulverkörner sind klar sichtbar. Die großen weißen Flächen oben links und unten rechts sind Carbidsplitter, die durch das das Carbidpulver enthaltene Bindemetall aneinander gebunden sind. Man bemerkt, daß die Packung der eckigen Körner zwischen den beiden Splittern sehr unregelmäßig ist und daß es große Flächen gibt, in denen überhaupt keine Pulverkörner zu sehen sind. Offensichtlich erfolgte eine gewisse Verschiebung der Körner, als das Bindemetall einsickerte. F i g.1, b ist mit 500facher Vergrößerung aufgenommen und zeigt ein unregelmäßig geformtes Carbidkorn, welches von Bindemetall umgeben ist. Aus der Aufnahme ergibt sich keine Andeutung dafür, daß etwa intergranulares Wachstum oder Brückenbildung zwischen den Körnern stattgefunden hätte. Die bei 1500facher Vergrößerung aufgenommene F i g.1, c zeigt den Raum zwischen benachbarten eckigen Körnern. Auch hier ist kein Anzeichen für eine Brückenbildung zwischen den Körnern zu sehen. Die eckigen Körner bilden vielmehr deutlich die diskontinuierliche Phase in dem Verbundprodukt.F i g. 1, a is a picture at 50x magnification. The angular Carbide powder grains are clearly visible. The large white areas on the top left and lower right are carbide splinters, which are caused by the binding metal contained in the carbide powder are bound to each other. One notices that the packing of the angular grains between the two splinters is very irregular and that there are large areas in which no powder grains can be seen at all. Obviously some took place Displacement of the grains as the binding metal seeped in. F i g.1, b is 500 times Enlarged and shows an irregularly shaped carbide grain, which is surrounded by binding metal. There is no suggestion from the recording that that about intergranular growth or bridging between the grains took place would have. F i g.1, c, taken at 1500x magnification, shows the space between neighboring angular grains. Again, there is no sign of bridging seen between the grains. Rather, the angular grains clearly form the discontinuous ones Phase in the composite product.

F i g. 2, a zeigt in 50facher Vergrößerung zwei große Wolframcarbidsplitter, die durch kugelförmige Pulverkörner enthaltendes Bindemetall aneinander gebunden sind. Man sieht, daß die Körner viel dichter gepackt sind, als es bei den eckigen Körnern der Fall war. Die Schüttdichte des die kugelförmigen Körner enthaltenden Materials ist daher höher. Es sind keine größeren offenen Räume vorhanden, aus denen etwa geschlossen werden könnte, daß die Pulverkörner ihre Lage beim Einsickern geändert hätten. F i g. 2, b zeigt in 500facher Vergrößerung eine Anzahl einzelner kugelförmiger Körner, zwischen denen Brückenbildung stattgefunden hat. F i g. 2, c zeigt in 1500facher Vergrößerung das intergranulare Wachstum oder die Brückenbildung zwischen den kugelförmigen Teilchen noch mehr im einzelnen. Man sieht, daß dieses inter= granulare Wachstum oder diese Brückenbildung zu einem kontinuierlichen Gefüge aus Wolframcarbid führt.F i g. 2, a shows two large tungsten carbide splinters in 50x magnification, bound together by binding metal containing spherical powder grains are. You can see that the grains are much more densely packed than the angular ones Grains was the case. The bulk density of the one containing the spherical grains Material is therefore higher. There are no major open spaces from which it could be concluded, for example, that the powder grains changed their position when they seeped in would have. F i g. 2, b shows a number of individual spherical ones enlarged 500 times Grains that have bridged between them. F i g. 2, c shows in 1500 times Enlargement of the intergranular growth or the bridging between the spherical Particles even more in detail. You can see that this inter = granular growth or this bridging leads to a continuous structure of tungsten carbide.

