DE1956676A1 - Masse aus abnutzungsbestaendigen Materialien,die mit elektrisch leitenden Nitriden und Metallen verbunden sind - Google Patents

Description

Patentanwälte Dr. ing. Walter AbitZ Dr. Dieter F. Morf Dr. Hans-A. Brauns 8 München 86,. Plenzenauerstr.28

11. November I969

E₀ I. du Pont de Nemours and Company Wilmington, Delaware (V.St,A_#)

Masse aus abnutzungsbeständigen Materialien, die mit elektrisch leitenden Nitriden und Metallen

verbunden sind

Die erfindungsgemaßen dichten homogenen Massen besitzen eine mittlere Korngröße von weniger als etwa 10 n, Die Massen enthalten:

(1) 50 bis 87 V0I.-7S Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrid, Zirkoniumoxyd oder Gemische davon;

(2) 10 bis 60 VoI#-96 eines Nitrides von Titan, Tantal, Zirkonium, Hafnium, Niob oder Gemischen davon und

(3) 3 bis 15 lol,-fo einer Metallkomponente aus

(A) 50 bis 80 V0I.-7S Wolfram, Molybdän oder Gemischen

davon und (b) 20 bis 50 Vol.-^ Nickel, Eisen, Kobalt oder Ge- ■ mischen davon.

Die Massen sind als Schneidwerkzeuge geeignet.

Die Erfindung betrifft dichte homogene Körper mit einer mittleren Korngröße von weniger als 10 /x enthaltende Massen, die im wesentlichen ·

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(1) 30 bis 87 Vo1.-$ eines nicht elektrisch leitenden abnutzungsbeständigen Materials aus

(a) Aluminiumoxyd ·

(b) Aluminiumnitrid

(c) Zirkoniumoxyd oder

(d) Gemischen davonj

(2) 10 bis 60 YoI.-</o eines elektrisch leitenden Nitrids

. aus

(a) Titannitrid

(b) Täntainitrid

(c) Zirkoniumnitrid ■

(d) Hafniumnitrid

(e) Niobnitrid oder -

(f) Gemischen davon und.

(3) 3 bis 15 -VoI,-^ einer Metallkomponente aufweisen, die im wesentlichen aus

(A),50 bis 80 VoI·-# eines Metalls aus '(a) Wolfram (b) Molybdän oder (.c) Gemischen davon und

(B) 20 bis 50 Vol.-$ eines Metalls aus

(a) Nickel

(b) Eisen

(c) Kobalt oder

(d) Gemischen davon besteht,

mit der Maßgabe,

(i) daß nicht mehr als ein Vol.-Teil der Metallkomponente

(3) für Jeweils drei Vol.T-Teile des abnutzungsbeständigen Materials (1) vorliegen und

(II) daß nicht mehr als ein Vol.-Teil der Metallkomponente (3) für jedes VoI,-Teil des elektrisch leitenden Nitrids (2) vorliegt.

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Die Erfindung betrifft ferner die Herstellung derartiger Massen und deren Anwendung als Schneidwerkzeuge. Lie erfindungsgemäßen Massen besitzen eine einzigartige Kombination von Abnutzungsbeständigkeit und Zähigkeit, die durch sorgfältige Abgleichung der Verhältnisse der Komponenten innerhalb der oben angegebenen Mengenverhältnisse erreicht wird.

Der nächstkommende Stand der Technik ergibt sich aus der USA-Patentanmeldung 593 001 und 580 848. In der ersteren Anmeldung werden Massen beschrieben, in denen die Metallkomponente, bis zu etwa 17,1 Vol.-$ eines nichtfeuerfesten bzw. schmelzbaren Metalls, wie Nickel oder Eisen, aufweist. In letzterer Patentanmeldung werden Massen beschrieben, in denen die Metallkomponente wenigstens etwa 53,5$ eines schmelzbaren Metalls enthält.

Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß neue und brauchbare Körper, die elektrisch leitende Nitride und nichtelektrisch leitende abnutzungsbeständige Materialien enthalten, mit feuerfesten bzw, schwer schmelzbaren Metallen verbunden werden können, die 20 bis 50 Vol.-$ eines nicht/feuerfesten bzw, schmelzbaren Metalls, wie Eisen, Kobalt und Nickel enthalten, im Gegensatz zu bekanntem Massen, die entweder weniger als etwa 17,1 Vol.-To oder mehr als etwa 53,5 Vol.-$ Metalle der Eisengruppe enthalten, vorausgesetzt, daß gewisse Vorkehrungen oder Begrenzungen hinsichtlich der Verhältnisse von Nitriden und abnutzungsbestandigen Materialien beachtet werden. Es wurde somit gefunden, daß 20 bis 50 Vol.-$ der Metallkoraponente aus nichtfeuerfestem Metall, wie Nickel, vorliegen können, vorausgesetzt, daß

(1) die Vol.-Teile der Metallkomponente die Vol.-Teile des elektrisch leitenden Nitrids nicht überschreiten;

(2) die Vol.-Teile der Metallkomponente etwa i/3 der Vol.-Teile des abnutzungsbeständigen Materials nicht überschreiten; ·

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(3) die Metallkomponente etwa 3 bis 15 Vol.-$ der Masse ausmacht;

(4) das elektrisch leitende Nitrid in Mengen vorliegt, die 60 VoI,-$ der Masse nicht überschreiten und

(5) das abnutzungsbeständige Material wenigstens 30 Vol,-# der Masse ausmacht.

Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Wie vorstehend erwähnt, bestehen die erfindungsgemäßen Massen im wesentlichen aus drei Bestandteilen, einer abnutzungsbeständigen Komponente, einer elektrisch leitenden Nitridkomponente, und einer Metallkomponente. Die Zeichnung gibt eine graphische Darstellung der Mengen der entsprechenden Komponenten wieder, die von den erfindungsgemäßen Begrenzungen hinsichtlich der Zusammensetzung umfasst sind. Der durch die ausgezogene kontinuierliche Linie wiedergegebene Bereich A stellt den von der Erfindung umfassten breitesten Bereich der Zusammensetzungen dar. Der durch die gestrichelte Linie wiedergegebene Bereich B stellt die bevorzugten Massen dar, der durch die gepunktete Linie wiedergegebene Bereich C. stellt die am stärksten bevorzugten Massen gemäß der Erfindung dar.

