DE2005707A1 - Gesintertes Hartmetall - Google Patents

Gesintertes Hartmetall

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DE2005707A1 DE19702005707 DE2005707A DE2005707A1 DE 2005707 A1 DE2005707 A1 DE 2005707A1 DE 19702005707 DE19702005707 DE 19702005707 DE 2005707 A DE2005707 A DE 2005707A DE 2005707 A1 DE2005707 A1 DE 2005707A1
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Description

Rederiaktiebolaget Nordstjernan, Box 13, Nynäshamn, Schweden
Gesintertes Hartmetall
Diese Erfindung betrifft ein gesintertes Hartmetall, das Hartmetallkörner aufweist, die durch ein Bindemetall gebunden sind, und ein Verfahren su seiner Herstellung.
Die immer größeren Ansprüche an Konstruktions- und Hochtemperaturmaterialien in der modernen Technologie erfordern indirekt neue Hartmetalle zur Bearbeitung von diesen Materialtypen. Die Entwicklung geht in die Richtung auf härtere Hartmetalle, wobei aber die geringere Elastizität dieser Hartmetalle ein Problem ist. Es sind auch härtere Verschleißteile als die gegenwärtig verwendeten erwünscht. Es ist schon lange bekannt, daß mehrere sehr harte Metallverbindungen, wie Titankarbid, Titanborid und Wolframborid, nur mit sehr großer Schwierigkeit von einer elastischen Metallphase zur Anwendung
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in Hartmetallen gebunden werden können. Hartmetalle, die diese sehr harten Metallverbindungen enthalten, haben sich also als sehr spröde erwiesen und haben deshalb kein industrielles Interesse gefunden. Da diese harten Metallverbindungen oft sehr billig sind, ist es von großer Bedeutung, wenn sie und mehrere ähnliche Verbindungen als Bestandteile in Hartmetallen verwendet werden könnten.
Große Anstrengungen sind gemacht worden, um das Netzen und die Bindung der oben erwähnten harten Verbindungen durch Zusatz von verschiedenen Metallen zur Bindephase zu verbessern, Das zugesetzte Metall kann unter gewissen Bedingungen eine Mischkarbidschicht auf den festen Hartmaterialien während der Sinterung bilden. Dieses Verfahren gibt aber eine zu diffuse Oberflächenschicht auf dem Hartmaterial und die Bindung wird nicht nennenswert verbessert. Als einziges erfolgreiches Beispiel ist das System TiC-Ni(Mo) bekannt geworden, wo Molybdän oder Molybdänkarbide zum Nickelir.etall vor der Sinterung zugesetzt werden und wo das TiC-Pulver ganz frei von Molybdän ist. Es ist ferner bekannt, daß Molybdänmetall zu einem Hartmetallsystem, das TiC enthält, derart zugesetzt werden kann, daß das Mo-Metall vor der Sinterung auf den TiC-Kernen abgesetzt wird, was eine verbesserte Verteilung von Mo im System bedeutet. Dieses Verfahren gibt aber nur eine unbedeutende Verbesserung gegenüber < dem zuerst erwähnten Verfahren. Am wichtigsten ist zu beachten, wenn es sich um die bekannte Technik mit Metallzusätzen zur Bindephase handelt, daß, wenn das Hartmaterialpulver aus Boriden
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"~ 3
und Nitriden besteht, keine Karbide sich auf dessen Oberfläche bilden, wie oben diskutiert wurde, sondern stattdessen Mischboride bzw. -nitride, was schlechte Netzeigenschaften und. einen spröden gesinterten Hartmeial!körper zxiv FoI^e 'int -
Es hat sich gezeigt und ist teilweise durch Veröffentlichungen bekannt, daß ein kubisches Karbicl vom Type HeC, worir. Mb ein Metall von den Gruppen 4a und 5a im Periodischen System, d.h. TiC, ZrC, HfC, VC, NbC und TaC, bedeutet, /on flüssigen Metallen der Eisengruppe, cUh.j Fb, :.:o uviä l\xt schlecht genetzt wird. Das Netzen der Karb.*:·? IAi-:':, mic. damit die Bindung mit Eisenmetallen können aber er he': lieh verbessert werden, wenn der Kohlenstoffgehalt ins r'"""Hr^itMtsfcsr-siche reduziert wird, dessen untere Grenze iß ^li-a-siva.". . tv l-i^' ... lisqt. Karbide vom Type Me2C, worin Me ein Metall ■■:,. < ,„ ώ,.'uptVa 5e bedeutet, werden auch besser als die angegebeKüü Karbide vom Type MeC genetzt. Karbide der Metalle in der Gruppe 6a werden auch von den Metallen der Eisengruppe genetzt. Es hat sich auch gezeigt, daß Karbide besser als beispielsweise Boride und Nitride genetzt werden.