Die durch Verwendung des Wolframcarbidpulvers mit kugelförmigen Teilchen gemäß der Erfindung an Stelle des Carbidpulvers mit eckigen Teilchen erzielte Erhöhung der Druckfestigkeit folgt aus den Ergebnissen der zweiten Versuchsreihe. Proben von 25,4 mm Dicke und 12,7 mm Durchmesser wurden nach dem Einsickerungsverfahren aus verschiedenen Wolframcarbidpulvern mit einer Legierung aus 55 °/o I\ickel, 3501, Kupfer und 100/0 Zinn bei 1204°C hergestellt. Die Einsickerungszeit lag im Bereich von weniger als einer Minute bis 16 Minuten. Das Wolframcarbidpulver bestand aus kugelförmigen Teilchen mit Teilchengrößen von 0,062 bis 0,074 mm, die nach dem deutschen Patent 1198 565 in einem Plasmastrahl hergestellt waren, oder aus eckigen Teilchen verschiedener Größen. Die Proben wurden in einer Prüfvorrichtung üblicher Bauart untersucht, um die zum Zerbrechen erforderliche Kompressionskraft zu bestimmen. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle. Tabelle .1 Vergleich der Druckfestigkeiten Korngrößenbereich Einsickerungs- Druckfestigkeit Pulverart des Wolframcarbids zeit Bemerkungen mm Minuten kp/mm' kugelförmig 0;062 bis 0,074 1 168 plötzliches Zerbrechen, konischer Bruch kugelförmig 0,062 bis 0,074 1 170 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 1,5 183 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 1,5 187 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 4 161 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 8 170 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 8 171 desgl. kugelförmig 0,026 bis 0,074 16 189 desgl. kugelförmig 0,062 bis 0,074 - 70 %0 8 162 desgl. <0,044 - 30 /o eckig 0,495 bis 0,701 1 88 allmähliches Zerbrechen, Bruchwinkel 60' eckig 0,175 bis 0,246 1 87 desgl. eckig 0,147 bis 0,175 1 111 desgl. eckig 0,074 bis 0,105 1 134 desgl. eckig 0,044 bis 0,088 1 135 desgl. Gemisch aus eckigen 0,495 bis 0,701 Splittern Splitter 4 130 plötzliches Zerbrechen, und kugelförmigen 0,062 bis 0,074 konischer Bruch Pulverteilchen Pulver Die Werte der Tabelle 1 zeigen, daß die mit dem Wolframcarbidpulver mit kugelförmigen Teilchen gemäß der Erfindung hergestellten Proben bedeutend höhere Druckfestigkeiten haben als die mit dem Pulver mit eckigen Teilchen hergestellten Proben. Bei den letzteren erfolgte der Bruch bei der Kompression in allen Fällen innerhalb der Probe von oben nach unten längs einer 60°-Ebene. Beim Bruch war wenig oder kein Geräusch zu bemerken. Dies deutet darauf hin, daß die Proben nicht homogen waren und der Bruch an der schwächsten Stelle begann und sich dann durch die ganze Probe fortpflanzte. Die mit dem Pulver mit kugelförmigen Teilchen hergestellten Proben andererseits zerbrachen ohne Ausnahme mit konischem Bruch unter lautem, explosivem Knall. Diese Art des Zerbrechens zeigt, daß die Proben vom Gesichtspunkt der Druckfestigkeit im wesentlichen homogen waren und der Bruch sämtlicher Teilchen der ganzen Probe nahezu gleichzeitig erfolgte. Die größere Druckfestigkeit der aus Pulver mit kugelförmigen Teilchen hergestellten Werkstoffe bedeutet einen wichtigen technischen Fortschritt.The increase in compressive strength achieved by using the tungsten carbide powder with spherical particles according to the invention instead of the carbide powder with angular particles follows from the results of the second series of tests. Samples 25.4 mm thick and 12.7 mm in diameter were made from various tungsten carbide powders with an alloy of 55% nickel, 3501, copper and 100/0 tin at 1204 ° C. using the infiltration method. The infiltration time ranged from less than a minute to 16 minutes. The tungsten carbide powder consisted of spherical particles with particle sizes of 0.062 to 0.074 mm, which were produced in a plasma jet according to German Patent 1198 565, or of angular particles of various sizes. The samples were examined in a conventional type of test apparatus to determine the compressive force required to break them. The results can be found in the following table. Table 1 Comparison of compressive strengths Grain size range, compressive strength to seep Tungsten Carbide Powder Type Time Remarks mm minutes kp / mm ' spherical 0; 062 to 0.074 1 168 sudden breaking, conical break spherical 0.062 to 0.074 1 170 like. spherical 0.062 to 0.074 1.5 183 like. spherical 0.062 to 0.074 1.5 187 the same spherical 0.062 to 0.074 4 161 like. spherical 0.062 to 0.074 8 170 like. spherical 0.062 to 0.074 8 171 like. spherical 0.026 to 0.074 16 189 like. spherical 0.062 to 0.074 - 70% 0 8 162 des. <0.044 - 30 / o angular 0.495 to 0.701 1 88 gradual breaking, Breaking angle 60 ' angular 0.175 to 0.246 1 87 the same angular 0.147 to 0.175 1 111 like. angular 0.074 to 0.105 1 134 like. angular 0.044 to 0.088 1 135 like. Mixture of square 0.495 to 0.701 Splinter splinters 4 130 sudden breaking, and 0.062 to 0.074 spherical conical fracture Powder particles powder The values in Table 1 show that the samples made with the tungsten carbide powder with spherical particles according to the invention have significantly higher compressive strengths than the samples made with the powder with angular particles. In the case of the latter, the fracture during compression occurred in all cases within the sample from top to bottom along a 60 ° plane. Little or no sound was heard at the break. This indicates that the samples were not homogeneous and the break started at the weakest point and then propagated through the entire sample. The samples made with the powder with spherical particles, on the other hand, broke without exception with a conical break with a loud, explosive bang. This mode of rupture shows that the samples were essentially homogeneous from the viewpoint of compressive strength and that all of the particles in the entire sample were broken almost simultaneously. The greater compressive strength of materials made from powder with spherical particles represents an important technical advance.