Nicht elektrisch leitende abnutzungsbeständige Komponente

Die abnutzungsbeständigen Materialien sind Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrid, Zirkoniumoxyd und Gemische davon. Diese abnutzungsbeständigen Materialien werden in den erfindungsgemäßen Massen in Mengen im Bereich von 30 bis 87 Vol.-$ verwendet. Es müssen wenigstens 30 VoI,-$ abnutzungsbeständiges Material vorliegen, um ein hohes Ausmaß an Ab-

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nutZungsbeständigkeit zu liefern. Andererseits dürfen nicht mehr als 87 Vol.-$ angewendet werden, damit die Verwendung ausreichender Mengen elektrisch leitender Nitride und Metallkomponente unter Bildung eines Körpers mit erwünschter Festigkeit möglich ist.

Vorzugsweise sollen die_vabnutzungsbeständigen Materialien in den erfindungsgemäßen Massen in einer Menge zwischen 40 und 75 Vol.-$ und amjgünstigsten zwischen 50 und 60 VoI,-# vorliegen, da derartige Mengen einen optimalen Ausgleich. ■ { zwischen Abnutzungsbeständigkeit und Zähigkeit in den dichten Körpern der Erfindung herbeiführen.

Die zu verwendenden abnutzungsbeständigen Materialien sind im Handel erhältlich, oder sie können durch bekannte Verfahren hergestellt werden und müssen ausreichend fein verteilt sein, um Massen mit einer mittleren Korngröße von weniger als 10 ii, vorzugsweise weniger als 5 M, zu erzeugen.

Von den abnutzungsbeständigen Materialien ist Aluminiumoxyd für dichte Massen gemäß der Erfindung bevorzugt, da es leicht erhältlich und ausgezeichnet hinsichtlich seiner Abnutzungsbeständigkeit ist.

Elektrisch leitende Nitridkomponente

Das elektrisch leitende Nitrid kann aus Titannitrid," Tantalnitrid, Zirkoniumnitrid, Hafniumnitrid, Niobnitrld und Gemischen davon bestehen. Diese elektrisch leitenden Nitride wertlen in den erfindungsgemäßen Massen in Mengen im Bereich von 10 bis 60 Vol.-'/S verwendet. Wenigstens IO Vo.1.-$ elektrisch leitenden Nitrids muß vorlLsgsn, um dan

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Massen die gewünschte Festigkeit zu erteilen und als Benetzungsmittel für die Metallkomponente zu wirken. Das elektrisch leitende Nitrid soll jedoch 10 bis 60 Vol.-$ nicht übersteigen, da es sonst dazu neigt, die Abnutzungsb.eständigkeit des Körpers zu' sehr zu beeinträchtigen. Bevorzugte Mengen an elektrisch leitendem Nitrid liegen bei 15 bis 56 Vol.-5£, und am meisten bevorzugt sind Mengen von 30 bis 45 Vol.-$ . Diese bevorzugten Mengen liefern die günstigste Kombination von Festigkeit und Zähigkeit,ohne die Abnutzungsbeständigkeit der dichten Körper zu beeinträchtigen. Die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Massen geeigneten elektrisch leitenden Nitride können.im Handel erhalten werden, oder sie können durch bekannte Verfahren synthetisiert werden. Das Nitrid soll fein zerteilt sein, um Massen mit einer mittleren Korngröße von weniger als 10 χι und vorzugsweise weniger als 5 M zu ergeben. Wenn das'Ausgangsmaterial hinsichtlich der Teilchengröße merklich größer als 5 Ά ist, kann es zur Herabsetzung auf eine annehmbare Größe vorvermahlen werden. Von den elektrisch leitenden Nitriden wird Titannitrid bevorzugt, da es leicht erhältlich ist und Massen ergibt, die eine ausgezeichnete Abstimmung von physikalischen Eigenschaften aufweisen und besonders wirksam bei der Verwendung zum Schneiden eisenhaltiger Legierungen sind.

Me tallkomponente

Die Gesamtmenge der Metallkomponenten in den erfindungsgemäßen Massen kann im Boreich von 3 bis 15'Vol.~$ liegen, mit der Begr'anzung, (1) daß das Verhältnis von Metall· zu abnutsungabeständigem Material 1:3 nicht überschreiten darf, und (2) daß das Verhältnis von gesamtem Metall zu slelctriach loitandem.Nitrid 1:1 nicht überschreiten darf.

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Auch muß die Menge der aus Wolfram und/oder Molybdän beistehenden Metallkomponente im Bereich von 50 bis 80 Vol.-^ liegen, während die aus Eisen, Kobalt, Nickel oder deren Gemischen bestehende Metallmenge im Bereich von 20 bis 50 Vol.-$ liegen muß. Diese Kriterien sind notwendig, um eine ausreichende Verfestigung der erfindungsgemäßen Körper ohne ernsthafte Beeinträchtigung der Abnutzungsbeständigkeit zu ergeben.

Bevorzugte Mengen der gesamten Metallkomponenten liegen zwischen 4 und 12 Vol.~$, wobei das Verhältnis von Gesamtmetall zu abnutzungsbeständigen Materialien 1:4 nicht überschreitet und das Verhältnis von Gesamtmetall.zu elektrisch leitenden Nitriden 2:3 nicht überschreitet. Die am stärksten bevorzugten Mengen an Metallkomponenten liegen im Bereich von 5 bis 10 Vol.-%.

Unter den Metallen sind Wolfram und Molybdän beide zufriedenstellend. Nickel ist jedoch gegenüber Eisen und Kobalt zur Herstellung von Körpern mit maximaler Festigkeit- und Zähigkeit bevorzugt.

Im allgemeinen werden bei den niedrigen Gesamtmetallmengen hohe Mengen an nichtfeuerfesten Metallen bevorzugt und umgekehrt. Auf diese Weise können die nichtfeuerfesten Metalle am besten dazu beitragen, die Herstellung dichter, fester Körper gemäß der Erfindung zu begünstigen, während die Abnutzungsbeständigkeit möglichst wenig beeinträchtigt wird.

Die zur Verwendung in -"en erfindungsgemäßen Massen geeigneten Metallkomponenten können als Pulver aus handelsgängigen Quellen erhalten werden oder können durch be-

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kannte Methoden hergestellt werden. Die Metallpulver müssen ausreichend fein zerteilt sein, um dichte Massen gemäß der Erfindung mit einer Metallkorngröße von weniger als 10 η, bevorzugt weniger als 5 λλ, zu ergeben.