Es hat sich gezeigt, daß die Härte als eine Funktion des Kohlenstoffgehalts bei Karbiden der Metalle der Gruppen 4a und 5a sehr eigenartig auftritt. Die Karte wird mit vermindertem Kohlenstoffgehalt für Karbide in der Gruppe 4a, d.h. für TiC, ZrC und HfC und für VC kräftig reduziert, während die Härte mit immer kleineren Kohlenstoffgehalt für NbC und TaC erhöht wird. Die Änderungen der Härte mit dem Kohlenstoffgehalt ist
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sehr ausgeprägt bei allen Karbiden. In der folgenden Tabelle werden die Härten angegeben, die als Vickershärte und mit 50 g Gewicht gemessen sind.
. 1400 kp/rom
3000 " 1400 "
32O° " ' 300° "
200° " 3000 "
1800 "
Mit der vorliegenden Erfindung wird jetzt ein feinkörniges Material hervorgebracht, worin die angegebenen harten Metallverbindungen, TiC, TiB-, WB, TiN etc, enthalten sind und das zur Herstellung von gesinterten Körnern, vorzugsweise. Hartmetall geeignet ist, wobei die Körner vorzugsweise in einer elastischen Bindemittelphase gebunden werden. Dieses Bindemittel besteht gewöhnlich und vorzugsweise aus einem oder mehreren der Metalle der achten Gruppe, z.B. Fe, Co, Ni. Der erhaltene Hartmetall-
TaC, /O
TaC0 ,8
NbC1
NbC0 ,75
vco, 88
vco. 75
TiC1 /0
TiC0 ,6
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körper wird hierdurch sehr hart und besitzt große Dauerfestigkeit und Elastizität.
Das vorliegende'neue Hartmetall wird dadurch gekennzeichnet, daß es über eine Bindephase hinaus zum Teil aus einem feinkörnigen Material besteht, worin im wesentlichen jedes Korn aus einem Kern aus Karbid oder aus einem oder mehreren Metallen der Gruppe 4 a (Ti, Zr, Hf) oder 5a (V, Nb, Ta) im Periodischen Systeme und/oder einem Borid und/oder Nitrid von einem oder mehreren Metallen der Gruppe 4a, 5a oder 6a (Cr, Mo, W) im Periodischen Systeme besteht, wobei dieser Kern schon vor der Sinterung mit einer am Kern hart gebundenen Schicht überzogen worden ist, die aus mindestens einem Karbid der Metalle V, Nb, Ta, Cr, Mo und W besteht, wobei, wenn das Karbid in der überzogenen Schicht kubische Kristallstruktur der Formel MeC hat, worin Me ein Metall der Gruppe 5a, d.h. V, Nb, Ta bedeutet, χ für eine Zahl steht, die kleiner als 1 ist, vorzugsweise von 0,05 bis auf die Zahl, die von der Phasengrenze der MeC-Phase mit dem kleinsten Kohlenstoffgehalt gegeben wird, welche Grenze abhängig von der Metallwahl und der Temperatur gewöhnlich bei ungefähr 0,7 liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein Kern, der aus sehr harten, gewöhnlicherweise schwer gebundenen Metallverbindungen besteht, mit einer dünnen Schicht belegt, die am Kern hart gebunden ist und die leicht mit den Metallen der Eisengruppe gebunden werden kann. Diese Schicht darf auch
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nicht in einem großen Temperaturintervall in nachteiliger Weise mit dem Material im Kern oder mit der aktuellen Bindemittelphase reagieren, die gewöhnlich aus einem Metall der Eisengruppe besteht (Fe, Co, Ni).
