DE2218228A1 - Abriebbeständige Masse und Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands daraus - Google Patents

Abriebbeständige Masse und Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands daraus

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Robert Kenneth Heidelberg; McKinnon Neil Alexander Noth Balwyn; Williams Lloyd Stuart Toorak; Vic. Stringer (Australien)
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Description

Patentanwalt Patentanwälte
Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel
D-757 Boden-Baden Balg Dipl.-I ng. Ralf M. Kern
JSSTi, ■ Dr- rer. nat. Lothar Feller T*!egr.-Adr.:illlp«>ldBa<iM4edM ^"*? ΜϋησίβΠ 90
Eduard-Schmld-Sfr. 2 -j Tel.: (0811) 663197
Τ·Ι·β«·.-ΑΛ.:Ε!ΙΙρ·οΜΜΟη*·η
Commonwealth Scientific T#l*x: οοΓ-ϊο
ana Industrial j-iesearcli
Organization
Campbell, Australien ·
, Ak. APR.
Abriebbeständifie Hasse und Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands daraus
Die Erfindung betrifft abriebbeständige Massen sowie die daraus hergestellten Gegenstände· Die abriebbeständigen Hassen gemäß der Erfindung finden speziell Verwendung bei Düsen für den Ausstoß von Hochgesclnvindigkeitsströmen aus oder mit schleifenden Stoffen, beispielsweise von schleifende Teilchen mit sich führenden Gasströmen, wie sie beim Sandstrahlen oder ähnlichen Verfahren verwendet v/erden· Außerdem eignen sich diese Massen für Schleifscheiben, Schleifscheiben-Abziehstäbe, Fadenführungen und dgl.
Genauer gesagt, schafft die Erfindung eine abriebbeständige Masse, deren Besonderheit darin besteht, daß sie ZfO bis 60 Vol.-jö Borkarbid in Teilchenform, dispergiert in einer Matrix aus Molybdändisilicid, enthält.
Die bevorzugten Massen gernäß der Erfindung enthalten 48 bis 58 Vole-$ Borkarbid» Die Größe der Borkarbidteilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 0,063 bis 0,03 mm (200 bis Zj-OO mesh BSS).
-Z-
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JSs ist bekannt, abriebbeständige Materialien dadurch herzustellen, daß ein hartes Material in eine Matrix aus einen weicheren Material, beispielsweise kobaltgebundenem tfolframkarbid, eingebettet wird, Ebenso ist es bekannt, daß Borkarbid ein hartes Material mit hoher Abriebfestigkeit ist und daher zwecks Herstellung von abriebbeständigen Gegenstiinden in geeignete Trägermassen eingebracht werden kann. Erfindungsgemäß hat es sich jedoch herausgestellt, daß es zur Herstellung eines Produkts mit maximaler Abriebbestän digkeit wichtig ist, das richtige Matrixmaterial zu wählen und sicherzustellen, daß die beiden Substanzen in bestimmten Mengenverhältnissen vorhanden sind· Eigene Versuche haben ergeben, daß Molybdändisilicid das vorteilhafteste Matrixmaterial sowohl - wie noch näher erläutert werden wird — vom Herstellungsstandpunkt als auch für die Fertigung eines Gegenstands ist, welcher größten Vorteil aus den Abriebsbeständigkeits-Eigenschaften von Borkarbid zieht. Der Grad der Abriebbeständigkeit eines solchen Gegenstands hängt weitgehend von den Mengenanteilen der vorhandenen Bestandteile ab j genauer gesagt, sind Gegenstände mit weniger als ifO# oder mehr als 60% Borkarbid nicht so günstig wie Gegenstände, welche die oben angegebenen Mengenanteile an Borkarbid enthalten.
Die abriebbeständige Masse gemäß der Erfindung kann nach einem beliebigen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Gemisch aus Borkarbid und Molybdändisilicid in zerkleinertem oder pulverförmigem Zustand "heißverpreßt", d.h. unter Hitze und Druck in die gewünschte Form gebracht werden, Zwecks Gewährleistung, daß das Mischmaterial maximale mechanische Festigkeit und Abriebbeständigkeit besitzt, wird es vorzugsweise nach dem "Reaktionspreß"-Verfahren gemäß australischer Patentschrift 2.lfl 1+95 und US-PS 3 353 y^jl+ hergestellt. Bei diesem Verfahren wird zerkleinertes Borkar-
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bid mit den feinverteilten Grundbestandteilen von Molybdändisilicid vermischt und danach das Gemisch in eine Form der gewünschten Gestalt eingebracht,we Sodann wird das in der Form befindliche Gemisch unter Druck gesetzt und gleichzeitig bis zu einem Punkt erwärmt, an dem eine schnelle Reaktion zwischen dem Molybdän und dem Silicium auftritt· Während der Reaktion tritt eine Volumenverkleinerung des Gemisches auf, wobei es wichtig ist, zu gewährleisten, daß während dieses Vorgangs ein gleichmäßiger Druck auf das Gemisch aufrechterhalten wird.