Es ist sehr schwierig, die Form zu bestimmen, in der die Metalle in den dichten Massen der Erfindung vorliegen. Beispielsweise können sich feste Lösungen des Metalls oder intermetallische Phasen während der Verdichtung der erfindungsgemäßen Pulvergemische bilden, oder es können Wechselwirkungen der Metalle mit den elektrisch leitenden Nitriden oder den abnutzungsbeständigen Materialien stattfinden. Es sind auch Wechselwirkungen unter den abnutzungsbeständigen Materialien und/oder den elektrisch leitenden Nitriden möglich. Jedoch soll zum Zwecke der Klarheit und

bei
Vereinfachung/der Diskussion der erfindungsgemäßen Massen angenommen werden, daß die abnutzungsbeständigen Materialien als ihre entsprechenden Mononitride oder ihre hinsichtlich der Anwendung stabilsten Oxyde vorliegen^ die elektrisch leitenden Nitride ala Mononitride vorliegen und die Metallkomponenten j η ihrer metallischen Form vorliegen.

Die in den erfindungsgemäßen Massen anzuwendenden verschiedenen Komponenten sollen vorzugsweise sehr rein sein. Insbesondere ist c:& erwünscht, Verunreinigungen, wie Sauerstoff, auszuschalten, die dazu neigen, eine nachteilige Wirkung auf die dichten Massen der Erfindung auszuüben. Andererseits können geringfügige Mengen vieler Verunreinigungen toleriert werden, ohne merklichen Verlust an Eigenschaften«

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So können die Metallkomponenten geringe Mengen anderer Metalle, wie beispielsweise Titan, Zirkonium, Tantal, Hafnium oder Niob als geringfügige Verunreinigungen enthalten, obgleich, niedrig schmelzende Metalle, wie Blei, ausgeschlossen sein sollen. Auch können in den abnutzungsbeständigen Materialien geringe Mengen anderer Oxyde, z.B. Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd und Calciumoxyd vorliegen. Geringe Mengen an Carbiden, wie z.B. Titancarbid oder Zirkoniumcarbid, können ebenfalls vorliegen. Ausserdem können geringe Anteile an Wolframcarbid, das manchmal während des Mahlvorgangs aufgenommen wird, vorliegen, . Sauerstoff kann in geringen Mengen toleriert werden, beispielsweise solchen Mengen, die vorliegen, wenn Titannitrid der Luft ausgesetzt war, wodurch sich ein geringer Prozentgehalt an Titanoxynitrid ergibt. Nachdem jedoch die Pulverkomponenten gemahlen und getrocknet worden sind, befinden sie sich in einem hochaktiven Zustand, und eine Oxydation, insbesondere der Metalle, tritt leicht ein und muß vermieden werden.

Ausser der Kennzeichnung der erfindungsgemäßen Massen auf der Basis der oben erörterten Komponenten können die Massen auch auf der Basis ihrer strukturellen Eigenschaften charakterisiert werden, d.h. feinkorrigröße und Homogenität.

Die dichten Körper der Erfindung sind durch eine feine Korngröße von weniger als 10 ii und vorzugsweise weniger als 5 M mittlerem Korndurchmesser gekennzeichnet. Darüberhinaus ist die Korngröße durch die gesamte Masse gleichmäßig, und es besteht praktisch keine Porosität in den dichten Massen der Erfindung. Die feine Korngröße und geringe Porosität der erfindungsgemäßen dichten Massen tragen weitgehend zu deren Härte bei und liefern somit Körper,

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die aussergewöhnlich abriebsbeständig sind. Beispielsweise widerstehen aus erfindungsgemäßen dichten Körpern hergestellte Schneidwerkzeuge dem Abrieb, wenn sie mit den harten Carbideinschlüssen, die in gegossenem Eisen.auftreten, in Berührung kommen.

Die Verteilung der abnutzungsbeständigen Materialien, der elektrisch leitenden Nitride und der Metallkomponenten, die in den erfindungsgemäßen dichten Körpern auftreten, ist gleichmäßig und homogen, und ganz allgemein erscheint ein beliebiger Bereich von 100 η , der mikrosko^Iscn bei 1000-fächer Vergrößerung untersucht wird, gleich irgendeinem beliebigen anderen Bereich von 100 Ai irmerSilb üblicher statistischer Verteilungsgrenzen. Die Kombination von feiner Korngröße und Homogenität der Verteilung der Komponenten in den erfindungsgemäßen dichten Körpern führt zu Körpern, die gegenüber Wärmeschook sowohl hinsichtlich der Zersprengung oder Zertrümmerung ale auch hinsichtlich einer auf den Oberflächen ausgebildeten Wärmer!ßbildung sehr beständig sind«

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Massen ist insofern von Bedeutung, als viele der Eigenschaften der Massen als Ergebnis der Art und Weise, in der sie hergestellt worden sind, erreicht werden. So steht die Anwendung von feinkörnigen Ausgangsmaterialien und gründliches Vermählen der gemischten Komponenten in direkter Beziehung zu der feinen Korngröße und Homogenität der Massen. Andere bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Massen beachtete Vorkehrungen, die"wesentliche Auswirkungen auf die Produkte haben, sind folgende;

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(a) Verhinderung übermäßiger Verunreinigung aus dem Mahlmedium und Feuchtigkeit oder Sauerstoff in der Luftj

(b) Ermöglichung des Entweichens flüchtiger Materialien vor der Verdichtung durch Anwendung geeigneter Warmpreß- oder Sintercyclen;

(c) Vermeidung übermäßiger Reaktion mit Materialien, wie beispielsweise Kohlenstoff, aus Preßformen durch Begrenzung des BerührungsZeitraums zwischen Formen und erfindungsgemäßen Körpern'unter absorptionsfordernden Bedingungen und

(d) Vermeidung übermäßiger Komponentenrekristallisation und sich ergebender Ausscheidung durch angemessene Begrenzung von Temperatur und Zeit des Verdichtungsvorgangs.

Das Vermählen der Komponenten zu deren homogener Vermischung und zur Erzielung sehr feiner Korngrößen erfolgt nach üblichen Verfahren, beispielsweise für Rotations- oder Vibrationskugelmühlen. Optimale Mahlbedingungen für Rotationsmühlen erfordern gewöhnlich die Anwendung einer etwa zur Hälfte mit einem Mahlmedium, wie Aluminiumoxyd oder an Kobalt gebundene Wolframcarbidkugeln oder -stäbe, gefüllten Mühle., eines flüssigen Mediums, wie beispielsweise ein Kohlenwasserstofföl, einer inerten Atmosphäre aus Stickstoff oder Argon und Mahlzeiträiune von wenigen Tagen bis einigen Wochen, woran sich die Gewinnung des Pulvers ebenfalls in einer inerten Atmosphäre"anschliesst. Das gewonnene Pulver wird gewöhnlich bei Temperaturen von etwa 150 bis 300⁰C unter Vakuum getrocknet und anschließend jeweils in einer inerten Atmosphäre gesiebt und gelagert.

