DE1927016A1

DE1927016A1 - Verfahren zur Erhoehung der Lebensdauer von Werkzeugen

Info

Publication number: DE1927016A1
Application number: DE19691927016
Authority: DE
Inventors: Prosser Colin Michael
Original assignee: IONIC PLATING Co Ltd
Current assignee: IONIC PLATING Co Ltd
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1969-12-04
Also published as: FR2009987A1; GB1243205A

Description

Verfahren zur Erhöhung der Lebensdauer von Werkzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf Werkzeuge zur Bearbeitung von Metallen und anderen Stoffen, z.B. auf Schneidwerkzeuge, wie etwa Drillbohrer, Schmiedewerkzeuge, Gesen-ke, Ziehwerkzeuge und Formen für das Druckstiritzen.

Solche Werkzeuge wurden bisher entweder an ihren wirksamen Oberflächen mit einem abnutzungsfesten Überzeug oder mit Einsätzen von Metallkarbiden versehen, welche die wirksamen Oberflächen bildeten. Dies ermöglichte die Herstellung des Werkzeugkörpers aus Stoffen, v/eiche genügend zäh waren, um den

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auf das Werkzeug einwirkenden mechanischen Kräften zu widerstehen. ;

Solche bisher benutzten Oberzüge umfalten hartes Chrom und Wolframkarbid. Hartes Chrom, gemeinsam mit anderen überzügen, verliert seine Härte bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen, die bei der Benutzung, z.B. während der Heißformun" von r'erkstücken, auftreten.

'•Jolframkarbid behält zwar seine Härte, ist aber in manch anderer. Hinsicht nicht befriedigend. Es besteht bei ihm z.B. nur eine verhältnismäßig geringe Haftung zwischen der. Überzug und den Werkzeugkörper, was dazu führt, daß der V/olframkarbidüberzuir während des Gebrauchs von dem IJerkzeugkörper abblättert. Ferner ist der Wolframkarbidüberzug porös, so daß die Oberfläche des Werkzeugkörpers durch den Überzug hindurch angegriffen werden kann. Auch ist es wegen dieser Porösität schwierig, die Wolframkarbidoberfläche genügend zu polieren, um. eine «rute qlatte Oberfläche der Arbeitsstellen des V/erkzeup.es zu erhalten.

Es ist auch schon -bekannt, eine Wolfram-Kobalt-Lerrierung auf einem Metall durch Elektroplattieren aufzubringen, e~^rn Beispiel für ein derartiges Elektroplattierungsverfahren ist in der brit. Patentschrift 959 498 beschrieben, die sich auf ein Verfahren zum Überziehen einer Titanelektrode bezieht, um die elektrische Wasserstoffüberspannung herabzusetzen. "

Die vorliegende Erfindung besteht in der Anwendung eines an sich bekannten Überzuges einer Wolfram-Kobalt-Legierung für

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eine ''7erkzeugober".f lache, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Die Anwendung der Erfindung wird beschrieben unter Bezugnahme auf ein Ziehwerkzeug, das einen Grundkörper der gewünschten Gestalt aus Stahl üblicher Ausbildung bei der Herstellung von Ziehwerkzeugen, z.B. Carr's 58S enthält.

Die wirksamen Oberflächen des Werkzeuges haben dann einen Überzug von einer V/o lfrani-Kobalt-Le gier un?, aufgebracht durch ein Elektroplattierungsverfahren, das unter""Verwendung einer alkalischen Lösung durchgeführt wird, welche Kobaltionen enthält, sowie -eines HoIframs nit einem pH von etwa 8,5 und einer Arbeitstenperatur von 55 C. Das Plattierunrsverfahren arbeitet bei ■ einem Kathodenwirkun?sprad von 50 * und einer Stromdichte von 50 Ampere je QuadratfiiP (0,054 A/acm), wo be 5 die Zusarjnensetzung der Plattierungslösung so wie in den Beispielen der birit. Patentschrift 959 49R bezogen auf die Ablagerung von Kobalt-^T!.^Tolfrair_:- Legierun^en gewählt ist.