Man bemerkt ferner, daß die Festigkeit der mit dem Pulver mit kugelförmigen Teilchen hergestellten Proben mit der Einsickerungszeit variiert. Dies ist anscheinend darauf zurückzuführen, daß die Brückenbildung zwischen den Körnern teilweise davon abhängt, wie lange die Carbidkörner mit dem geschmolzenen Bindemetall in Berührung stehen. Andere Versuche haben gezeigt, daß bei der Verlängerung der Einsickerungszeit bis zu einem bestimmten Punkt auch die Brückenbildung und damit die Druckfestigkeit zunimmt, daß aber ein weiterer Kontakt über diesen Punkt hinaus die Brückenbildung und mithin auch die Druckfestigkeit vermindert.It is also noted that the strength of the powder with spherical Particle-produced samples varied with soak time. This is apparently due to the fact that the bridging between the grains is partly due to it depends on how long the carbide grains are in contact with the molten binder metal stand. Other experiments have shown that when the infiltration time is increased up to a certain point also the bridging and thus the compressive strength increases, but that further contact beyond this point causes bridging and consequently the compressive strength is also reduced.

Die Werte der Tabelle 1 zeigen ferner, daß die Proben, die die großen eckigen Splitter und Pulver mit kugelförmigen Teilchen enthalten, eine um etwa 500/0 höhere Druckfestigkeit aufweisen als ähnliche Proben, die nur große eckige Teilchen enthalten. Eine solche Kombination von eckigen Splittern mit dem erfindungsgemäß verwendeten Pulver mit kugelförmigen Teilchen führt zu einem Werkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit und ist besonders vorteilhaft zum Aufbringen eines harten Überzuges, wenn eckige Carbidsplitter an Werkzeugoberflächen als Schneidelemente gebunden werden sollen.The values in Table 1 also show that the samples containing the large Contain angular splinters and powder with spherical particles, one around about 500/0 have higher compressive strength than similar samples which only have large angular particles contain. Such a combination of angular splinters with that according to the invention powder used with spherical particles leads to a material with high Wear resistance and is particularly advantageous for applying a hard coating, when angular carbide splinters are bound to tool surfaces as cutting elements should.

