DE19752289C1 - Sintered hard metal article with a binder-enriched and/or cubic carbide-depleted surface zone - Google Patents

Sintered hard metal article with a binder-enriched and/or cubic carbide-depleted surface zone

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Abstract

A sintered hard metal article, comprising a hexagonal carbide phase, a cubic carbide phase and a metal binder phase, has a binder-enriched and/or cubic carbide-depleted surface zone which is obtained by combined nitrogen supply and vacuum sintering and which is reproduced, after machining, by vacuum heat treatment. A sintered hard metal article, consisting of a hard metal alloy of hexagonal tungsten carbide phase, a cubic mixed carbide phase of group 4a and 5a metal carbides and a Fe, Co or Ni metal or alloy binder, has a binder-enriched and/or cubic carbide-depleted surface zone obtained by: (a) producing a sintered shaped hard metal body with a binder-rich and/or carbide-depleted surface zone by a combination of nitrogen supply and vacuum sintering; (b) finish machining of the body to its final contour; and (c) reproducing the surface zone in the machined regions by vacuum heat treatment. An Independent claim is also included for reproducing a binder-rich and/or carbide-depleted surface zone on a machined sintered hard metal article by vacuum heat treatment, preferably at 600-1,300 deg C for up to 150 min. Used especially as a rim zone or gradient structured sintered hard metal tool or cutter insert.

Description

Die Erfindung betrifft einen gesinterten Hartmetall-Formkörper aus einer hexagonalen Carbidphase, vorzugsweise aus Wolframcar­ bid (WC), einer kubischen Carbidphase und einer Bindemetallpha­ se mit einer mit Binder angereicherten und/oder an in fester Lösung vorliegenden kubischen Carbiden verarmten Oberflächenzo­ ne.The invention relates to a sintered hard metal molded body from a hexagonal carbide phase, preferably from tungsten car bid (WC), a cubic carbide phase and a binder metal phase se with a binder enriched and / or solid Solution existing cubic carbides depleted surface zo no

In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung ferner ein Ver­ fahren zur Wiederherstellung einer binderreichen und/oder an kubischen Carbiden freien oder stark verarmten Oberflächenrand­ zone an einem gesinterten Hartmetall-Formkörper, dessen Ober­ flächenzone durch Nachschleifen oder mechanische Endbearbeitung eines Rohlings wenigstens teilweise abgetragen worden war. In this context, the invention further relates to a Ver drive to restore a binder rich and / or cubic carbide free or very poor surface rim zone on a sintered hard metal molded body, the upper surface zone by regrinding or mechanical finishing of a blank was at least partially removed.  

Von mischcarbidhaltigen Hartmetallsubstraten ist bekannt, daß sie eine oberflächennahe, binderreiche und mischcarbidarme Zone aufweisen können. Eine solche Zone hat einen großen Einfluß auf die Zähigkeitssteigerung der Metallegierung und ist von großer Bedeutung für Hartmetall-Formkörper für Schneidzwecke. Ebenso hat eine solche Zone einen großen Einfluß auf die Haftung zwi­ schen einer solchen Hartmetallegierung und einer darauf aufge­ brachten Beschichtung aus hochschmelzenden, fest haftenden, harten und verschleißmindernden Überzügen, wie sie auf Werkzeu­ geinsätzen und Schneideinsätzen häufig zum Einsatz kommen.Mixed carbide-containing hard metal substrates are known to a near-surface, binder-rich and mixed carbide zone can have. Such a zone has a big impact on the toughness increase of the metal alloy and is of great Significance for carbide shaped bodies for cutting purposes. As well such a zone has a great influence on the liability between such a hard metal alloy and one on it brought coating from high-melting, firmly adhering, hard and wear-reducing coatings, such as those on tools inserts and cutting inserts are often used.

Für den Hartmetall-Legierungstyp WC-(Ti, Ta, Nb, W)C-Co ist die Eigenschaftsentwicklung, insbesondere das Zähigkeitsverhalten, so zu beschreiben, daß Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit (Kic) mit steigenden Cobaltgehalt und größer werdenden WC-Korn zuneh­ men. Sie nimmt aber ebenfalls zu, wenn der Mischcarbidanteil sinkt. Zur Verbesserung der Zähigkeit und Biegebruchfestig­ keit, insbesondere bei Schneidstoffen wird daher häufig eine partielle Umwandlung der Randzone dieser WC-TiC-TaNbC-Co-Le­ gierungen in den WC-Co-Typ mit möglichst gleichzeitiger Co-Anreicherung vorgenommen.For the carbide alloy type WC- (Ti, Ta, Nb, W) C-Co is the Property development, especially toughness behavior, to be described in such a way that flexural strength and fracture toughness (Kic) with increasing cobalt content and increasing WC grain men. But it also increases when the mixed carbide content sinks. To improve toughness and resistance to bending speed, especially with cutting materials, is therefore often a partial transformation of the edge zone of this WC-TiC-TaNbC-Co-Le Alloys in the toilet co-type with the most simultaneous possible Co-enrichment made.