Die erfindungsgemäßen Massen v/erden gewöhnlich zu dichten porenfreien Körpern durch Sintern unter Druck verdichtet,

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Die Verdichtung bzw. Verfestigung wird gewöhnlich durch Warmpressen der gemischten Pulver in einer Graphitform unter Vakuum durchgeführt.

Der Warmpreßvorgang besteht normalerweise darin» daß gemahlenes und getrocknetes Pulver in eine Graphitform gegeben wird und die Form in die erhitzte Zone der Warmpresse unter Anwendung eine's geringen Drucks oder ohne Anwendung von Druck eingebracht wird, wodurch flüchtige Verunreinigungen vor der Verdichtung der Masse entweichen können. Voller Druck wird dann gewöhnlich bei oder nahe bei der verwendeten Maximaltemperatur aufgebracht.

Die den verdichteten Körper enthaltende Form wird dann gewöhnlich aus der erhitzten Zone der Warmpresse ausgeworfen und rasch im Verlauf weniger Minuten noch unter Vakuum auf Raumtemperatur gekühlt.

Die Maximal- oder Z^eItemperatüren für das Warmpressen liegen im Bereich von 1400 bis 2000⁰C, je nach der vorliegenden Menge an Gesamtmetall und dem Anteil an Eisen, Kobalt und Nickel und deren Gemischen. Die Temperaturen liegen gewöhnlich zwischen 1600 und 1900⁰C. Die während des Warmpressens angewendeten vollen Drücke liegen gewöhnlich zwischen 35 und 280 kg/cm (500 und 4000 psi), wobei geringere Drücke in Kombination mit niedrigeren Temperaturen für Massen mit einem hohen Metallgehalt verwendet werden, insbesondere, wenn die Metallkomponenten reich an Eisen, Kobalt oder Nickel oder deren Gemischen sind. Umgekehrt werden höhere Drücke und Temperaturen für Massen mit geringem Metallgehalt verwendet, insbesondere, wenn das Metall vorwiegend aus Molybdän oder Wolfram oder deren Ge-

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mischen besteht.

Wie zu erwarten, können bei höheren Temperaturen und Drücken einige der niedriger schmelzenden Metallkomponenten, dazu neigen, aus den Massen bei Anwendung von Druck herausgepreßt zu werden. Diese Neigung kann dadurch kompensiert werden, daß man von etwas mehr Eisen, Kobalt oder Nickel ausgeht als in dem fertigen Körper gewünscht wird, wenn bei einer hohen Temperatur und hohem Druck gearbeitet wird. Durch dieses Verfahren wird etwas Eisen, Kobalt oder d

Nickel während des Preßvorgangs ausgequetscht, wobei in dem Körper der gewünschte Metallgehalt verbleibt. Allgemein ist ein merkliches Auspressen öder Ausquetschen von Metall nicht nur wegen der Veränderungen der Zusammensetzung, sondern auch deswegen zu vermeiden, weil das Metall ein Anhaften an den Formen und eine Beschädigung der Formen verursacht.

Es ist wichtig, daß die Massen während ,des Warmpressens nicht auf eine Ziel- oder Endtemperatur während eines Zeitraums erhitzt werden, der weit über dem zur Ausschaltung von Porosität und Erzielung von Dichte erforderlich ist. Derartige höhere Temperaturen oder längere Zeiträume können * ein übermäßiges Kornwachstum, Vergröberung der Struktur, eine Entwicklung sekundärer Porosität aufgrund von Rekristallisation oder die Ausbildung unerwünschter Phasen ergeben.

Wie im folgenden erläutert, werden bevorzugte Produkte der Erfindung gewöhnlich weniger als 30 Minuten, üblicherweise nicht mehr als 10 Minuten, und bevorzugt nicht mehr als 5 Minuten bei Maximaltemperatur Druck ausgesetzt, wonaoh

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das Produkt aus der heißen Zone entfernt wird. Die erhaltenen Körper sind feinkörnig, homogen, im wesentlichen porenfrei und zeichnen sich durch große Härte und ausgezeichnete Querreißfestigkeit aus.

Die erfindungsgemäßen Massen, insbesondere solche mit hohem Metallgehalt und kleiner Teilchengröße, können auch durch Kaltpressen mit anschliessendem Sintern unter hohem Vakuum verdichtet werden, vorausgesetzt, daß die obige Begrenzung hinsichtlich der Anwendung der als Minimum notwendigen Sinterzeit bei oder nahe maximaler Temperatur beachtet wird. Beim Kaltpressen wird es bevorzugt, das Pulver in einer geschlossenen Kautschukform, die in Flüssigkeit in' einer isostatischen zur Anwendung von hohen hydraulischen !!rücken (4200 kg/cm , 60 000 psi) befähigten Presse aufgehängt ist, isostatisch zu pressen. Der erhaltene Kompaktkörper wird dann aus der Form entfernt und ohne Aussetzung gegenüber einer oxydierenden Atmosphäre in den Sinterofen überführt.

Die erfindungsgemäßen Massen können für eine Vielzahl yon Schneidwerkzeugarten, die für zahlreiche Anwendungszwecke ausgebildet sind, verwendet werden. Sie können zu genormten auswechselbaren Einsätzen geformt oder geschnitten werden, die.für Arbeitsvorgänge, wie Drehen, Oberflächenbearbeitung oder Fräsen, Bohren oder Walzen,geeignet sind. Oder sie können mit metallgebundenen Carbiden oder Werkzeugstälen zu Schichtkörpern vereinigt oder in anderer Weise verbunden werden zur Verwendung *3τβ für Nachschleifbearbeitungen.

Sie sind allgemein geeignet zum Schneiden von eisenhaltigen Metallen einschliesslich Schmiedeeisen oder gegossenes Eisen, geschmiedete oder gegossene Stähle, Stahllegierunge'

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Überlegierungen auf Nickelbasis sowie zum Schneiden nichtmetallischer Materialien, wie z.B. Glasfaser-Kunst stoff -. Schichtstoffe und keramische Massen.

Die erfindungsgemäßen Massen eignen sich am besten zur Vorbearbeitung oder Fertigbearbeitung von Schnitten bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Diese Geschwindigkeiten hängen von der Art des zu schneidenden Materials ab. Beispielsweise kann ein graues gegossenes Eisen (Klasse 30) bei Geschwindigkeiten von über 360 Oberflächenmeter je Minute (1200 surface feet per minute) geschnitten werden, während 4340-Stahl von maximaler Härte (etwa 54 Rq) bei Geschwindigkeiten von 90 Oberflächenmeter je Minute (300 surface feet per minute) oder mehr geschnitten werden kann. -Diese Fähigkeiten gehen auf die große Beständigkeit gegenüber Kraterbildung und Randabnutzung und die Beibehaltung hoher Härte der erfindungsgemäßen Massen bei erhöhten Temperaturen zurück. Aufgrund ihrer guten Wärmeschockbeständigkeit halten sie auch wiederholt ausgeführte kurze Schnitte oder andere unterbrochene Schnitte aus, wobei die Temperatur der Schneidkante rasch schwankt.