Eine weitere Versuchsreihe wurde durchgeführt, um die Verschleißfestigkeit der das Pulver mit kugelförmigen Teilchen enthaltenden Verbundwerkstoffe zu bestimmen. Durch gesondertes Tränken einerseits von Wolframcarbidpulver mit eckigen Teilchen und andererseits von Wolframcarbidpulver mit kugelförmigen Teilchen mit zwei verschiedenen Bindemetallegierungen nach der Einsickerungsmethode wurden kleine Düsen hergestellt. Die eine Legierung war die zur Herstellung der oben beschriebenen Proben verwendete Nickel-Kupfer-Zinn-Legierung, die andere war eine Legierung aus 900/0 Eisen und 100/0 Nickel. Die fertigen Düsen wurden gewogen, sandgestrahlt und dann wieder gewogen, um den Gewichtsverlust zu bestimmen. Die Gewichtsverluste nach 2, 4 und 6 Minuten langer Sandstrahlbehandlung ergeben sich aus der Tabelle 2. Tabelle 2 Vergleich der Verschleißfestigkeiten Düse A I Düse B 1 Düse C I Düse D Werkstoffzusammensetzung Kugelförmiges Eckiges WC-Pulver, Kugelförmiges WC-Pulver, 0,044. bis 0,086 mm WC-Pulver, Eckiges WC-Pulver, 0,044 bis 0,062 mm -@- Cu-Ni-Sn-Binde- 0,044 bis 0,062 mm 0,0`W' bis 0,086 mm -I- Cu -Ni-Sn-Bindemittel mittel -[- Fe-Ni-Bindemittel + Fe-Ni-Bindemittel Gewichtsverlust nach 2 Minuten, 0/0 0,28 0,55 0,26 0,50 Gewichtsverlust nach 4 Minuten, 0/0 0,47 1,16 0,48 1,34 Gewichtsverlust nach 6 Minuten, 0/0 0,68 1,89 0,66 1,79 Aus Tabelle 2 ergibt sich, daß der Gewichtsverlust der Düsen, die Wolframcarbidpulver mit kugelförmigen Teilchen enthalten, nur etwa ein Drittel desjenigen der Düsen beträgt, die mit dem Pulver mit eckigen Teilchen hergestellt sind. Die Tatsache, daß die Gewichtsverluste bei Anwendung verschiedener Legierungen etwa die gleichen sind, beweist, daß für die gemessenen Unterschiede in erster Linie das angewandte Carbidpulver verantwortlich ist. Die mit dem Pulver mit kugelförmigen Teilchen erzielte Erhöhung der Verschleißfestigkeit führt zu wesentlichen Verbesserungen bei Werkzeugen und sonstigen Erzeugnissen, die normalerweise aus Wolframcarbidpulver und metallischen Bindemitteln nach dem Einsickerungsverfahren hergestellt oder mit harten Oberflächen versehen werden.Another series of tests was carried out to determine the wear resistance of the composites containing the spherical particle powder. Small nozzles were produced by separately impregnating tungsten carbide powder with angular particles on the one hand and tungsten carbide powder with spherical particles on the other hand with two different binder metal alloys using the infiltration method. One alloy was the nickel-copper-tin alloy used to make the samples described above, and the other was an alloy of 900/0 iron and 100/0 nickel. The finished nozzles were weighed, sandblasted, and then reweighed to determine weight loss. The weight losses after sandblasting for 2, 4 and 6 minutes are shown in Table 2. Table 2 Comparison of wear resistance Nozzle AI nozzle B 1 nozzle CI nozzle D Material composition Spherical Angular Toilet Powder, Spherical Toilet powder, 0.044. up to 0.086 mm toilet powder, square toilet powder, 0.044 to 0.062 mm - @ - Cu-Ni-Sn-Binde- 0.044 to 0.062 mm 0.0`W 'to 0.086 mm -I- Cu -Ni-Sn binder medium - [- Fe-Ni binder + Fe-Ni binder Weight loss after 2 minutes, 0/0 0.28 0.55 0.26 0.50 Weight loss after 4 minutes, 0/0 0.47 1.16 0.48 1.34 Weight loss after 6 minutes, 0/0 0.68 1.89 0.66 1.79 It can be seen from Table 2 that the weight loss of the nozzles containing tungsten carbide powder with spherical particles is only about one third of that of the nozzles made with the powder with angular particles. The fact that the weight losses are approximately the same when different alloys are used proves that the carbide powder used is primarily responsible for the differences measured. The increase in wear resistance achieved with the powder with spherical particles leads to significant improvements in tools and other products which are normally made from tungsten carbide powder and metallic binders by the infiltration process or are provided with hard surfaces.

Claims

Claims: 1. Process for the production of tungsten carbide containing Composite materials of high strength and wear resistance or of molded bodies from those by impregnating a mass of monotungsten carbide and di-tungsten carbide existing tungsten carbide grains with a molten one that wets the grains Binder metal and cooling the mass, d a d u r c h characterized that the tungsten carbide granules by heating to over 5000 ° C, e.g. B. in a partially ionized gas stream, and rapid cooling to below 2800 ° C given spherical shape and a binding metal or a binding alloy with a melting temperature between 955 and 1370 ° C is used will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the binding metal a nickel-copper alloy is used.

3. The method according to claim 1, characterized characterized in that an iron-nickel alloy is used as the binding metal.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that spherical grains with a grain size range between about 0.037 and 0.147 mm can be used.

5. Process according to Claim 1, characterized in that the alloy used is a nickel-copper-tin alloy used.

6. The method according to claim 1, characterized in that that in the mass of spherical tungsten carbide particles before soaking with the Binding metal non-spherical hard material and / or diamond particles are embedded.

7. The method according to claim 1, characterized in that the composite material during of impregnating with the binder metal to one with the spherical tungsten carbide particles steel beam in contact is bound.