Von Schwarzkopf (M. Schwarzkopf u. a., "Stickstoffhaltige Hart­ metalle zur Herstellung zähigkeitssteigender Randzonen", 12. Plansee-Seminar 1989, Vol. 2, Seite 803 ff.) konnte gezeigt werden, daß der Abtransport der kubischen Mischcarbidphase über einen Aufstickungsprozeß durch Zugabe von Stickstoff verläuft, der in der nachfolgenden Vakuumbehandlung wieder rückgängig ge­ macht wird und zu einer bevorzugten Auflösung und dem Diffusi­ onstransport der Mischcarbidphase im Bindemetall (Co) führt. Diese selektive Abreicherung der Randzonen steigert deren Zä­ higkeit, was insbesondere bei beschichteten Hartmetallen eine erhebliche technische Bedeutung hat. Das Fortschreiten von Ris­ sen aus der Beschichtung in das Hartmetall wird dadurch er­ schwert. Für die Herstellung von solchen Gradientenstrukturen sind TiC-arme Zusammensetzungen typisch. Inzwischen sind zahl­ reiche Schneidstoffe mit Gradientenstruktur auf dem Markt. Von Schwarzkopf (M. Schwarzkopf et al., "Nitrogenous Hart metals for the production of toughness-increasing edge zones ", 12. Plansee Seminar 1989, Vol. 2, page 803 ff.) Was shown be that the removal of the cubic mixed carbide phase there is a nitriding process by adding nitrogen, which is reversed in the subsequent vacuum treatment and is a preferred resolution and diffuser leads transport of the mixed carbide phase in the binding metal (Co). This selective depletion of the edge zones increases their count ability, which is particularly important for coated hard metals has significant technical importance. The progression of ris This turns the coating into the hard metal sword. For the production of such gradient structures low-TiC compositions are typical. In the meantime there are numbers rich cutting materials with a gradient structure on the market.  

Für die Herstellung der Randzonen- bzw. Gradientenstrukturen sind verschiedene Verfahren bekannt.For the production of the edge zone or gradient structures various methods are known.

Beispielsweise kann eine Nitrierbehandlung des Hartmetalls un­ terhalb der Schmelztemperatur der Binderphase durchgeführt wer­ den, wobei anschließend unter Vakuum bis zur Sintertemperatur aufgeheizt wird.For example, nitriding the hard metal who performed below the melting temperature of the binder phase the, followed by vacuum to the sintering temperature is heated.

Der für die Aufstickung erforderliche Stickstoff kann auch in Form von Nitriden oder Carbonitriden eines der Hartstoffcarbide (W, Ti, Ta) zum Hartmetallmischungsansatz zugeführt werden. Da­ bei ist es offenbar gleichgültig, ob reine nitridische Hart­ stoffe (TiN) oder Carbonitride (TiCN, (WTi)CN) zugesetzt wer­ den. Die Sinterung muß dann unter Vakuum eingeleitet werden, damit die Gradientenzonenbildung eintreten kann.The nitrogen required for nitriding can also be in Form of nitrides or carbonitrides one of the hard carbides (W, Ti, Ta) are fed to the carbide mixture batch. There for it is obviously indifferent whether pure nitridic hard substances (TiN) or carbonitrides (TiCN, (WTi) CN) are added the. The sintering must then be initiated under vacuum, so that the gradient zone formation can occur.

Die Gradientenzone kann auch dadurch erhalten werden, daß das Hartmetall im Anschluß an die Sinterung im Temperaturbereich von ca. 1150 bis maximal 1350° einer Stickstoffbehandlung unter erhöhtem Druck ausgesetzt wird.The gradient zone can also be obtained in that the Tungsten carbide after sintering in the temperature range from about 1150 to a maximum of 1350 ° under a nitrogen treatment exposed to increased pressure.

In einem anderen Verfahren erfolgt die Sinterung des Hartme­ talls durch Entwachsen bis 600°C, Halten, Aufheizen auf Sinter­ temperatur und Vakuumsintern bei 0,1-100 Pa und anschließen­ dem Drucksintern. Danach wird der Hartmetall-Formkörper auf un­ ter 1280°C abgekühlt und einer Druckbehandlung mit Stickstoff bei 1-10 MPa und einer anschließenden Vakuumbehandlung (10- 100 Pa) unterzogen.In another process, the Hartme is sintered talls by dewaxing up to 600 ° C, holding, heating to sinter temperature and vacuum sintering at 0.1-100 Pa and connect the pressure sintering. Thereafter, the hard metal molded body on un ter cooled 1280 ° C and a pressure treatment with nitrogen at 1-10 MPa and a subsequent vacuum treatment (10- 100 Pa).

