DE2362061A1

DE2362061A1 - Verfahren zur herstellung eines eine sichtbare hochbestaendige flaeche aufweisenden werkstueckes und gemaess dem verfahren hergestelltes werkstueck

Info

Publication number: DE2362061A1
Application number: DE2362061A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Irion
Original assignee: A Schild SA
Current assignee: A Schild SA
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1974-07-18
Also published as: AT338538B; CH10573A4; CH554559A; FR2213125B1; FR2213125A1; DE2362061B2; US3998671A; GB1446486A; JPS4998711A; IT1003291B; ES421934A1; ATA6374A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ERNST STURiNi

DIPL.-ING. KAi^-JJ-GHN

8 München 40, Leopoldstr. 20/IV

■- . . -13. Dezember 1973

A-. Schild S.A., · Grenchen / SO (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung eines eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisenden Werkstückes und gemäss dem Verfahren hergestelltes Werkstück .

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eine sichtbare hochbeständige Flache aufweisenden Werkstückes und ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes, eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisendes Werkstück. · · "

Gewisse häufig verwendete Werkstücke wie Uhrgehäuseteile, Metallarmbandteile usw. weisen vorzugsweise hochbestSndiGe, d. h. sowohl in der jeweils umgebenden Atmosphäre korrosions-

-SE/ek/186O2 . . ' ■

Fall 1

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als auch bei gelegentlicher oder regelmässiger Berührung mit harten Feststoffmaterialien verschleissbestä'ndige Oberflächen auf.

Bekannte Verfahren zur Herstellung solcher Werkstücke sind mit dem Nachteil behaftet, dass sie verhältnismässig teuer sind, wodurch ihrer industriellen Anwendung unerwünscht enge Schranken gesetzt sind. . .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren

zu schaffen, das die Herstellung eines eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisenden Werkstückes unter Vermeidung der Nachteile und Beibehaltung der Vorteile bekannter, Verfahren dieser Art erlaubt.

Das Verfahren zur Herstellung eines eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisenden Werkstückes zeichnet sich erf indungsgemä'ss dadurch aus, dass ein Rohling durch Sintern eines ein aus mindestens einem der Metalle der Gruppen 4A, 5A, 6a des Periodensystems der Elemente.erhaltenes Metallpulver sowie ein aus mindestens einem der Metalle der Gruppen "IB und und 8 dieses Systems erhaltenes Bindemittel enthaltenden Gemisches hergestellt wird, der so erhaltene Rohling durch

besta'n-Bearbeitung auf seine endgültige Form gebracht wird, die hoch-/ dig zu machende Fläche dann fertigbearbeitet und das so erhaltene Werkstück nachher zwecks Härtung wä'rinebehandelt wird. Das nach dem erindungsgemässen Verfahren hergestellte, eine

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sichtbare hochbeständige Fläche aufweisende Werkstück bietet Vorteile.

Der Erfindung liegt die Erkenrinis zugrunde, dass das Sintern der vorstehend genannten Gemische bei einer grb'ssenordnungsgemäss 1400-1500 C betragenden Temperatur durchgeführt" werden kann, wenn die Natur des jeweiligen Bindemittels und di-e Grosse des Anteiles an'diesem-Bindemittel auf. das jeweils als Ausgangsmaterial verwendete Grundmetall zweckmässig abgestimmt sind, während die härtende Wärmebehandlung -bereits bei einer grössenordnungsgemäss 950 C betragenden Temperatur ausführbar ist, wobei das Werkstück während dieser Behandlung praktisch weder sich verformt noch schrumpft.

Der gesinterte· Rohling wird folglich zunächst auf die jeweils erwünschten Abmessungen bearbeitet ,und das Polieren dann hoch vor der härtenden Wärmebehandlung durchgeführt. Da die Erhitzung des Werkstückes während dieser'Wärmebehandlung schwächer ist als seine Erhitzung während dem Sintern, treten dabei praktisch keine G.efügeveränderungen auf und die Abmessungen bleiben praktisch stabil. Die Erfahrung hat dabei erwiesen, dass die Abmessungsänderungen in der Praxis bloss weniger als 0,05 /^ betragen. Auch die Öberflächenbeschaffen-·--' heit verändert sich dabei praktisch keineswegs, so dass die beim Polieren erhaltene Oberflächengüte während der Härtung •praktisch vollumfänglich aufrechterhalten bleibt.

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Die nachfolgende Beschreibung betrifft beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und des nach diesem Verfahren hergestellten, eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisenden Y/erkstückes, deren Einzelheiten anhand der Herstellung eines Uhrgehäuseglasreif es näher er-.";. lSutert werden.

Beispiele für als Ausgangsmaterial mit Erfolg verwendbare Grundmetalle sind eines der Metalle der Gruppen 4ä, 5A.,und 6A des Periodensystems der Elemente oder eine Mischung einer Hehrzahl dieser Metalle. Dabei werden Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram bevorzugt.