Im allgemeinen ist es vorteilhaft, daß Molybdän und Silicium in den für die Bildung von HoSi2 erforderlichen stöchiometrischen I-Iengenanteilen vorliegen. Es können aber auch andere Mengenverhältnisse als das stöchiometrische angewandt. werden.
In weiterer Ausgestaltung schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines abriebbeständigen Gegenstands, bei dem ein Gemisch aus ί\0 bis 60 Vol.-τό Borkarbid und im übrigen feinverteiltem Molybdän und Silicium gebildet und dieses dann in einer Form //arme und Druck ausgesetzt wird, so daß sich Holybdändisilicid in situ bildet und ein Formkörper 1 rgestellt wird.
Bevorzugte .üeaktionsbedingungen sind eine Temperatur von bis 16^00C und ein Druck von mindestens l\22. kg/cm . Der Höchstdruck ist nur durch die 3ruchfestigkeit des für das Gesenk verwendeten uraphitmaterials begrenzt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. ■
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- Z1. -
Beispiel 1
uline Luftrohr-Spitze zur Verwendung; in einer i?'lotationszelle für die Behandlung von Blei-Zink-irzen wurde dadurch hergestellt, daß 58 Yo1.-;j Borkarbid (B G) einer Teilchengröße von etwa 0,OZf mm (320 mesh BoS) mit Ho und Si in den für die MoSip-Üildung nötigen Gtöchiometrischen Mengenverhältnissen vermischt wurden,, Das Gemisch wurde in eine entsprechend aus gebildete Preßform eingebracht und Zf5 mi-ft lang unter einem Pressenkolben-Druck von 562 kg/cm auf 165O0C erwärmt. Luftrohr-Spitzen dieser Art sind im .betrieb einem erheblichen Verschleiß infolge der Schleif- oder Scheuerwirkung der Brzteilchen in der umgebenden Flüssigkeit ausgesetzt. Die auf oben beschriebene v/eise hergestellte Spitze, d.lu Hundstück, zeigte im Vergleich zu solchen aus herkömmlichen V/erkstoffen überlegene Abriebbeständigkeit.
Beispiel 2
Gruß- oder Sandstrahldüse wurde dadurch hergestellt, daß 5o VoI,-/o B, C jeweils zur Hälfte mit Teilchengröße von 0,OZf ram (320 mesh BSS) und etwa 0,025 nun (5OO mesh BSS) mit Ho und Si in den für die HoSi2-BiIdUHg erforderlichen Hengenanteilen vermischt wurden, worauf das Genisch bei einem Druck
von 562 kg/cm in einer entsprechend ausgebildeten 1-reßforn verpreßt und Zf5 min lang auf 165O°C erwärmt wurde, während es unter Druck stanci,
Beispiel 3.
iiach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 wurde eine Grußblaadüse unter Verwendung von 5Zf Vol*-/o B, C einer Teilchengröße von 0,12? mm (100 mesh BSS) bei einer Temperatur von 1500°C hergestellt·
209844/1176 8A0OR,G,NAL
Beispiel /+
i.acli dem Verfahren gemäß Beispiel 2 wurde eine Grußblasdüse unter Verwendung von ^b \ΖΌ1,-;'ό B, C einer Teilchengröße von
-C 0,0/). nun (32> mesh BoS) mit hohem Borgehalt bei einer Tem
o
peratur von Ib^O C hergestellt.
Die Düsen gemäß Beispiel 2 bis L\. zeigten nach 1+00 Betriebsstunden keinen nennens\verten Verschleiß· Unter denselben Bedingungen hergestellte, herkömmliche Düsen aus gebundenem
v/olframkarbid waren dagegen nach L\0 Betriebsstunden abgenutzt,
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Claims (1)

Patentansprüche
1. Abriebbeständige Masse, dadurch gekennzeichnet, daß sie /jO bis 60 VoIβ-,ό Borkarbid in Teilchenform, dispergiert in einer Matrix aus Molybdändisilicid, enthält.
2, Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Borkarbid l\.'ö bis ^o VoI,~/ά der Masse ausmacht und seine Teilchengröße praktisch im Bereich von 0,063 bis 0,03 mn (200 bis Z1OO mesh BoS) liegt,
3· Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands aus der Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß teilchenförmiges Borkarbid mit den Grundbestandteilen von Molybdändisilicid vermischt und auf dieses in einer Form befindliche Gemisch Druck ausgeübt und gleichzeitig die 'temperatur erhöht vard, bis eine .Reaktion zv/ischen dem Molybdän und dem Silicium eintritt,
/f, Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die i'enperatur auf 1^00 bis 1o>0°C erhöht v/irti und auf das in der Form befindliche Gemisch ein Druck von mindestens
kg
/cm ausgeübt v/ird.
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GB1380125A (en) 1975-01-08
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