In einem besonderen Verfahren für Wendeschneidplatten wird nach der Finishbearbeitung des Hartmetalls eine Stickstoffdruckbe­ handlung bei 1-10 MPa und einer Temperatur unterhalb der eu­ tektischen Temperatur der Bindemetallphase durchgeführt. An­ schließend wird das Hartmetall im Vakuum bei 10-100 Pa behan­ delt.In a special process for indexable inserts, finishing the hard metal with nitrogen pressure action at 1-10 MPa and a temperature below the EU Tectic temperature of the binder metal phase is carried out. On the carbide is then treated in a vacuum at 10-100 Pa delt.

Diese Zusammenstellung zeigt, daß relativ aufwendige mehrstufi­ ge Verfahren erforderlich sein können, um eine Randzone mit den gewünschten Materialeigenschaften zu erhalten. This compilation shows that relatively complex multi-stage ge procedures may be required to cover an edge zone with the to obtain the desired material properties.  

Die Veränderungen in der Randzone wie auch ihre Dicke werden von mehreren Parametern beeinflußt, wie z. B. von der Zusammen­ setzung der Hartmetallegierung, vom Ti-Gehalt, von Temperatur, Druck und Dauer der Stickstoffbehandlung sowie von Temperatur, Druck (Vakuum) und Dauer der Vakuumbehandlung.The changes in the peripheral zone as well as their thickness will be influenced by several parameters, such as. B. from together setting of the hard metal alloy, of the Ti content, of temperature, Pressure and duration of nitrogen treatment and temperature, Pressure (vacuum) and duration of the vacuum treatment.

Nun ist es für eine große Zahl der Anwendungen nötig, daß der durch Pressen aus einem Hartmetallmischungsansatz erhaltene, gesinterte, druck- und vakuumbehandelte Körper zur Erzielung einer Endkontur einer zusätzlichen mechanischen Bearbeitung der Körperoberfläche - einer mechanischen Finishbearbeitung - un­ terzogen werden soll. Dies kann beispielsweise auch zur Her­ stellung einer sehr scharfen Schneidkante erwünscht sein. Bei einer derartigen anschließenden Finishbearbeitung wird jedoch ein Teil der Randzone und damit die Gradientenstruktur wieder abgetragen. Die erzielte Eigenschaftsverbesserungen der Randzo­ ne geht dadurch wieder verloren. Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen mechanischen nachbearbeiteten, gesin­ terten Hartmetall-Formkörper bereitzustellen, der an seiner ge­ samten Oberfläche mit einer mit Binder angereicherten und/oder an in fester Lösung vorliegenden kubischen Carbiden verarmten Oberflächenzone ausgestattet ist. Dieser Formkörper soll die vorteilhaften Eigenschaften eines mechanisch endbearbeiteten Formkörpers und eines Formkörpers mit WC-Co-Randzone vereinigen und dabei verfahrenstechnisch auf vergleichsweise einfache Wei­ se erhältlich sein.Now for a large number of applications it is necessary that the obtained by pressing from a hard metal mixture batch, sintered, pressure and vacuum treated bodies to achieve an end contour of an additional mechanical processing of the Body surface - a mechanical finish - un should be educated. This can also be used for example position of a very sharp cutting edge may be desired. At such a subsequent finishing process, however part of the edge zone and thus the gradient structure again worn away. The property improvements achieved by the Randzo ne is lost again. The invention is therefore the Problem based on a mechanical post-processed, gesin Provide tert carbide molded body, which on its ge entire surface with a binder enriched and / or depleted of cubic carbides in solid solution Surface zone is equipped. This molded body is said to advantageous properties of a mechanically finished Combine the molded body and a molded body with the WC-Co edge zone and procedurally in a comparatively simple way be available.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der gesinterte Hartmetall-Formkörper aus einer Hartmetallegie­ rung, bestehend aus einer hexagonalen Carbidphase, vorzugsweise aus Wolframcarbid (WC), einer kubischen Carbidphase, ausgebil­ det als Mischcarbid aus den Carbiden der 4a- und 5a-Gruppe des PSE und einem Bindemetall aus Fe, Co oder Ni oder einer Legie­ rung daraus mit einer mit der Bindemetallegierung angereicher­ ten und/oder an in fester Lösung vorliegenden kubischen Carbi­ den verarmten Oberflächenzone erhalten wird durch:
To achieve this object, it is provided according to the invention that the sintered hard metal molded body from a hard metal alloy, consisting of a hexagonal carbide phase, preferably tungsten carbide (WC), a cubic carbide phase, is formed as a mixed carbide from the carbides of the 4a and 5a group of the PSE and a binder metal made of Fe, Co or Ni or an alloy thereof with a depleted surface zone which is enriched with the binder metal alloy and / or on cubic carbides present in solid solution is obtained by:

  • - Herstellung eines gesinterten, ausgeformten Hartmetall-Roh­ körpers mit einer binderreichen und/oder carbidarmen Oberflächenzone in an sich gekannter Weise durch Zuführen von Stickstoff in Kombination mit einer Vakuum­ sinterung;- Production of a sintered, shaped hard metal raw  body with a binder-rich and / or low-carbide Surface zone in a manner known per se Supply of nitrogen in combination with a vacuum sintering;
  • - Erzielung der Endkontur des gesinterten Formkörpers durch bereichsweise mechanische Bearbeitung der Körperoberfläche (mechanische Finishbearbeitung);- Achieving the final contour of the sintered molded body by mechanical processing of the body surface in some areas (mechanical finishing);
  • - Wiederherstellung der Oberflächenzone in den Bereichen, in denen sie durch die Finishbearbeitung gemäß des vorausge­ gangenen Schritts entfernt worden war, durch thermische Be­ handlung des Formkörpers im Vakuum.- Restoration of the surface zone in the areas in which they are given by the finish processing according to the had been removed by thermal loading action of the shaped body in a vacuum.

Weiterhin wird die o.g. Aufgabe durch ein Verfahren zur Wieder­ herstellung einer binderreichen und/oder an kubischen Carbiden freien oder stark verarmten Oberflächenrandzone an einem gesin­ terten Hartmetall-Formkörper, dessen Oberflächenzone durch Nachschleifen oder mechanische Endbearbeitung eines Rohlings wenigstens teilweise abgetragen worden ist, gelöst, bei welchem der die binderreiche und/oder von kubischen Carbiden freie Oberflächenrandzone nur noch teilweise aufweisende Hartmetall-Form­ körper zur Wiederherstellung dieser Zone im gesamten Ober­ flächenbereich einer thermischen Behandlung im Vakuum unterzo­ gen wird.Furthermore, the above Task through a procedure to re production of a binder-rich and / or of cubic carbides free or severely depleted surface edge zone on a gesin tert carbide molded body, the surface zone through Regrinding or mechanical finishing of a blank has been at least partially removed, in which which is binder-rich and / or free of cubic carbides Tungsten carbide form only partially showing surface edge zone body to restore this zone throughout the waiter surface area of a thermal treatment under vacuum will.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die wenigstens teilweise abgetragene Gradienten- oder Oberflächenrandzone auf verfahrenstechnisch einfache Weise wiederhergestellt werden kann, indem der gesamte Hartmetall-Formkörper einer thermischen Behandlung im Vakuum ausgesetzt wird. Hierdurch ist es überra­ schenderweise möglich, daß die noch bestehende Oberflächenrand­ zone erhalten bleibt und sich gleichzeitig eine neue, praktisch entsprechende Oberflächenrandzone in den Bereichen ausbildet, in denen sie zuvor durch die mechanische Bearbeitung abgetragen worden war. Diese Ausbildung wird dadurch ermöglicht, daß der Hartmetall-Formkörper noch genügend Stickstoff enthält, trotz der vorausgegangenen Gradientenzonenbildung während des Sin­ terns. Mit Hilfe des noch im Hartmetall vorhandenen Stickstoffs kann sich unter den erfindungsgemäß angegebenen Verfahrensbe­ dingungen eine neue zähigkeitssteigernde Randzone ausbilden.The invention is based on the knowledge that the least partially removed gradient or surface edge zone procedurally simple way to be restored can, by the entire hard metal molded body of a thermal Treatment is suspended in a vacuum. This makes it surpassing schenderenden possible that the still existing surface edge zone is preserved and at the same time a new, practical forms the corresponding surface edge zone in the areas, in which they were previously removed by mechanical processing had been. This training is made possible by the fact that Tungsten carbide molded body still contains enough nitrogen, despite the previous gradient zone formation during the sin terns. With the help of the nitrogen still present in the hard metal  can be among the method specified according to the invention conditions form a new toughness-enhancing edge zone.

