DE2439924A1 - Sinterhartmetall auf der basis von tantalnitrid - Google Patents

Sinterhartmetall auf der basis von tantalnitrid

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Description

betreffend:
Sinterhartmetall auf der Basis von Tantalnitrid
Die Erfindung betrifft neue Sinterhartmetalle.
Bekanntlich v/erden Sinterhartmetalle dadurch hergestellt,· daß man Pulver von Metallcarbide!!, Metallröfcriden und bindenden Metallen oder Metallegierungen in unterschiedlichen Mengen miteinander vermischt und bei hoher Temperatur sintert. Die mechanischen Eigenschaften dieser Produkte machen . sie besonders geeignet zur Herstellung von Metallbearbeitungswerkzeugen.
Das erfindungsgemäße Sinterhartmetall besteht aus einer harten Phase (70 bis 97 Gew0-?o der Legierung), die mindestens 73 % kubisches Tantalnitrid TaN„ (O„66 = χ = 1) und gegebenenfalls mindestens eine andere kubische Metallverbindung und zwar ein Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppen IVA und VA enthält, sowie aus einer bindenden Phase (3 bis 30 Gew.-% der Legierung*), die mindestens 70 % zumindest eines der
= Sinterhartmetall
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Metalle Eisen, Kobalt, Nickel und gegebenenfalls mindestens eines der weiteren Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram enthält.
Der Anteil der harten Phase macht vorzugsweise 65 bis 94 Gew.-% des Sinterhartmetalls aus.
Die Anwesenheit eines Metalls der Chromgruppe in der bindenden Phase verbessert die mechanische Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit des Sinterhartmetalls.
Die Beständigste $orm von Tantalnitrid ist das hexagonale N, dessen Härte im Bereich von 1 700 HV"*liegt. Die Härte
des kubischen TaN liegt jedoch im Bereich von 3 000 HV, so daß hiermit Sintermetalle erhalten werden können, deren Härte 1 600 HV übersteigt; dies ist von besonderer Bedeutung für di^eBiar5eitungswerkzeuge, insbesondere für die Schnittwerkzeuge.
Das kubische Tantalnitrid TaN (0,66 = χ "Ξ" 1), im- nachfolgenden Text einfach kubisches Nitrid genannt, ist nur bei Temperaturen oberhalb 1 5000C und unter starkem Stickstoffdruck beständig; die unter gewöhnlichen Bedingungen beständige Form hingegen ist-die hexagonale Struktur. Um kubisches Nitrid herzustellen, wird hexagonaj.es Tantalnitrid im Autoklaven bei mindestens 1 7000C 1 Stunde lang unter Stickstoffdruck von mindestens 5 bar behandelt und anschließend schnell gekühlt, um in der Kälte infolge eines Abschreckvorganges die in der Hitze erhaltene Form oder Struktur beizubehalten.
Die erfindungsgemäßen Sinterhartmetalle werden ausgehend von einem Pulvergemisch der Bestandteile hergestellt; das Pulvergemisch wird in Form gebracht und auf 1 400 bis 1 7000C unter einem Stickstoffdruck von 30 bis 200 bar während mehr als 1 Stunde erhitzt und anschließend schnell abgekühlt bzw. abgeschreckt.
*= Vickers-Härte
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P 24 29 924.4 13.September 1974
Vorteilhafterweise wird ein Gemisch aus bindender Phase und festen Lösungen enthaltend das kubische Tantalnitrid gesintert. Hierzu werden zuvor die Pulver der Mischkristalle in folgender Weise hergestellt: Haη mischt hexagonales Tantalnitrid in Pulverform mit mindestens einem kubischen Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppe IVA und YA und man erhitzt auf eine Temperatur von 1500 bis 1SOO0O unter einen Ot i elect off druck· von 20 bis 200 bar während mindestens 2 ,'jtnnden; anschließend werden die erhaltenen Mischkristalle abgeschreckt. Lh hat sich nämlich " gezeigt, c&tß das kubische Tantalnitrid, wenn es in fester Lösung mit anderen kubischen Verbindungen vorliegt, weniger dazu neigt, sich beim Erhitzen r.u:C clic wintertemperatur entweder in ein hexagonales ITitrid oder ia !''alle unzureichenden Stickstoff drucks während des iJin":'.er\7organges in das Heminitrid TaplT umzuwandeln.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Lrfinäunr:
Beirroiel 1
91 Teile hcxagonales Tantalnitrid wurden mit 1 Teil Titan-Karbid in ¥o:?:i eines feinen Pulvers gemischt, komprimiert (u,L; bir-- 2 t/c:i') und unter einem Stickst off druck von 30 bar in einem Autoklaven auf 16000C erhitzt. ITa.ch schnellem Abkühlen und Erhöhen des Druckes auf 100 bar v/urde ein gelbes Produkt r.:it kubischen Gefüge erhalten. Dieses Produkt wurde zerkleinert unci.mit 7 Teilen Hickelpulver und 1 Teil Eisenpulver r:e ri'.cht und in einer Kugelmühle naß vermählen. Anschließend v/urde das Ganze getrocknet und gepreßt und dann erneut in einem Autoklaven gesintert und zwar bei 15000C unter einem Stickstoffdruck von 150 bar während mehr als 2 otundeu. Die erhaltenen Platten au: Sinterhartmetall benr.ßcn ein ':uli.;cheo Gefüge, eine Vickers-Härte von 1350 und eine Bii-r-Cxo-tig]:eit von 100 bis 120 kg/mn .
folgt .'Jeitc 4
BAD ORIGINAL <χ)ργΓ
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Beispiel 2
75 Teile hexagonales Tantalnitrid erhalten durch Behandlen von Tantalpulver mit Ammoniakgas bei 1 35O°C, wurden mit 10 Teilen Tantalcarbid vermischt, vermählen und auf 1 5000C wählend 4 Stunden unter Stickstoffdruck von 50 bar erhitzt. ErhaltejQ wurde eine homogene feste Lösung mit kubischer Phase.
85 Teile dieser festen Lösung wurden zerkleinert und mit 12 Teilen Nickelpulver und 3 Teilen Molybdänpulver vermischt; das Ganze wurde durch gegenseitiges Aneinanderreihen vermählen und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt. Gesintert wurde bei 1 450°C unter einem Stickstoffdruck von 80 bar während 3 Stunden.
Das erhaltene Sinterhartmetall besaß eine Vickers-Härte von 1 700 bis 1 750 HV und eine Biegefestigkeit von 130 bis 150 kg/mm2.
Beispiel 3
83 Teile Tantalnitrid, 10 Teile Titannitrid und 2 Teile Titancarbid wurden gemäß Beispiel 2 in eine feste homogene Lösung umgewandelt. Als bindende Phase wurden 5 Teile des Gemisches Nickel-Kobalt 80/20 in Form eines Pulvers verwendet. Gesintert wurde bei 1 600 G während 4 Stunden unter einem Stickstoffdruck von 100 bar.
Die Härte (Vickers) des Sinterhartmetalls betrug 1 780 bis 1 850 HV, die Biegefestigkeit 110 kg/mm2.
Beispiel 4
Ein Gemisch aus 70 Teilen wie in Beispiel 1 hergestelltem kubischem Tantalnitrid, 10 Teilen Hafniumnitrid und 10 Teilen Niobcarbid sowie 10 Teilen Pulver der bindenden Phase Kobalt-Wolfram (90/10) wurde vermählen und in an sich bekannter
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Weise zu Platten verarbeitet. Nach dem Sintern bei 1 65O0C während 6 Stunden unter einem Stickstoffdruck von 150 bar wurde ein Sinterhartmetall erhalten, das eine homogene harte Phase enthielt. Bei bestimmten Sintervorgängen traten Spuren einer getrennten oder eigenen kubischen Phase auf, die aus Hafniumcarbid und Niobcarbid zusammengesetzt war.
Die Härte des Sinterhartmetalls betrug 1 600 bis 1 65OHV, die Biegefestigkeit 100 bis 120 kg/mm2.
Beispiel 5
70 Teile hexagonales Tantalnitrid, 10 Teile Titancarbid, 10 Teile Titannitrid wurden 3 Stunden bei 1 7000C unter einem Stickstoffdruck von 200 bar behandelt;eu&lten wurden homogene kubische Mischkristalle. 10 Teile Pulver der bindenden Phase Nickel-Molybdän 80/20 wurden zugegeben, das Gemisch unter Hexan vermählen, das Pulver getrocknet, komprimiert und bei 1 600°C unter einem Stickstoffdruck von 60 bar während 2 Stunden gesintert; anschließend wurde während weiterer 2 Stunden der Stickstoffdruck auf 150 bar erhöht.
Erhalten wurde eine Sinterhartmetall mit einer Härte von 1 700 bis 1 750 HV und einer Biegefestigkeit von 120 bis 130 kg/mm2.
Patentansprüche: 72XV ' .
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Claims (5)