Die Massen der Erfindung können auch für allgemeine feuer- g feste Verwendungen angewendet werden, z.B. als Gewinde führungen, Lager, abnutzungsbeständige mechanische Teile und als Schleifscheiben aus mit Harz gebundenem Schieifsand sowie als Trennmesser. Ausserdem eignen sich die erfindungsgemäßen Massen für jede beliebige Anwendung, bei der ihre Kombination feuerfester Eigenschaften, elektrischer Leitfähigkeit, metallophiler Natur- und Wärmeschockbeständigkeit Vorteile bietet.

Die folgenden Beispiele dienen zum besseren .Verständnis der Erfindung. Falle nicht andere angegeben, beziehen sich

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Teile und Prozentangaben auf das Gewicht.

Beispiel 1

Dieses Beispiel "bezieht sich auf eine Masse, die (1) 30 Vol.-Ji Aluminiumnitrid, (2) 60 Vol.-Ji Titannitrid und (3) 10 Vol.-?ί Metall enthält, das (a) 70 .Vol.-Ji Wolram und (b) 30 Vol.-Ji Nickel aufweist.

Das Titannitrid wird wie folgt hergestellt:

290 Teile Titantetrachlorid werden direkt in 3675 Teile Trichloräthylen destilliert, das in'einem 4 1-Harzkessel unter einer Stickstoffatmosphäre enthalten ist. Das Titantetrachlorid löst sich vollständig in dem Lösungsmittel. . Die Lösung wird dann mit Trockeneis auf etwa -70⁰C gekühlt« · ;

Flüssiges Ammoniak wird tropfenweise unter Rühren der Lösung zugegeben. Eine Gesamtmenge von 152 Teilen flüssiges Ammoniak wird zugefügt. Nach Zugabe des Ammoniaks bildet sich ein gelber Niederschlag. Nach Beendigung der Reaktion kann sich die Aufschlämmung auf Raumtemperatur erwärmen. Der Niederschlag wird unter einer Stickstoff-Schutzatmosphäre abfiltriert und unter Stickstoff aufbewahrt.

Ein Teil des Niederschlags wird in ein Aluminiumoxydschiffchen gebracht und unter .Stickstoff in einen Quarzrohrofen von 63,5 mm Durchmesser überführt. Ammoniak wird mit einer Geschwindigkeit von 3 1 pro Minute durch das Rohr geleitet.

Die Temperatur des Ofens wird zunächst rasch auf 400⁰C gesteigert, dann in 2 Stunden und 40 Minuten auf 600⁰C, dann

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in 1 Stunde und 40 Minuten auf 900⁰C und wird dann während 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Der Ofen wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, Stickstoff wird durch das Rohr geleitet, um restliches Ammoniak zu entfernen, und das die Probe enthaltende Schiffchen wird unter einer Stickstoff- Schutzatmosphäre' entfernt.

Das auf diese Weise hergestellte Titannitrid wird dann zur Steigerung der Teilchengröße und zur Verringerung des Chloridgehaltes behandelt, indem es unter Stickstoff während .2 Stunden auf 1150⁰C in einem Inconel-Schiffchen in einem Inconel-Rohrofen erhitzt wird, der mit "Globar" Widerstandserhitzern geheizt wird, und anschliessend in einer.Stickstoff atmo Sphäre auf Raumtemperatur gekühlt. Das Titannitrid wird dann aus dem Ofen in Luft entfernt und anschliessend unter einer StickstoffatmoSphäre auf einen Siebdurchgang durch ein Sieb mit 0,84 mm lichter Maschenweite ( -20 mesh) gesiebt. Der Stickstoffgehalt beträgt etwa 21 fo, und der Oberflächenbereich liegt bei etwa 4 m /g .

Das Aluminiumnitrid wird wie folgt hergestellt:

In ein Molybdänschiffchen werden 294 g mit etwa 2,5$ Stearinsäure (Alcoa 552) überzogenens Aluminiumflockenpulver, das einen Oberflächenbereich von 5,5 m /g aufwies, in einer Tiefe von 5 cm gebracht. Die ausgesetzte Oberfläche des Aluminiumpu.lvers wird mit einem Kohlenstoff^ilz von 6,3 mm Stärke und einem Oberflächenbereich von 150 m /g sowie

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einem Gewicht von 25 kg/m (5,2 lb/ft ) bedeckt. Die gesamte Anordnung aus Molybdänschiffchen, Aluminiumpulver und . Kohlenstoffilz wird in ein Rohr von 63,5 ^mi& ( 2-1/2") Durchmesser aus geschmolzenem -Siliciumdioxyd gebracht, duroh das Ammoniak mit der Geschwindigkeit von T Liter Je Minute

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geleitet wird. Das Ammoniak strömt in ein Ende des Rohres und aus dem anderen Ende des Rohres heraus. Diese Anordnung wird dann langsam auf 800⁰C in etwa 1 Stunde erhitzt. Sie wird bei 800⁰C unter fortgesetzter Ammoniakströmung 1 Stunde lang nach Erreichen der Temperatur von 800⁰C gehalten. Die Temperatur des Systems wird dann auf 900⁰C erhöht und bei dieser Temperatur während 2 Stunden gehalten. Stickstoff wird dann in die Anordnung mit einer Geschwindigkeit von 1 Liter pro Minute eingeführt und die Ammoniakströmung auf 0,1 Liter je Minute herabgesetzt. Das Reaktionssystem wird unter diesen"Bedingungen bei 900⁰C während 2 Stunden gehalten. Das nitrierte Aluminium wird auf Raumtemperatur gekühlt, unter Stickstoffatmosphäre in einen Trockenkasten überführt und durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,16 mm gesiebt. .

Das auf diese Weise hergestellte Aluminiumnitrid wird dann zur Steigerung der Teilchengröße durch 2-stündiges Erhitzen unter einer Stickstoffatmosphäre bei 1200⁰C in der gleichen Schiffchen- und Ofenart, wie vorstehend im Zusammenhang mit Titannitrid beschrieben, behandelt. Nach Abkühlen über Nacht wird das Aluminiumnitrid in Luft entfernt und dann in einer Stickstoffatmosphäre auf einen Siebdurchgang durch ein Sieb mit lichter Maschenweite von 0,84 mm ( -20 mesh) gesiebt. Der Stickstoffgehalt liegt bei etwa 31$, und der Oberflächenbereich beträgt etwa 4 m /g«

Das Wolfram ist ein Pulver mit einer Oberfläche von 2,1 m /g und enthält 0,19 $ Sauerstoff.