Der V.'olframqehalt des abgelagerten Überzuges kann in dem Bereich von 30 bis MO GewichtsProzenten Wolfran .liegen und beträgt vorzugsweise 35 Gewichtsprozente* Der■ '.volfraaigehalt des Überzuges hängt natürlich von den VJoIfranoehalt der PlattierunTslösung und den Arbeitsbedingungen ab, unter denen die Plattierung bewirkt wird und wird so gesteuert, dai⁵· der geforderte V.'olframgehalt des Oberzuges entsteht.

Es wurde festgestellt, daß ein derartiner '"berzug eine VPü-Härte

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SAP ORlGtNAL

besitzt, die in dem Bereich von 620 bis 642 unmittelbar nach dem Aufbringen liegt und auf 7 25 bis 7 50 VPN nach Hitzebehandlung erhöht wird.

Eine elektrisch aufgebrachte Wolfram-Koblalt-Legierung ist unerwartet vorteilhaft, weil ihre Härte auch bei hohen Temperaturen beständig ist, d.h., sie hat eine hohe "Heißhärte" und diese Eigenschaft ist maßgeblich für ihre Bedeutung als Überzug für Werkzeuge, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Es wurde festgestellt, daß bei Temperaturen bis zu ¹IOO⁰ C eine Härte von mehr als 6 50 VPN aufrechterhalten wurde und daß oberhalb dieser Temperatur, z.B. bei 6 50° C, die Härte nur etwa auf 600 VPN absinkt und bei 800° C noch mehr als 300 VPN beträgt.

Zusätzlich wurde festgestellt, daß die Reibungseigenschaften des Überzuges sehr gut und vergleichbar mit denen eines Hartchromüberzuges sind. Diese Eigenschaft gibt dem V:olfram-Kobalt-Überzug eine erhebliche Bedeutung in bezug auf die Erhöhung der Standzeit bei Heißziehwerkzeugen. Es wird so wenig Stoff von den zu formenden Werkstücken aufgenommen, daß die mit einer Wolfram-Kobalt-Legierung plattierten Ziehwerkzeuge über sehr lange Arbeitszeiten eingesetzt werden können, ohne daß die Ausrüstung auseinandergenommen werden muß, um die Arbeitsflächen der Ziehwerkzeuge zu reinigen.

Um die Abnutzungsfestigkeit der Herkezeu^e noch weiter zu erhöhen können eingeschlossene Teilchen von Metalloxyden und Karbiden in dem Überzug vorges-efeen werden. Dies geschieht durch Verteilung

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kleiner Teilchen der Oxyde und/oder Karbide in der Plattierungslösung, so daß sie in dem abgelagerten Überzug eingebettet sind, wenn dieser auf dem Werkzeuskörper aufgebracht wird, so daß die abgelagerte Wolfram-Kotalt-Legierung die Zwischenmasse für die harten Oxyd- und Karbid-Teilchen bildet* Diese Teilchen haben einen Durchmesser von weniger als einem Mikron und wegen ihrer Härte erhöhen sie die Abnutzungsfestigkeit des Überzuges.

Soeben vorgenommene 'Untersuchungen zum Vergleich des Abnutzungswiderstandes von Überzügen aus Wolfram-KobaLt-Legierungen gegenüber Hartchromüberzügen haben ergeben, daß die Abnutzungsfestigkeit der Überzüge aus Wolfram-Kobalt-Legierun^en mindestens so gut ist, wie die von Hartchromüberzügen, daß aber, wie oben hervorgehoben, die Überzüge aus VJolfram-Kobalt-Legierungen ihre Härte nicht bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen verlieren, die beim Heißziehen auftreten.

BAD ORIGINAL

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Claims

.Patentansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung der Lebepsdauer eines Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug an seiner Arbeitsfläche oder -Flächen mit einem Oberzug einer Wolfrari-Kobalt-Legierung versehen ist, und daß die Legierung einen Wol^ramgehalt im Bereich zwischen 30 bis M-O Gewichtsprozenten^ vorzugsweise 35 Gewichtsprozenten, aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug mit einer Wolfram-Kobalt-Legierung auf der wirksamen Arbeitsfläche oder -Flächen des Werkzeuges durch Elektroplattieren aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Teilchen von Metalloxyden und/oder -Karbiden (z.B. mit einem Durchmesser von etwa 1 Mikron) in der Plattierungslösung enthalten sind, so daß der aufgebrachte Legierungsüberzug derartige Teilchen enthält.

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