Diese Metalle werden in handelsüblicher*Pulverform hergestellt und geliefert; sie können bequem beschaffen werden. Das Grundmetallpulver kann gemäss bekannten Verfahren der herkömmlichen Pulvermetallurgie mit einem Bindemittel vermischt und geknetet werden, das aus einem Metall oder einer Mehrzahl der Metalle der Gruppen IB und .8 des Periodensystems der Elemente, vorzugsweise aus Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Kobalt, Nickel,"Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin, erhal- .

ten wurde. Zur Erleichterung der Formung der Werkstücke kann ein$ als Fresshilfsmittel dienender V.^rachs$

herkömmlicherweise^NreJrfi-B in das Metallpulver gegeben werden. Im Hinblick auf die Erhaltung eines möglichst porenfreien Rohlinges nach dem Sintern sowie zur Gewährleistung einer praktisch vollständigen Sinterung bei den im FoI-

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genden erläuterten Temperaturen muss dabei der jeweilige Bindemittelanteil verhältnismässig niedrig gehalten werden. Vor»- zugsweise betragt dabei der auf das Gesamtgewicht der Äusgangsmischung bezogene Bindemittelanteil höchstens 15 Gew %. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Bindemittel.jeweils vorzugsweise in Abhängigkeit des als Ausgangsmaterial verwendeten Grundmetalls gewählt werden sollte. Gewisse Grundmetalle ergeben nämlich mit gewissen Bindemitteln weniger genaue Rohlinge als mit gewissen anderen Bindemitteln.

Das so vorbereitete Metallpulver und das Zusatzmaterial werden dann in eine Form gepresst, wobei ein Körper erhalten wird, der nach dem Sintern den Rohling bildet. Bei der Wahl der Abmessungen der dabei verwendeten Form wird der während des Sintervorganges eintretenden Schrumpfung derart Rechnung

■ ■ ■ . · j-

getragen, dass ein Rohling erhalten wird, dessen Abmessungen die endgültigen Abmessungen des jeweils erwünschten fertigen Werkstückes leicht übertreffen· Die Formung erfolgt."Vorzugs—

weise unter einem J>-Q Mp/cm betragenden Druck. -'

Vor dem eigentlichen.Sintervorgang kann das jeweils eingegebene Zusatzmaterial durch Wärmebehandlung bei leicht weniger als 600°C betragender Temperatur entfernt werden. Das Sintern des so vorbereiteten Gemisches wird dann vorzugsweise in einer gesteuerten Wasserstoff- oder Krack-Ammoniakgasatraospha're oder unter Vakuum bei einer grossenordnungsgemass 1.400-

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1500 C betragenden Temperatur in einem Bandofen herkömmlicher Konstruktion ausgeführt. Die Dauer des Sintervorganges kann dabei einige Minuten betragen.

Der so erhaltene Rohling besitzt eine Härte, die seine einfache und problemlose spanabhebende Bearbeitung erlaubt, wie sie unter herkömmlichen Bedingungen beispielsweise zur Herstellung gewöhnlicher Uhrgehäuseglasreifen und Uhrgehäusemittelteilen üblich ist.

Nach der spanabhebenden Bearbeitung werden mindestens die sichtbaren Flachen des Jeweiligen Werkstückes fertigbearbeitet. Diese Fertigbearbeitung umfasst meistens ein Po-/. ■" lieren dieser Werkstückflächen, wobei angesichts der verhält;-nismä'ssig niedrigen Härte des das Werkstück bildenden Metalles herkömmliche Polierverfahren angewendet werden können. Der letzte Verfahrensschritt ist die Härtung. Die verwendeten Grundmetalle bilden dabei in Gegenwart einer zweckmässig gewählten Atmosphäre äusserst harte Karbide, Boride oder Nitride. Bei dar vorstehend erläuterten Vorbereitung des Werkstückes kann die Härtung bei einer grössenordnungsgemass 95O°C betragenden Temperatur erfolgen. Das W_erkstück kann dabei beispielsweise in Gegenwart einer Stickstoff oder ein Kohlenstoff und/oder Wasserstoff abgebendes Gas enthaltenden Atmosphäre in einem Ofen wärmebehandelt werden. Zur Bildung der aufgekohlten Oberflächenschicht kann andererseits

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das Werkstück in ein zweckrnässig gewähltes Feststoffmateria gehüllt werden, aus welchem Kohlenstoff in die Metalloberfläche des Werkstückes diffundieren kann» Da;s die Einhüllung des Werk·- Stückes in einem zweckgemäss gewählten Feststoffmaterial umfassende Härteverfahren kann erwünsehtenfalls auch zur Bildung einer Boridschicht an der Werkstückoberfläche mit Erfolg angewendet werden.