Das Nickelpulver iiat eine Oberfläche von 2 m /g, eine Röntgenstrahlenkristallitgröße von.151 m/x .und enthält' 0,0796 Sauerstoff.

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Die Pulver werden zusammen in einer 1,3 1-Walzenmühle aus Kohlenstoffstahl von etwa 152 mm ( 6") Durohmesser unter Anwendung von 6000 g Einsätzen aus mit 6$ Kobalt gebundenem Wolframcarbid von 6,3 mm Länge vermählen. Die Einsätze wurden vorher "abgenutzt", so daß eine Verunreinigung der Pulveransätze mit durch Kobalt gebundenes Wolframcarbid auf wenigen Prozent gehalten wird. Die Mühle wird mit einem Gemisch auf 375 ml "Soltröl" 130, einem gesättigten paraffinischen Kohlenwasserstoff (Siedepunkt etwa 130⁰C), 97,7 g Titannitrid, 29,4 g Aluminium-. nitrid, 40,6 g Wolfram und 8,2 g Nickel, Jeweils wie oben äA beschrieben, beschickt.

Die Mühle wird dann geschlossen und bei 90 upm während 5 Tagen rotiert. Dann wird die Mühle geöffnet und der Inhalt geleert, während die Mahleinsätze im Innern gehalten werden. Die Mühle wird dann mit VSoltrol" 130 mehrmals gespült, bis sämtliche gemahlenen Peststoffe entfernt sind.

Das gemahlene Pulver und die Flüssigkeit werden dann in einen Vakuumverdampfer überführt, und der überschüssige Kohlenwasserstoff wird abdekantiert, nachdem das suspendierte Material sich abgesetzt hat. Der feuchte Rückstands- kuchen wird dann Unter Vakuum bei Anwendung von Wärme bis tj die Temperatur in dem Verdampfer zwischen 200 und 300⁰C und der Druck weniger als etwa 0,1 mm Hg beträgt, ge~ · trocknet. Danach wird das Pulver unter vollkommenem Luftabschluß gehandhabt..

Das trockene Pulver wird in einer Stickstoffatmosphäre durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,008 mm (70 mesh) gesiebt und.dann unter Stickstoff in vsrschlos-, senen Plastikbehältern gelagert,

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Eine verdichtete Tablette wird aus diesem Pulver hergestellt, indem das Pulver in einer zylindrischen Graphitform mit einem zylindrischen Hohlraum von 25 nun (1") Durchmesser warmgepresst wird, wobei die Graphitform mit gegenüberliegenden dicht eingepassten Graphitkolben ausgestattet ist. Ein Kolben wird an einem Ende des Formhohlraums in Stellung gehalten, während 23 g Pulver unter Stickstoff in den Hohlraum fallengelassen werden und gleichmäßig durch Drehung der Form und leichtes Klopfen an der Seite verteilt werden. Der andere Kolben wird dann unter Handdruck in die richtige Stellung gebracht. Die zusammengefügte Form und der Inhalt werden dann in die Vakuumkammer einer Vakuumwarmpresse gebracht. Die' Porm wird in einer vertikalen Stellung gehalten, und die sich nach oben und. unten erstreckenden Kolben werden zwischen gegenüberliegenden Graphitstempeln der Presse unter einem Druck von etwa 7 kg/cm ( 100 psi) erfasst. Innerhalb eines Zeitraums von 1 Minute wird die Form in die heiße Zone des Ofens bei 1000⁰C gebracht, und sofort wird die Ofentemperatur gesteigert, während die Stellungen der Stempel festgelegt werden, so daß eine weitere Bewegung während des AufheiζZeitraums verhindert wird. Die Temperatur wird in etwa 11 Minuten. von 1000⁰C auf 1800⁰C gesteigert, und die Temperatur der Form wird während weiterer 2 Minuten bei 1800⁰C gehalten, um ein gleichmäßiges Erhitzen der Probe sicherzustellen. Ein Druck von 280 kg/cm (4000 psi) wird dann auf die Tablette durch die Kolben während 4 Minuten ausgeübt. Unmittelbar nach dem Pressen werden die Form und ihr Inhalt, die noch zwischen den gegenüberliegenden Stempeln der Warmpresse gehalten Werden, aus dem Ofen in eine Kühlzone gebracht, wo die Form und Ihr Inhalt auf schwachrote Hitze in etwa 5 Minuten ge~ kühlt werden .

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Nach weiterem Kühlen werden die Form und ihr Inhalt dann aus dem Vakuumofen entfernt, und die Tablette wird aus der Form entfernt und zur Entfernung von anhaftendem Kohlenstoff gesandstrahlt.

Es wurde festgestellt, daß die warmgepreßte Tablette praktisch nickt porös war und unter 1000-facher Vergrößerung keine sichtbare Porosität aufwies. Es zeigte sich, daß die Tablette strukturell aus einem homogenen Gemisch äusserst feiner Körner dreier Typen besteht, vermutlich Titannitrid, Aluminiumnitrid und Metall. Elektronen- % mikrographien zeigen, daß einige Körner irgendeiner der Komponenten hinsichtlich der Größe 1· oder 2 η überschreiten.

Die chemische Analyse ergibt ausser Aluminiumnitrid, Titan- · nitrid, Wolfram und Nickel die Anwesenheit von etwa 3 $ Eisen, vermutlich Abrieb aus der Mühle,und etwa 0,4$ Kobalt und 0,2 ia Kohlenstoff, die vermutlich sämtlich aus dem Abrieb der Mahleinsätze aufgenommen wurden. Die Tablette, welche 25 mm (1") Durchmesser und etwa 7,6 mm (0,300") Stärke aufweist, wird so geschnitten, daß ein etwas größeres Stück als 12 Millimeter im Quadrat (1/2 inch square) vom * Zentrum entfernt wird. Streifen von 1,7 mm (0,070") Stärke werden von dem auf jeder Seite des Mittelstücks verbleibenden Material abgeschnitten und werden weiter zu Vierkantstäben von 1,7 x 1,7 mm (0,070" χ 0,070") zur Prüfung der .' .Querbruchfestigkeit geschnitten. Andere Teile der Tablette werden zu Prüfungen der Eindruckhärte und zur Bestimmung anderer Produkteigenschaften verwendet. Die Querbruchfestigkeit, die durch Bruch der Prüfstäbe von 1,7 x 1,7 mm (0,070" χ 0,070") auf einer Einspannlänge von 14,3 mm (9/16") geprüft wurde, beträgt etwa 10 000 kg/om² ( 141 pal). Dia Härte beträgt 90,2, bezogen auf die Rockwell A-Skala. - 21 -