Zwar ist aus der DE 27 17 842 C2 bekannt, Hartmetall im An­ schluß an die Sinterung im Temperaturbereich von ca. 1150°C bis 1350°C einer Stickstoffbehandlung unter erhöhtem Druck auszusetzen, um Oberflächenschichten mit verbesserten Ver­ schleißeigenschaften zu erzeugen. Da dieses Verfahren ohne an­ schließende Vakuumbehandlung ausgeführt wird, läßt sich dabei jedoch keine bindemetallangereicherte und an kubischen Carbiden verarmte Oberflächenzone erzielen. Diese Aufstickung kann auch in einem zweiten Arbeitszyklus durchgeführt werden und eignet sich somit auch zu einer Behandlung finishbearbeiteter Hartme­ tall-Formkörper. Das Merkmal der Behandlung nach Druckschrift DE 27 17 842 C2 ist ein von außen nach innen abnehmender Stick­ stoffgehalt.It is known from DE 27 17 842 C2, hard metal in the An after sintering in the temperature range of approx. 1150 ° C up to 1350 ° C nitrogen treatment under increased pressure to expose to surface layers with improved ver to produce wear properties. Since this procedure is without closing vacuum treatment is carried out, can be however, no binder-enriched and cubic carbides achieve impoverished surface zone. This embroidery can also be carried out in a second work cycle and are suitable thus also for the treatment of finish machined Hartme tall molded body. The feature of treatment according to the publication DE 27 17 842 C2 is a stick that decreases from the outside inwards substance content.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der gemäß dem ersten Verfahrens schritt herzustellende gesinterte Hartme­ tall-Rohkörper erhalten werden durch:
According to an embodiment of the invention, the sintered hard metal raw body to be produced according to the first method step can be obtained by:

  • - Zubereitung einer Pulvermischung aus Wolframcarbid als Hauptbestandteil und einem Metall der Eisengruppe des PSE oder einer daraus gebildeten Legierung im Anteil von wenigstens 3 Masse% sowie den kubischen Zusatzcarbiden aus den Elementen der 4a- und 5a-Gruppe des PSE, wobei 0,1 bis 8 Masse% der Pulvermischung in Form von Verbindungen aus dem System Me(4a-5a)N-C-O-B und/oder deren Gemischen, d. h. von Nitriden, Carbonitriden, Carboxynitriden, Borcarbo­ nitriden, Bornitriden der 4a- und 5a-Gruppenelemente und/oder deren Gemische vorliegen.- Preparation of a powder mixture of tungsten carbide as Main component and a metal of the iron group of the PSE or an alloy formed from it in the proportion of at least 3 mass% and the cubic additional carbides the elements of the 4a and 5a groups of the PSE, 0.1 to 8 mass% of the powder mixture in the form of compounds the Me (4a-5a) N-C-O-B system and / or mixtures thereof, d. H. of nitrides, carbonitrides, carboxynitrides, boron carbo nitrides, boron nitrides of the 4a and 5a group elements and / or their mixtures are present.
  • - Herstellung von Formkörpern durch Verpressen der Pulver­ mischung;- Production of moldings by pressing the powder mixture;
  • - Sintern des Preßlings unter Vakuum, bei Normaldruck unter Schutzgas oder bei Überdruck unter Schutzgas oberhalb der eutektischen Temperatur des Bindersystems.- Sintering the compact under vacuum, under normal pressure Shielding gas or if there is overpressure under shielding gas above the eutectic temperature of the binder system.

Als Bindemetall ist vorzugsweise Cobalt geeignet.Cobalt is preferably suitable as the binding metal.

Der Stickstoff wird dem Rohling durch Zugabe einer stickstoff­ haltigen Hartstoffverbindung, beispielsweise einer Nitrid- oder Carbonitridverbindung zugeführt. Dabei ist es unerheblich, ob reine nitridische Hartstoffe (TiN) oder Mischcarbonitride (WTi) (C, N) oder TiCN zugesetzt werden.The nitrogen is added to the blank by adding a nitrogen containing hard material compound, for example a nitride or Carbonitride compound supplied. It is irrelevant whether pure nitridic hard materials (TiN) or mixed carbonitrides (WTi) (C, N) or TiCN can be added.

Das Hartmetall ist vorzugsweise ein Hartmetall des Typs M1C- M2C-M3C . . . MxC . . . MyN/MyCN-Co
Die thermische Behandlung im Vakuum erfolgt bei etwa 600 bis 1300°C, vorzugsweise bei 1200-1250 °C. Das Vakuum sollte vor­ teilhafterweise bei Drücken zwischen 1 und 10 Pa gehalten wer­ den. Der Prozeß der thermischen Behandlung im Vakuum zur Wie­ derherstellung der Randzone dauert unter diesen Bedingungen et­ wa bis zu 150 Minuten, im allgemeinen zwischen 90 und 120 Minu­ ten.The hard metal is preferably a hard metal of the type M 1 C-M 2 CM 3 C. . . M x C. . . M y N / M y CN-Co
The thermal treatment in a vacuum takes place at about 600 to 1300 ° C, preferably at 1200-1250 ° C. The vacuum should be kept at pressures between 1 and 10 Pa before geous. The process of vacuum thermal treatment to restore the edge zone takes about 150 minutes under these conditions, generally between 90 and 120 minutes.