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Hartmetallen wird dadurch gekennzeichnet, daß das im Hartmetall enthaltene schichtüberzogene Pulver dadurch hergestellt wird, daß ein Pulver des Kernmaterials mit gewünschter Partikelgröße in einer Atmosphäre, die gegebenenfalls Kohlenwasserstoff oder Wasserstoffgas enthält, in Kontakt-mit einem oder mehreren Halogeniden der Metalle V, Nb, Ta, Cr, Mo und W in Gasform zur Ausscheidung von Metallkarbid auf den Partikeln des Kernmaterials gebracht wird. Diese Pulverherstellung kann auch in zwei Stufen durchgeführt werden, wobei im wesentlichen reines Metall in der ersten Stufe gefällt wird und wobei das gefällte Metall in der zweiten Stufe karburiert wird.
Bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung des im Hartmetall enthaltenen schichtüberzogenen Pulvers wird ein Metallhalogenid in flüssiger Form oder Gasform mit dem Kern des Hartmaterialpulvers unter solchen Verhältnissen in Kontakt gebracht, daß das gewünschte Metallkarbid eine Schicht auf dem Kern bilden wird. Wenn Karbidkerne verwendet werden , kann dieser Kontakt mit dem Halogenid derart hergestellt werden, daß eine Austauschreaktion eintritt, z.B. 5TiC + 4WC1,.—►■
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5TiCl. + 4WC + C. Da die Hartmaterialkerne aus Boriden
und Nitriden bestehen, muß eine Atmosphäre, die Kohlenwasserstoff und vorzugsweise Wasserstoff enthält, verwendet werden. Die Dicke der Schicht kann von einigen Zehntel/Ίη bis auf mehrere/'m dadurch variiert werden, daB die Temperatur, das Verhältnis zwischen Halogenid und gegebenenfalls Reduktionsmittel, z.B, Kohlenwasserstoff wie Methan, Korngröße des Kerns und Reaktionszeit variiert'werden.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren ist es z.B. möglich, Titankarbidkörner (TiC) mit einem Durchmesser von rund 1 z/m mit einer 0,01 - 0,1 dicken Schicht von reinem WC zu belegen. Alle passenden Arten von Schichten, z.B. WC, Mo-C, Cr-C2, Ta v c x/
Nb C und VC, worin y « 1 oder 2 und χ = 1 ist, können vory χ y χ
teilhafterweise dadurch erreicht werden, daß das entsprechende Metallhalogenid gegebenenfalls zusammen mit Wasserstoff und/ oder geeignetem Kohlenwasserstoff verwendet wird. Es ist auch möglich, die Ausscheidung der Schicht auf dem Kern in zwei Stufen durchzuführen, wobei im wesentlichen reines Metall in der ersten Stufe gefällt wird und das Metall danach in einer zweiten Stufe karSuriert wird.Die Karburierung wird hierbei vorzugsweise mit Kohlenwasserstoffen ausgeführt, und die Temperatur kann beispielsweise ungefähr 1000° C sein. Diese Behandlung in Stufen ist besonders geeignet, wenn eine unterstöehiometrische Karbidschicht gewünscht wird.
Die Sinterung von den belegten Körnern mit einem Bindemittel wird bei erhöhter Temperatur und Atmosphärendruck, vorzügs-
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weise jedoch bei erhöhtem Druck,durchgeführt. Die Sintertemperatur ist so gewählt, daß das Bindemetall oder sein Eutektikum mit dem angrenzenden Hartmetall in flüssiger Phase vorliegt. Es ist eine fachmännische Maßnahme, diese Sinterung durchzuführen und die richtige Temperatur sowie Druckverhältnisse zu erwählen.
Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.
Ein sehr harter, gewöhnlicherweise schwer gebundener Kern von TiC ist mit einer dünnen Schicht von Karbiden der Gruppe 5a beispielsweise NbC oder TaC belegt, wobei χ < 1,0 aber
Jv «v
optimal £££ 0,75 - 0,85 ist. Das Korn ist dann durchaus sehr
2 hart und weist eine Vickershärte von HV .> 3000 kp/mm auf. Es kann aber leicht von Co, Ni oder Fe gebunden werden. Die Hartmetallphase liegt in diesem System als kantige Körner nach der Sintierung vor. Das Schichtmaterial kann auch aus V2C, Nb2C oder Ta3C bestehen.
| In einer anderen Ausführungsform ist das sehr harte Korn von TiC mit einer Schicht von Wolfram, Molybdän oder Chromkarbid der Gruppe 6a belegt. Das Korn ist auch hier sehr hart, obgleich Wolfram, Molybdän, bzw. das Chromkarbid etwas weniger hart als TiC sind. Das Korn kann leicht mit Co, Ni oder Fe gebunden werden. Die Hartmetallphase liegt in diesem System als etwa abgerundete Körner nach der Sinterung vor.