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Das quadratische Mittelstück wird zu einer Schneidspitze von 12-,7 x 12,7 χ .4,7 mm ( 1/2" χ i/2» χ 3/i6») bearbei- : tet, und die Ecken werden zu einem Durchmesser von 0,8 mm (1/32 inch) bearbeitet, eine Ausführung, die in der Indu- ' strie als SHG-432 bekannt ist. Die mit diesem Werkzeug ausgeführten Sohneidversuche liefern ausgezeichnete Ergebnisse beim Oberflächendrehen von grauem gegossenen Eisen Klasse 30 und bei der Endfräsiang von normalisiertem 4340-Stahl. ·

Beispiel 2

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden, wobei ein warmgepreßter Körper erhalten wird, der 50 Vol.-# Aluminium-"oxyd, 40 V0I.-56 Titannitrid und 10 Vol.-# einer Metall- ' komponente mit 50 Vol.-$ Molybdän und 50 VoI.-^ Nickel enthält. ^: .

Das Aluminiumoxyd wird aus kolloidalem Böhmit hergestellt, indem dieser 18 utunden in Luft bei 35Q⁰C,erhitzt wird, dann die Wärme um 100⁰C je Stunde auf eine Endtemperatur von 1200⁰C gesteigert wird und.dabei 24 Stunden gehalten wird. Es wurde festgestellt, daß das Material vorwiegend aus a-Aluminiumoxyd mit einem Oberflächenbereich von 8,6 m /g bestand.

Das Molybdän weist die Qualität 390-325 auf, besitzt einen Oberflächenbereich von 0,29 m /g und enthält 0,21$ Sauerstoff.

Es wurde festgestellt, daß der warmgepresste Körper eine Querbruohfestigkeit von 10 200 kg/cm (145 000 psi) und eine Rockwell A-Härte von 92,6 aufwies. Die SNG-432 Schneidspitze dieses Beispiels wird als einzelner negativer

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Kratzzahn in einem Kopf von 101 mm (4") Durchmesser ver_r wendet, um 50 mm (2") Breiten aus 4340-Stahl (36 ^R _n) auf der Mitte und trocken bei 535 sfm, 0,0053 ipt und einer Tiefe von 2,5 mm (0,100") planzufräsen. Nachdem 91 lineare Zentimeter (36 linear incites) geschnitten worden sind, wird die Spitze untersucht und zeigt lediglich eine Plankenabnutzung von 0,12 mm (0,005"). In Gegensatz dazu versagt eine in gleicher Weise geprüfte handelsübliche Aluminiumoxydschneidspitze unter Abblättern, nachdem 10 lineare Zentimeter (4 linear inches) geschnitten worden sind..

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden, wobei sich ein warmgepresster Körper ergibt, der 74,4 Vol.-fo Aluminiumnitrid, Ί8,6 VoI„-# Titannitrid und 7 VoI.-$ einer Metallkomponente aus 65 Vol_#-sS Wolfram und 35 VoI«-# Nickel enthält.

Es wurde festgestellt, daß der warmgepresste Körper eine Querbruchfestigkeit von 8090 kg/cm (115 000 psi) und eine Rockwell Α-Härte von 92,0 aufweist. Er erwies sich als wirksames Werkzeug zur Enddrehbehandlung von Stahl bei hohen <| Geschwindigkeiten.

Beispiel 4

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden , wobei sich ein warmgepresster Körper ergibt, der 50 Vol.-# Aluminiumoxyd, 22,5 Vol.-# Titannitrid, 20 Vol.-# Tantalnitrid und 7,5 Vol.-# einer 50 Vol.-# Molybdän und 50 Vol.-# Nickel ent-

Me tall—
haltenden) Komponente enthält.

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Aluminiumoxyd und Molybdän sind die gleichen wie in Beispiel 2.

Das Tantalnitrid "besitzt einen Oberflächenbereich von 0,24 m/g und enthält 0,20$ Sauerstoff.

Der warmgepresste Körper besitzt eine Querbruchfestigkeit von 9 840 kg/cm² (140 000 psi) und eine Rockwell A-Härte . von 91,8. Die SNG-432 Schneidspitze dieses Beispiels wird als ein negatives Kratzwerkzeug zum trockenen Drehen von 1045 Stahl (183 BHN) bei 900 sfm, 0,005 ipr und einer Tiefe von 1,2 mm (0,050") eingesetzt. Nach 10 Minuten schneidet das Werkzeug noch einwandfrei und zeigt· eine gleichmäßige Plankenabnutzung von 0,30 mm (0,012") und kein Abblättern. Eine handelsübliche Aluminiumoxydschneidspitze wird in der gleichen Weise geprüft und zeigt geringere Flankenabnützung (0,15 mm, 0,006") weist jedoch Kantenabblätterung auf, wodurch stellenweise vorzeitiges Versagen auftritt.

Beispiel 5

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden, wodurch sich ein warmgepresster Körper ergibt, der 65 Vol.-$ Zirkoniumoxyd, 41 VoI,-^ Zirkoniumnitrid und 4 Vol.-# einer Metallkomponente aus 60 Vol»-$ Wolfram, 20 VoI,-^ Nickel und 20 .-# Eisen enthält.

Das Zirkoniumnitrid weist eine Größe entsprechend einem Siebdurchgang durch ein Sieb mit 0,044 mm lichter Maschenweite (-325 mesh) auf. Das Zirkoniumoxyd besitzt eine Oberfläche von 1 m /g und ist mit 0,1 $ Calciumoxyd stabilisiert. Das Eisen weist einen Oberflächenbereioh von 0,7 m²/g auf und enthält 0,37% Sauerstoff.

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Der warmgepresste Körper besitzt eine Querbruchfestigkeit von 8 790 kg/cm² ( 125 000 psi) und eine Rockwell A-Härte von 90,6. Ein Schneidwerkzeug aus dem Körper liefert ausgezeichnete Ergebnisse bei der Drehendbearbeitung von gegossenem Eisen bei hoher Geschwindigkeit.

Beispiel 6

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten geändert werden, wobei sich ein λ warmgepresster Körper ergibt, der 40 Vol.-$ Aluminiumoxyd, ™ 20 Vol.-$ Aluminiumnitrid, 26 Vol.-Ji Titannitrid und 14 Vol.-# einer 80 VoI·-# Wolfram und 20 Vol.-# Nickel aufweisenden Metallkomponente enthält.