In Weiterbildung der Erfindung kann der gesinterte Hartmetall-Form­ körper zusätzlich mit einem verschleißmindernden Überzug versehen sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Vakuumbe­ handlung zur Wiederherstellung der Randzone nach der mechani­ schen Finishbearbeitung in den Beschichtungszyklus zu integrie­ ren. Die Formkörper werden dann nach der mechanischen Finishbe­ arbeitung direkt in den Beschichtungsreaktor eingebracht und dort in einem ersten Schritt der thermischen Behandlung im Va­ kuum ausgesetzt. Hierbei bildet sich die Randzone aus, auf die anschließend gewünschte Beschichtung direkt aufgebracht wird.In a further development of the invention, the sintered hard metal shape can body with a wear-reducing coating be provided. In this case, it is advantageous to use the vacuum action to restore the marginal zone after the mechani integration into the coating cycle Ren. The shaped bodies are then after the mechanical finish work directly into the coating reactor and there in a first step of thermal treatment in Va exposed to vacuum. Here, the edge zone forms on the the desired coating is then applied directly.

BeispieleExamples Beispiele für bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfin­ dungExamples of preferred embodiments according to the invention dung Beispiel 1example 1

Herstellung der Oberflächenrandzone in gesinterten oberflächen­ bearbeiteten Hartmetall-Formkörpern:
Production of the surface edge zone in sintered machined hard metal bodies:

  • 1. Einwaage:
    Für eine Hartmetallegierung mit
    2,5% TiC; 6% TaNbC; 6% Co und 85,5% WC
    wurden der TiC-Anteil als 1,5% TiCN(50/50) und 2% (W,Ti)C(50/50) zugesetzt. In einer zweiten HM-Legierung wurde der TiC-Anteil von 2% der Mischung äquivalent als 1% TiCN(50/50) und 2% (W,Ti)C(50/50) zugesetzt.     1. Weight:
    For a hard metal alloy with
    2.5% TiC; 6% TaNbC; 6% Co and 85.5% WC
    the TiC portion was added as 1.5% TiCN (50/50) and 2% (W, Ti) C (50/50). In a second carbide alloy, the TiC portion of 2% of the mixture was added equivalent to 1% TiCN (50/50) and 2% (W, Ti) C (50/50).
  • 2. Mischungsherstellung durch Attritormahlung und Sprüh­ trocknung.2. Mixing by attritor grinding and spraying drying.
  • 3. Pressen der Formstücke.3. Pressing the fittings.
  • 4. Sintern der Preßlinge im S-HIP mit mechanischer Entwachsung bei 1440°C:
    Während der Sinterung bildete sich die mischcarbidfreie Ober­ flächenzone aus. Ihre Dicke betrug 10 bis 35 µm.    4. Sintering the compacts in the S-HIP with mechanical dewaxing at 1440 ° C:
    The mixed carbide-free surface zone formed during the sintering. Their thickness was 10 to 35 microns.
  • 5. Umfangsbearbeitung der Schneidplatten:
    Bei der Umfangsbearbeitung der Schneidplatten wurde die vorhan­ dene Oberflächenzone vollständig entfernt. Bei Vorhandensein von Spanformrillen blieb dort die ursprüngliche Oberflächenzone erhalten.    5. Circumference machining of the inserts:
    When machining the inserts, the existing surface zone was completely removed. In the presence of chip form grooves, the original surface zone was retained.
  • 6. Thermische Behandlung im Vakuum:
    Zur Wiederherstellung der mischcarbidfreien Oberflächenzone er­ folgte eine thermische Behandlung der umfangsbearbeiteten Schneidplatten (und ggf. auch der Schneidplatten zum Drehen) bei ca. 1200°C im Vakuum bzw. starkem Unterdruck. Diese Behand­ lung dauerte ca. 1,5 bis 2 Stunden.
    An den bearbeiteten Flächen bildete sich erneut eine Oberflä­ chenrandzone aus, die an Kobalt angereichert war und frei von kubischem Mischcarbid. Ihre Dicke betrug 5 bis 35 µm    6. Thermal treatment in vacuum:
    To restore the mixed carbide-free surface zone, he followed a thermal treatment of the circumferentially machined inserts (and possibly also the inserts for turning) at approx. 1200 ° C in a vacuum or strong negative pressure. This treatment lasted approximately 1.5 to 2 hours.
    A surface edge zone, which was enriched with cobalt and free of cubic mixed carbide, formed again on the processed surfaces. Their thickness was 5 to 35 µm
  • 7. CVD-Beschichtung:
    Nach der Wiederherstellung der Oberflächenzone erfolgte als letzter Fertigungsschritt deren Beschichtung.    7. CVD coating:
    After the restoration of the surface zone, the last manufacturing step was to coat it.
Beispiel 2Example 2