Die Körner von TiC als Kern in diesen Ausführungsformen kön-
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nen auch durch andere harte Metallverbindungen wie TiB,, WB, TiN ersetzt werden.
Wenn die Schicht aus TaCQ „ besteht, reagiert diese nicht mit den Körnern von TiC, und die Diffusion ist auch mäßig. Die Schicht von TaC, Q, die von TiC an der Oberfläche gut gebunden
0,0
wird, wird auch gut von Nickelmetall genetzt, und eine feinkörnige Legierung wird nach der Sinterung bei 1450° C erhalten. Der erhaltene gesinterte Körper weist eine Vickershärte
HV3 bis auf 1600 kp/mm auf,; wenn das Bindemittelmetall weniger als 30 Gewichtsprozent ausmacht. Die Biegefestigkeit
2
liegt über 250 kp/mm und ist also sehr gut im Vergleich zu klassischem, sehr elastischem aber weniger hartem zementiertem Karbid aus WC-Co, das eine Biegefestigkeit von ungefähr
2 2
250 kp/mm und eine Vickershärte HV3 von rund 1300 kp/mm aufweist.
Es hat sich auch gezeigt, daß Schichten von WC nicht mit Körnern von TiC in nachteiliger Weise reagieren und daß die Diffusion auch verhältnismäßig gering ist, weshalb eine erhaltene Schicht von WC auch bei hohen Temperaturen, z.B. ungefähr 1200° C, dünn und wohl definiert ist. Solche Temperaturen können beispielsweise beim Drehen erhalten werden. Dies ist mit Hilfe einer Mikrosonde näher studiert worden. Die Schicht von WC wird auch sehr gut an den Oberflächen vom Titankarbidkorn gebunden und die Schicht von WC kann der Reihenfolge nach von einer elastischen Kobaltphase durch Sin-
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terung bei ungefähr 1400° C leicht gebunden werden. Die erhaltene Hartmetallegierung hat große Härte, große Biegefestigkeit und große Dauerfestigkeit. In einem Hartmetallkörper mit der Zusammensetzung 60 Gewichtsprozent TiC, 10 Gewichtsprozent WC und 30 Gewichtsprozent Co wurden eine Vickershärte HV3 von ä*1600 kp/mm und eine Biegefestigkeit von beinahe 300 kp/mm erhalten. Das Titankarbid kommt hierbei als etwas abgerundete .Körner vor. Diese Werte sollten mit dem bekannten Systeme von 87 Gewichtsprozent WC und 13 Gewichtsprozent Co verglichen werden, das eine Vickershärte HV3 von ungefähr 1200
2 2
kp/mm und eine Biegefestigkeit von ungefähr 250 kp/mm aufweist. Die Karbidkorngröße ist hierbei in beiden Systemen weniger als 3 yi/m .
Im Rahmen der Erfindung liegen auch gesinterte Körper, worin die Bindephasen aus Legierungen besteht, welche andere Elemente enthalten als solche der achten Gruppe. Bindephasen von legiertem oder unlegiertem Stahl können verwendet werden, wenn ^ das Netzen und die Bindung gegenüber dem Kernmaterial auch in diesen Fällen von der aufgetragenen Schicht verbessert werden. Solche stahlgebundenen, gesinterten Körper werden u.a. als Ver schleißteile verwendet.
Gesinterte Körper, die auch andere netzbare Karbide als die oben beschriebenen enthalten, liegen auch im Rahmen der Erfindung. Ein Teil des Hartmetalls des gesinterten Körpers kann also z.B. WC, Mo2C, Cr3C- oder ein gemischtes Karbid des Types WC/TiC sein.