Der Aluminiumoxydoberflächenbereich liegt bei 13m /g.

Der warmgepresste Körper besitzt eine Querbruchfestigkeit von 8 440 kg/cm² ( 120 000 psi) und eine- Rockwell A-Härte von 92,0. Eine aus dem Körper gefertigte Schneidspitze erwies sich zur Enddrehbehandlung und Fräsung von gegossenem Elsen als geeignet.

Beispiel 7

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der-Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden, wobei sich ein warmgepresster Körper ergibt, der 60 VoI,-fi Aluminiumoxyd, 23 VoI·-# Zirkoniumoxyd, 12 Vol.-# Titannitrid und 5 einer 40 Vol.-# Wolfram, 20 Vol.-^ Molybdän und 40 Kobalt enthaltenden Metallkomponente enthält,

Das Aluminiumoxyd ist das gleiche, wie in Beiopial 6, das Zirkoniumoxyd ist das gleiche, wie In Beispiel-5» und das

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Molybdän ist das gleiche, wie das in Beispiel 2 verwendete.

Das Kobaltpulver weist eine Reinheit von über 99,9$ und eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 1,5 yu auf.

Es zeigte sich, daß der Körper eine Querbruchfestigkeit von 8790 kg/cm ( 125 000 psi) und eine: Rockwell A-Härte von 93,0 besitzt. Eine aus dem Körper hergestellte Schneidspitze erwies sich zur Enddrehbehandlung von 4340-Stahl (Rockwell C-Härte 36) als gut geeignet.

Beispiel 8 · ■ .

Das Verfahren nach Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Komponenten verändert werden, wodurch sich ein warmgepresster Körper ergibt, der 55 Vol.-% Aluminiuraoxyd, 37,'5 Vol.-$ Titannitrid und 7,5 Vol.-9$ einer 60 Vol.-# Molybdän und 40 Vol.-$ Nickel enthaltenden Metallkomponente aufweist.

Dae Aluminiumoxyd ist das gleiche, wie in Beispiel 6, und das Molybdän ist das gleiche, wie in Beispiel 2.

Der warmgepresste Körper besitzt eine Querbruchfestlgke.it von 10 200 kg/cm ( 145 000 p3i) und eine Rockwell A-Härte von 93,5.

Eine aus dem Körper gefertigte SNG-432 Schneidspitze wird als negatives Krätzwerkzeug zur trockenen Enddrehbehandlung von grauem gegossenen Eisen (170 BHN) Klasse 30 bei 1250 afm·, 0,005 ipr und einer Tiefs von 1,27 mm (0,050") verwendet. Naoh 30 Minuten arbeitet daa Werkzeug noch zufriedenstellend,

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und eine Inspektion zeigt eine gleichmäßige Flankenab-* nutzung von nur 0,2 mm (0,008"),

Die gleiche Spitze wird als ein negatives Kratzwerkzeug zur trockenen Enddrehbehandlung von 4340-Stahl ( _c 54) bei 300 sfm, 0,005 ipr und einer Tiefe von 1,27 mm (0,050") verwendet. Nach 15 Minuten arbeitet das Werkzeug noch zufriedenstellend, und eine Inspektion zeigt eine gleichmäßige Flankenabnutzung von lediglich 0,2 mm (0,008").

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Claims (12)

1. 4244-G £<? 11. November I969

   Patentansprüche

   /Π) Dichte homogene Masse mit einer mittleren Korngröße von weniger als 10 /1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus

   (1) 30 bis 87 VoI·-# eines nicht elektrisch leitenden abnutzungsbeständigen Materials aus (a) Aluminiumoxyd, (b) Aluminiumnitrid, (c) Zirkoniumoxyd und (d) Gemischen davon,

   (2) 10 bis 60 Vol.-# eines elektrisch leitenden Nitrids aus (a)- Titannitrid, (b) Tantalnitrid, (c) Zirkoniumnitrid, (d) Hafniumnitrid, (e) Niobnitrid und (f) Gemischen davon und ' · .

   (3) 3 bis 15 Vol.-^ einer Metallkomponente aus im wesentlichen den folgenden Bestandteilen:

   (A) 50 bis 80 Vol.-?£'eines Metalls aus (a) Wolfram, (b) Molybdän und (c) Gemischen davon und

   (B) 20 bis 50 Vol.-$ eines Metalls aus (a) Nickel, (b) Eisen, (c) Kobalt und (d) Gemischen davon besteht^

   mit der Maßgabe,

   (I) daß nicht mehr als 1.Vol.-Teil der Metallkomponente (3) für je drei VoI,-Teile des abnutzungsbeständigen Materials (1) und

   (II) daß nicht mehr als 1 Vol.-Teil der Metallkomponente (3) für jedes Vol.-Teil des elektrisch leitenden Nitrids (2) vorliegen.
2. 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abnutzungsbeständige Material aus Aluminiumoxyd besteht.
3. 3. Masse nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet* daß zwischen 50 und 60 Vol.-# abnutzungsbeständigee Material vorliegen.

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4. 4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Nitrid aus Titannitrid besteht.
5. 5. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Nitrid aus Tantalnitrid,besteht.
6. 6. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Nitrid aus Zirkoniumnitrid besteht·
7. 7. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 45 Voi_#-# des elektrisch leitenden Nitrids vorliegen.
8. 8. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall (3) (B) aus Nickel besteht.. ·
9. 9. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 10 Vol'#-# der Metallkomponente vorliegen.
10. 10. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße weniger als 5 M beträgt.
11. 11. Dichte homogene Masse; mit einer mittleren Korngröße von weniger als 1On, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus .

    (1) 50 bis 60 VoI·-# Aluminiumoxyd,

    (2) 30 bis 45 Vol.-# Titannitrid und

    (3) 5 bis 10 Vol.-# einer Metallkomponente aus im wesentlichen folgenden ,Bestandteilen :

    (A) 50 bis 80 Vol'.-ji eines Metalls aus (a) Wolfram, (b) Molybdän und (c) Gemischen davon und

    (b) 20 bis 50 Vol.-# Nickel, besteht, mit der Maßgabe

    (I) daß nicht mehr als 1 VoI,-Teil der Metallkompnente (3) für je 3 Vol.-Teile des abnutzungsbeständigen

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    Materials (1) und

    (II) daß nicht mehr als T VoI,-Teil der Metallkomponente

    (3) für jedes Vol.-!Peil des elektrisch leitenden Mtrids (2) vorliegen.
12. 12. Schneidwerkzeug mit einer die Masse nach Anspruch aufweisenden Schneidkante.

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