Patentansprüche
1. Sinterhartmetall, bestehend aus 70 bis 97 % einer harten Phase, die mindestens 73.% kubisches Tantalnitrid und gegebenenfalls mindestens ein weiteres ebenfalls kubischen Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppen IVA und VA enthält, sowie aus 3 bis 30 % einer bindenden Phase, die mindestens 70 % mindestens eines der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt und gegebenenfalls höchstens 30 % mindestens eines der Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram enthält.
2. Sinterhartmetall nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es aus 85 bis 94 % harter Phase und aus 6 bis 15 % bindender Phase zusammengesetzt ist.
3. Sinterhartmetall nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die harte Phase die Kristalle von mindestens einer festen Lösung von kubischem Tantalnitrid und mindestens einer v/eiteren Komponente mit kubischer Struktur enthält.
4. Verfahren zur Herstellung der Sinterhartmetalle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulver mindestens einer festen Phase enthaltend kubisches Tantalnitrid und mindestens ein weiteres kubisches Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppen IVA und VA mit dem Pulver der bindenen Phase vermischt, das Gemisch bei einer Temperatur von 1 400 bis 1 700°C unter^SITckstoffdruck von 30 bis 200 bar sintert und schnell abkühlt bzw.
abschreckt.
— 2 —
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet, daß man ein Pulver mindestens einer festen Phase anwendet, welches erhalten worden ist durch Mischen von hexagonalem Tantalnitrid und mindestens einer weiteren der vorgesehenen Komponenten, Erhitzen des Gemisches auf eine Temperatur von 1 500 bis 1 8000C unter einem Stickstoffdruck von 20 bis 200 bar und Abkühlen.
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DE19742439924 1973-08-21 1974-08-20 Sinterhartmetall auf der Basis von Tantalnitrid Expired DE2439924C3 (de)

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DE2439924A1 true DE2439924A1 (de) 1975-03-06
DE2439924B2 DE2439924B2 (de) 1976-09-30
DE2439924C3 DE2439924C3 (de) 1977-05-12

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340652A1 (de) * 1993-11-30 1995-06-01 Krupp Widia Gmbh Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

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AT339621B (de) 1977-10-25
JPS5081904A (de) 1975-07-03
JPS5624708B2 (de) 1981-06-08
IT1027547B (it) 1978-12-20
CH590934A5 (de) 1977-08-31
NL7411183A (nl) 1975-02-25
ATA676774A (de) 1977-02-15
LU68274A1 (de) 1975-05-21
GB1437069A (en) 1976-05-26
DE2439924B2 (de) 1976-09-30
BE819009A (fr) 1974-12-16

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