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- li -
Während die Erfindung im Hinblick auf die Herstellung von gesinterten Hartmetallkörpern von normal schwer netzenden Metallkörnern oder Partikeln beschrieben worden ist, ist noch hervorzuheben, daB die Vorteile der Erfindung auch bei der Herstellung von Hartmetal!verbindungen ausgenutzt werden können, worin ein Teil der belegten Körner oder Partikeln durch feuerfeste Metallkarbidkörner oder Partikeln ersetzt werden kann, die durch Metalle der Eisengruppe und deren Legierungen genetzt werden können. Beispiele für netzbare Karbide, die mit den belegten Hartmetallkörnern bei der Herstellung von gesinterten Hartmetallverbindungen gemischt werden können, sind WC, Mo2C, Dr-C-, gemischte Kristalle von mindestens zwei Karbiden davon sowie u.a. gemischte Kristalle (z.B. eine feste Lösung) des Systems WC-TiC. Die Menge der netzbaren feuerfesten Metallkarbide, die mit einigen von den belegten Hartmetallkörnern gemischt und dadurch ersetzt werden können, liegt im Bereich von O bis zum 10-fachen der Menge der vorliegenden, belegten Körner.
Im großen und ganzen kann die Gesamtmenge der harten Metallpartikel in der gesinterten Hartmetallverbindung im Bereich von ungefähr 30 zu 96 Gewichtsprozent liegen, wobei das Bindemetall der Eisengruppe ungefähr 70 zu 4 Gewichtsprozent beträgt. Vorteilhafterweise kann der gesinterte Körper in "seinen bevorzugten AusfUhrungsformen im Bereich von ungefähr 50 zu 95 Gewichtsprozent der Hartmetallpartikel liegen, wobei das Bindemetall ungefähr 50 zu 5 Gewichtsprozent betragen kann.
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Das Bindemetall besteht aus Eisen, Nickel und Kobalt sowie Eisenbasis-, Nickelbasis- und Kobaltbasis-Legierungen. Ein Beispiel für eine Eisen-Basis-Legierung ist ein Stahl, der 5% Cr, 5% Mo, 0,5 %C und der Rest im wesentlichen Eisen enthält. Eine Nickelbasis-Legierung ist eine, die aus 5 % Cr, 5%Mo,0,l%C und deren Rest im wesentlichen aus Nickel besteht. Ein Beispiel für eine Kobaltbasis-Legieruhg ist eine Verbindung mit hohem Chromgehalt, die aus 20 % Cr, 5 % W, 1 % C besteht, wobei der Rest im wesentlichen Kobalt ist. Es ist zu erkennen, daß eine große Vielfalt von Legierungen auf der Grundlage von Eisen, Nickel und/oder Kobalt als Bindemetall verwendet werden kann.
Beispiel 1
Auf 1 kg TiC-Pulver, Korngröße <? 3/C/ m, ließ man WCl, in Gasform bei 950° C während einer Stunde einwirken, Die Analyse zeigte, daß das TiC-Pulver etwas mehr als 9 Gewichtsprozent W enthielt. Das Pulver wurde in einem Wasserstoffgas bei 1350° C während einer halben Stunde behandelt, und danach wurde das Pulver wieder analysiert. Nur TiC und WC-Phasen konnten in den Röntgenraessungen nach dem Guinier-Hägg-Verfahren entdeckt werden. Das belegte TiC-Pulver wurde danach während 40 Stunden in einer Trommelmühle zusammen mit 30 Gewichtsprozent Co und 2 Gewichtsprozent Wachs gemischt. Nach dem Pressen wurden eine Versinterung bei 900° C während einer Stunde in Wasserstoffgas und die Endsinterung bei 1420° C während einer und einer halben Stunde unter Vakuum ausgeführt. Bei den gesinterten Körpern
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(zwanzig) wurden die Biegefestigkeit gemäß schwedischem Standard SIS 112 618, die Porosität gemäß ASTM B 276-54, die Vikkershärte unter Anwendung einer Last von 3 kp und die MikroStruktur bei 1500-facher Vergrößerung geprüft.
Alle Prüfungen wurden zum Vergleich auch an einem Standardkörper von TiC-30 % Co durchgeführt, welcher auch gemäß dem oben erwähnten Schema behandelt worden war. Die Verbreitung der WC-Schicht wurde im ei, seinen in einer Mikrosonde studiert und die Schicht erwies sie1 als wohl abgegrenzt und dünn.