Die gemäß den Punkten 1 bis 5 von Beispiel 1 hergestellten Hart­ metall-Schneidplatten wurden in den CVD-Reaktor eingebracht.The hard prepared according to items 1 to 5 of Example 1 Metal cutting inserts were placed in the CVD reactor.

Die Aufheizung erfolgte unter vermindertem Druck (Vakuum) gemäß Punkt 6 des vorangegangenen Beispiels als Teilprozeß des Be­ schichtungsverfahrens. Nach Erreichen einer Temperatur von 1200°C wurde eine Haltezeit von 150 Minuten eingehalten. An­ schließend wurde auf Beschichtungstemperatur abgekühlt und die Beschichtung ausgeführt.The heating was carried out under reduced pressure (vacuum) according to Point 6 of the previous example as a sub-process of the Be stratification process. After reaching a temperature of A holding time of 150 minutes was maintained at 1200 ° C. On was then cooled to coating temperature and the Coating carried out.

An den Schneidplatten hatte sich eine Oberflächenrandzone mit einer Dicke von 5 bis 30 µm ausgebildet, die mit Hartstoff be­ schichtet war.A surface edge zone was present on the cutting inserts a thickness of 5 to 30 microns, which be with hard material was stratified.

Claims (13)

1. Gesinterter Hartmetall-Formkörper aus einer Hartmetallegie­ rung, bestehend aus einer hexagonalen Carbidphase aus Wolfram­ carbid (WC), einer kubischen Carbidphase, ausgebildet als Mischcarbid aus den Carbiden der Metalle der 4a- und 5a-Gruppe des PSE und einem Bindemetall aus Fe, Co oder Ni oder einer Le­ gierung daraus mit einer mit der Bindemetallegierung angerei­ cherten und/oder an den in fester Lösung vorliegenden kubischen Carbiden verarmten Oberflächenrandzone, erhältlich durch
  • - Herstellung eines gesinterten, ausgeformten Hartmetall-Roh­ körpers mit einer binderreichen und/oder carbidarmen Oberflächenzone in an sich bekannter Weise durch Zuführen von Stickstoff in Kombination mit einer Vakuumsinterung;
  • - Erzielung der Endkontur des gesinterten Formkörpers durch bereichsweise mechanische Bearbeitung der Körperoberfläche (mechanische Finishbearbeitung);
  • - Wiederherstellung der Oberflächenzone in den Bereichen, in denen sie durch die Finishbearbeitung gemäß des vorausge­ gangenen Schritts entfernt worden war, durch thermische Be­ handlung des Formkörpers im Vakuum.
1. Sintered hard metal shaped body made of a hard metal alloy, consisting of a hexagonal carbide phase made of tungsten carbide (WC), a cubic carbide phase, formed as a mixed carbide made of the carbides of the metals of the 4a and 5a groups of the PSE and a binding metal made of Fe, Co or Ni or an alloy thereof with a surface edge zone enriched with the binding metal alloy and / or impoverished on the cubic carbides present in solid solution, obtainable by
  • - Production of a sintered, molded hard metal raw body with a binder-rich and / or low-carbide surface zone in a manner known per se by adding nitrogen in combination with a vacuum sintering;
  • - Achieving the final contour of the sintered molded body by mechanical processing of the body surface in some areas (mechanical finish processing);
  • - Restoration of the surface zone in the areas where it had been removed by the finish processing according to the previous step, by thermal treatment of the molded body in a vacuum.
2. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetall-Rohkörper erhältlich ist durch
  • - Zubereitung einer Pulvermischung aus Wolframcarbid als Hauptbestandteil und einem Metall der Eisengruppe des PSE oder einer daraus gebildeten Legierung im Anteil von wenigstens 3 Masse% sowie den kubischen Zusatzcarbiden aus den Elementen der 4a- und 5a-Gruppe des PSE, wobei 0,1 bis 8 Masse% der Pulvermischung in Form von Verbindungen aus dem System Me(4a-5a)-N-C-O-B und/oder deren Gemischen, d. h. von Nitriden, Carbonitriden, Carboxynitriden, Borcarbo­ nitriden, Bornitriden der 4a- und 5a-Gruppenelemente und/oder deren Gemische vorliegen.
  • - Herstellung von Formkörpern durch Verpressen der Pulver­ mischung;
  • - Sintern des Preßlings unter Vakuum, bei Normaldruck unter Schutzgas oder bei Überdruck unter Schutzgas oberhalb der eutektischen Temperatur des Bindersystems.
2. Sintered hard metal shaped body according to claim 1, characterized in that the hard metal raw body is obtainable by