Nach" der härtenden Wärmebehandlung bedürfen die Werkstük-

ke ausser einem ohne Schwierigkeit ausführbaren Auffrischen

■ ■ . ; ■■*■ oder Nachpolieren keiner weiteren Bearbeitung. . -

GemMss einer beispie Is weis en Aus führungs form wur'de ein

95 Gew.% Grundmetall -und ? Gew-.$ Bindemittel enthaltendes

Pulver vorbereitet. Das Grandmetall bestand aus 90 §< Molybdän und aus 1.0 '$> Wolfram. Das Bindemittel bestand aus 80 %. Kobalt und 20 % Nickel. Nach dem Formen dieses 'Pulvers und nach dem Sintern wurde der erhaltene Rohling durch Drehen und Fräsen auf die erwünschten Abmessungen bearbeitet. Das darauffolgende Polieren wurde derart durchgeführt, dass alle Porositätsspuren von der Oberfläche des Werkstückes verschwanden» ·

Zur bei 950^QCdurchgef uhr ten Härtung wurde eine die volumenbezogenen Gasant eile . ...

··■■■■ - 5,0

- o,5 % HCi

enthaltende Atmosphäre verwendet, wobei die Dauer der Härtung 48 Stunden betrug.

Die dabei enthaltene Oberflachenhärte betrug 1J5OO-15OO . / 2

Ein Beispiel für eine andere mit Erfolg anwendbare Grundmetallzusammensetzung ist ein ,

- 50 Gew.% Mo

- 25 Gew % V

.-' 25 Gew.% Cr . _: *

enthaltendes Grundmetall. * ■

Ein Beispiel für eine andere mit Erfolg anwendbare Bindemittelzusammensetzung ist ein

-100 Gew.% Co oder

■ - 75 Gew.% Ni ■

- 25 Gew % Cu

enthaltendes Bindemittel.

Ein Beispiel Tür ein anderes mit Erfolg verwendbares HSrteverfahren ist das Folgende:

Das Werkstück wird in einer aktivierten borhaltigen PuI-verhülie von etwa 8-10 mm Dicke eingehüllt, wobei die Dauer der Behandlung bei 95O°C 18 Stunden beträgt. ■ Die dabei erhaltenen Werkstücke besitzen eine Fläche,

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die sowohl gegen Korrosion beispielsweise durch Oxydation in Gegenwart der atmosphärischen Feuchtigkeit als-auch gegen Verschleiss durch Berührung mit Hartstoffmate*ialien hochbeständig ist. Die Fläche ist dabei kratzerfest und hat deshalb ein andauernd glänzendes und poliertes_tAussehen.

Das beschriebene Verfahren erlaubt die Herstellung einer breiten Vielfalt von Werkstücken wie sichtbare Uhrgehäuseteile, Teile von Uhrarmbändern, Uhrwerkbestandteile oder andere ähnliche Werkstücke, die eine hochbeständige, praktisch unveränderliche Fläche aufweisen müssen und in verhältnismässig grösseren Serien industriell hergestellt werden. Dank der Möglichkeit, das ^% Polieren vor der Härtenden Wärmebehandlung des Werkstückes

■» ■»

durchzufuhren, kostet das Polieren wesentlich weniger als bei Verwendung eines Pulvers als Ausgangsmaterial, das bereits harte Karbide oder Boride enthält.

Ausserhalb der Zeitmessung kann das erfirtdungsgemässe

,Verfahren ebenfalls verschiedene Anwendungen finden. Es wurde schon vorgeschlagen es zur Herstellung von metallischen Armband-, elementen anzuwenden, aber auch Halsbandelemente, Manschettenknöpfe, Anzeigeplatten, Knöpfe, Handgriffe u.s.w« können mit Vorteil durch das. beschriebene Verfahren hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

I. Verfahren zur Herstellung eines eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisenden Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling durch Sintern eines ein aus mindestens einem der Metalle der Gruppen 4A, 5A, 6A des Periodensystems der Elemente erhaltenes Metallpulver sowie ein aus mindestens einem der Metalle der Gruppen IB und 8 dieses Systems erhaltenes Bindemittel enthaltenden Gemisches hergestellt wird, der so erhaltene Rohling durch Bearbeitung auf ' seine endgültige Form gebracht wird, die hochbeständig zu * machende Flache dann fertigbearbeitet und das so erhaltene Werkstück nachher zwecks Härtung wärmebehandelt wird.

II. Gemäss dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestelltes, eine sichtbare hochbeständige Fläche aufweisendes Werk-

Unteransprüche .

1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein bezogen auf sein Gesamtgewicht weniger als 15 Gew.$> Bindemittel enthaltendes Gemisch verwendet wird.

2. Verfahren nach Unteranspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein bezogen auf sein Gesamtgewicht ungefähr 7 Gew.% Bindemittel enthaltendes Gemisch verwendet wird.

5» Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzelch-

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net, dass der Ronling durch spanabhebende Bearbeitung auf seine endgültige Form gebracht wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochbeständig zu machende Fläche im Rahmen ihrer Fertigbearbeitung poliert wird.

- 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Wärmebehandlung ein Teil des Metalls

in der Oberflächenschicht des Werkstückes in Boride, Karbide . - * . -

oder Nitride umwandelt wird.-

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