Ergebnisse nor es TiC belegtes TiC
TiC ,0 % Co TiC (IO % WC)-30% Co
Biegefestigkeit 129 kp/mm2 284 + 19 kp/mm2
Porosität große Poren A2
B4
Härte HV schwer zu messen 1598 kp/mm
Mikrostruktur grobe TiC-Körner feinkörniges TiC
oft mehr als 15^ weniger als
Beispiel 2
1 kg von TiC-Pulver, Größe durchschnittlich 3 /i ·, wurde mit 9 % W-Pulver, 30 % Co-Pulver und 2 % Wachs gemischt, und dann in einer Trommelmühle während 50 Stunden gemischt. Pressen, VorSinterung und Sinterung wurden gemäß Beispiel 1 ausgeführt. Die WC-Schicht wird während der Sinterung gebildet und erscheint
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ganz diffus im Vergleich zu Beispiel 1, wo die WC-Schicht direkt auf dem Korn vor der Sinterung gebildet wird. Nur eine unbedeutende Verbesserung der Eigenschaften wurde im Vergleich zum TiC-30 %-System erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind folgende:
Tabelle 2
Biegefestigkeit 160 - 21 kp/mm2
Porosität A3
Härte 1315 kp/mm2
MikroStruktur
1500 χ Vergrößerung TiC, 6 - IyU
Wenn man das gemäß dem Stand der Technik ausgeführte Beispiel 2 mit dem gemäß der Erfindung ausgeführten Beispiel 1 vergleicht, sieht man, daß in Beispiel 1 die Biegefestigkeit um 124 kp/mm höher, d.h. 1,7 mal besser ist, die Härte um 283 Härteeinheiten größer und die äußerste Korngröße viel kleiner (mindestens 38 % kleiner) ist.
Beispiel 3
Auf 1 kg WB-Pulver, Korngröße durchschnittlich 3^m, ließ man gasförmiges TaCl5 und CH4 bei 950° C während ungefähr einer Stunde einwirken. Die Analyse zeigte, daß das WB-Pulver ungefähr 6% Ta enthielt. Das Pulver wurde bei ungefähr 1350° in Wasserstoff während einer halben Stunde behandelt, wonach WB und TaC-Phasen durch Anwendung von Röntgen- und Mikrosonden-
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analysen entdeckt wurden. Das belegte WB-PuIver wurde während 50 Stunden in einer Trommelmühle mit 10 % Ni und 2 % Wachs gemischt. Ein Körper wirde wie im Beispiel 1 hergestellt, und der Körper wurde dann bei 900° C in Wasserstoff während ungefähr einer Stunde vorgesintert und schließlich bei ungefähr 1450° C während ungefähr 1 bis 1 1/2 Stunden in Vakuum gesintert. Der gesinterte Körper wurde im Vergleich zu einem Standardkörper, der WB-IO % Ni enthielt, wie im Beispiel 1 geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind folgende:
Tabelle 3
Zusammensetzung Biegefestigkeit Porosität Härte
MikroStruktur bei 150Ox
nicht belegtes WB
WB - 10 % Ni
belegtes WB
WB (TaC 6 %) - 10 % Ni
114 - 34 kp/mm2 246 - 18 kp/,
mm
B4
(Grobe Körner)
schwer zu messen
Grobe WB-Körner,
im allgemeinen
mehr als 15/1
Ά2
1670 kp/min
Feinkörniges WB im allgemeinen weniger als AjU
Der TaC-Belag auf dem WB-Kern entsprach der Formel MeC mit χ kleiner als 1, und zwar ungefähr 0,75 bis 0,85.
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Claims (9)

Patentansprüche
1.) Gesintertes Hartmetall, das Hartmetallkörner aufweist, die durch ein Bindemetall gebunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß es Hartmetallkörner mit einem Kern aufweist, der aus einem Karbid von einem oder mehreren Metallen der Gruppe 4a oder 5a des Periodischen Systems und/oder aus Nitriden und Boriden von einem oder mehreren Metallen der Gruppe 4a, 5a oder 6a des Periodischen Systems besteht und der schon vor der Sinterung mit einer Schicht belegt ist, die am Kern hart gebunden ist und aus mindestens einem Karbid von V, Nb, Ta, Cr, Mo und W besteht, wobei die Karbide von V, Nb und Ta die allgemeinen Formeln Me2C oder MeC haben, wobei die Verbindung MeC eine kubische Struktur hat und χ kleiner als 1 ist.
2.) Gesintertes Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß χ der Formel MeC im Bereich von ungefähr 0,85 bis zu der Zahl liegt, die von der Phasengrenze des kubischen Karbids gegeben wird, das den kleinsten Kohlenstoffgehalt hat.