  • - Preparation of a powder mixture of tungsten carbide as the main component and a metal of the iron group of the PSE or an alloy formed therefrom in a proportion of at least 3% by mass and the cubic additional carbides from the elements of the 4a and 5a groups of the PSE, 0.1 to 8 Mass% of the powder mixture in the form of compounds from the system Me (4a-5a) -NCOB and / or their mixtures, ie of nitrides, carbonitrides, carboxynitrides, boron nitrides, boron nitrides of the 4a and 5a group elements and / or mixtures thereof .
  • - Production of moldings by pressing the powder mixture;
  • - Sintering of the compact under vacuum, at normal pressure under protective gas or at positive pressure under protective gas above the eutectic temperature of the binder system.
3. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemetall im wesentlichen aus Cobalt (Co) besteht.3. Sintered hard metal molded body according to claim 1 or 2, characterized in that the binder metal consists essentially of Cobalt (Co) exists. 4. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff dem Rohling durch Zugabe einer stickstoffhaltigen Hartstoffverbindung, bei­ spielsweise einer Nitrid- oder Carbonitridverbindung, zugeführt wird.4. Sintered hard metal molded body according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nitrogen to the blank by adding a nitrogenous hard compound, at  for example, a nitride or carbonitride compound becomes. 5. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall ein Hartmetall des Typs M1C-M2C-M3C . . . MxC . . . MyN/MyCN-Co ist.5. Sintered hard metal molded body according to claim 3 or 4, characterized in that the hard metal is a hard metal of the type M 1 CM 2 CM 3 C. . . M x C. . . M y N / M y CN-Co. 6. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Vakuum bei etwa 600 bis 1300°C erfolgt.6. Sintered hard metal shaped body according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thermal treatment in Vacuum occurs at about 600 to 1300 ° C. 7. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Vakuum in einem Zeitraum von bis zu etwa 150 Minuten erfolgt.7. Sintered hard metal molded body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thermal treatment in Vacuum occurs in a period of up to about 150 minutes. 8. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Vakuum in ei­ nem Zeitraum über 90 bis 120 Minuten erfolgt.8. Sintered hard metal molded body according to claim 7, characterized characterized in that the thermal treatment in vacuum in egg over a period of 90 to 120 minutes. 9. Gesinterter Hartmetall-Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartmetall-Formkörper zusätzlich mit einem verschleißmindernden Überzug versehen ist.9. Sintered hard metal molded body according to one of claims 1 to 8, characterized in that the hard metal molded body is also provided with a wear-reducing coating. 10. Verfahren zur Wiederherstellung einer binderreichen und/oder carbidarmen Oberflächenrandzone an einem gesinterten Hartmetall-Formkörper, dessen Oberflächenzone durch Nachschlei­ fen oder mechanische Endbearbeitung eines Rohlings wenigstens teilweise abgetragen worden ist, bei welchem der die binderrei­ che und/oder carbidarme Oberflächenrandzone nur noch teilweise aufweisende Hartmetall-Formkörper zur Wiederherstellung dieser Zone im gesamten Oberflächenbereich einer thermischen Behand­ lung im Vakuum unterzogen wird.10. Procedure to restore a binder rich and / or low-carbide surface edge zone on a sintered Tungsten carbide molded body, the surface zone by regrinding fen or mechanical finishing of a blank at least in which the binderrei surface area and / or low-carbide surface zone only partially having hard metal moldings to restore them Zone in the entire surface area of a thermal treatment is subjected to vacuum. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Vakuum bei einer Temperatur zwischen etwa 600 bis 1300°C erfolgt. 11. The method according to claim 10, characterized in that the thermal treatment in vacuum at a temperature between about 600 to 1300 ° C takes place.   12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Vakuum in einer Zeitspanne bis zu 150 Minuten erfolgt.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the thermal treatment in a vacuum up to to 150 minutes. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verfahren als Teilschritt in ein CVD-Be­ schichtungsverfahren integriert ist.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized ge indicates that the process as a sub-step in a CVD-Be layering process is integrated.
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