3.) Gesintertes Hartmetall nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß χ der Formel MeC im Bereich von
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ungefähr 0,70 bis 0,85, vorzugsweise bei ungefähr 0,75 liegt.
4.) Gesintertes Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtanteil des Bindemetalls im Bereich von ungefähr 4 % bis ungefähr 70 %, vorzugsweise bei 5 - 50 % liegt.
5.) Gesintertes Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemetall aus Fe, Ni, Co und Fe-Basis-, Ni-Basis- und Co-Basis-Legierungen besteht.
6.) Gesintertes Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallkörner andere Metallkarbidkörner enthalten, die durch das Bindemetall genetzt werden können, um einen Teil der belegten Körner zu ersetzen.
7.) Verfahren zur Herstellung von gesintertem Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver vom Kernmaterial, das aus einem Karbid eines oder mehrerer Metalle der Gruppe 4a und 5a des Periodischen Systems und/oder Nitriden und Boriden eines oder mehrerer Metalle der Gruppe 4a, 5a und 6a des Periodischen Systems besteht und die gewünschte Partikelgröße hat, in Kontakt mit einem oder mehreren Halogeniden der Metalle V, Nb1. Ta, Cr, Mo und W gebracht wird, um Metallkarbide auf die Körner
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des Kernmaterials abzusetzen, wonach die Körner, die mit Metallkarbid belegt sind, zusammen mit dem Bindemetall und wahlweise mit anderen harten Metallverbindungen gesintert werden.
8.) Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einem Halogenid in gasförmigem Zustand in einer reduzierenden Atmosphäre stattfindet, die vorzugsweise Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoff umfaßt.
9.) Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Belegen des Kernmaterials in zwei Stufen erfolgt, wobei die erste Stufe in einer reduzierten Atmosphäre ausgeführt wird, die vorzugsweise Wasserstoffgas enthält, um reines Metall abzusetzen und in der zweiten Stufe das abgesetzte Metall karburiert wird.
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DE2005707A 1969-02-07 1970-02-07 Hartstoffpulver zur Herstellung von metallgebundenen Hartstofflegierungen Expired DE2005707C3 (de)

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DE (1) DE2005707C3 (de)
FI (1) FI48575C (de)
FR (1) FR2034038A5 (de)
GB (1) GB1264093A (de)
NL (1) NL7001753A (de)
SE (1) SE329799B (de)
SU (1) SU455520A3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4671405A1 (de) 2024-06-28 2025-12-31 Droigk Formenbau GmbH Chrom-kohlenstoff-eisen-hartlegierung

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE32110E (en) * 1971-05-26 1986-04-15 General Electric Co. Aluminum oxide coated cemented carbide product
CH540990A (fr) * 1971-07-07 1973-08-31 Battelle Memorial Institute Procédé pour augmenter la résistance à l'usure de la surface d'un outil de coupe
DE2420768A1 (de) * 1973-06-18 1975-01-09 Teledyne Ind Karbonitridlegierungen fuer schneidwerkzeuge und verschleissteile
US3981062A (en) * 1973-10-01 1976-09-21 Ford Motor Company Apex seal composition for rotary engines
US4011051A (en) * 1974-05-02 1977-03-08 Caterpillar Tractor Co. Composite wear-resistant alloy, and tools from same
JPS5171809A (en) * 1974-12-19 1976-06-22 Ngk Spark Plug Co Chitsukachitankishoketsugokinno seizoho
JPS589137B2 (ja) * 1975-02-14 1983-02-19 ダイジエツトコウギヨウ カブシキガイシヤ 切削用超硬合金
US3990860A (en) * 1975-11-20 1976-11-09 Nasa High temperature oxidation resistant cermet compositions
GB1574007A (en) * 1975-12-24 1980-09-03 Johnson Matthey Co Ltd Cermets
US4120719A (en) * 1976-12-06 1978-10-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cemented carbonitride alloys containing tantalum
JPS5420909A (en) * 1977-07-17 1979-02-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of apparatus for sintering supper hard alloy
US4150984A (en) * 1977-09-15 1979-04-24 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Tungsten carbide-base sintered alloys and method for production thereof
JPS6039739B2 (ja) * 1979-01-13 1985-09-07 日本特殊陶業株式会社 高密度立方晶窒化硼素焼結体
US4403015A (en) * 1979-10-06 1983-09-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Compound sintered compact for use in a tool and the method for producing the same
US4330333A (en) * 1980-08-29 1982-05-18 The Valeron Corporation High titanium nitride cutting material
JPS61195951A (ja) * 1985-02-26 1986-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 高靭性超硬合金
US4698266A (en) * 1985-11-18 1987-10-06 Gte Laboratories Incorporated Coated cemented carbide tool for steel roughing applications and methods for machining
US4708037A (en) * 1985-11-18 1987-11-24 Gte Laboratories Incorporated Coated cemented carbide tool for steel roughing applications and methods for machining
US4988564A (en) * 1986-08-25 1991-01-29 Gte Laboratories Incorporated Metal carbide, nitride, or carbonitride whiskers coated with metal carbides, nitrides, carbonitrides, or oxides
US4900525A (en) * 1986-08-25 1990-02-13 Gte Laboratories Incorporated Chemical vapor deposition reactor for producing metal carbide or nitride whiskers
US4756791A (en) * 1986-08-25 1988-07-12 Gte Laboratories Incorporated Chemical vapor deposition process for producing metal carbide or nitride whiskers
US4810530A (en) * 1986-08-25 1989-03-07 Gte Laboratories Incorporated Method of coating metal carbide nitride, and carbonitride whiskers with metal carbides, nitrides, carbonitrides, or oxides
US5178908A (en) * 1988-01-11 1993-01-12 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for coating carbonized material with metal
JP2706502B2 (ja) * 1989-01-13 1998-01-28 日本特殊陶業株式会社 工具用サーメット
JPH05209247A (ja) * 1991-09-21 1993-08-20 Hitachi Metals Ltd サーメット合金及びその製造方法
EA002903B1 (ru) * 1997-05-13 2002-10-31 Ричард Эдмунд Тос Твердые порошки с жестким покрытием и агломерированные изделия из них
US20040052984A1 (en) * 1997-05-13 2004-03-18 Toth Richard E. Apparatus and method of treating fine powders
US7175687B2 (en) * 2003-05-20 2007-02-13 Exxonmobil Research And Engineering Company Advanced erosion-corrosion resistant boride cermets
US7175686B2 (en) * 2003-05-20 2007-02-13 Exxonmobil Research And Engineering Company Erosion-corrosion resistant nitride cermets
US7074253B2 (en) * 2003-05-20 2006-07-11 Exxonmobil Research And Engineering Company Advanced erosion resistant carbide cermets with superior high temperature corrosion resistance
AU2004321077B2 (en) * 2004-06-10 2011-06-23 Allomet Corporation Method for consolidating tough coated hard powders
US7731776B2 (en) * 2005-12-02 2010-06-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Bimodal and multimodal dense boride cermets with superior erosion performance
CA2705769A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Bimodal and multimodal dense boride cermets with low melting point binder
JP6257896B2 (ja) * 2009-08-04 2018-01-10 アロメット コーポレイション 高靭性マトリックス材料中の固結された高靭性被覆硬質粒子
IT1396884B1 (it) * 2009-12-15 2012-12-20 Nuovo Pignone Spa Inserti in carburo di tungsteno e metodo
US8778259B2 (en) 2011-05-25 2014-07-15 Gerhard B. Beckmann Self-renewing cutting surface, tool and method for making same using powder metallurgy and densification techniques
JP5807850B2 (ja) 2013-06-10 2015-11-10 住友電気工業株式会社 サーメット、サーメットの製造方法、および切削工具
JP5807851B1 (ja) * 2014-04-10 2015-11-10 住友電気工業株式会社 サーメット、および切削工具
CN112551528B (zh) * 2020-12-03 2022-09-16 吉林大学 一种用于催化材料的多面体过渡金属碳化物颗粒的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4671405A1 (de) 2024-06-28 2025-12-31 Droigk Formenbau GmbH Chrom-kohlenstoff-eisen-hartlegierung

Also Published As

Publication number Publication date
SE329799B (de) 1970-10-19
FI48575B (de) 1974-07-31
AT303405B (de) 1972-11-27
GB1264093A (de) 1972-02-16
FR2034038A5 (de) 1970-12-04
DE2005707C3 (de) 1973-12-20
JPS5020933B1 (de) 1975-07-18
NL7001753A (de) 1970-08-11
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DE2005707B2 (de) 1973-05-30
US3752655A (en) 1973-08-14
SU455520A3 (ru) 1974-12-30

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