DE2439924C3 - Sinterhartmetall auf der Basis von Tantalnitrid - Google Patents
Sinterhartmetall auf der Basis von TantalnitridInfo
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Description
45
Bekanntlich werden Sinterhartmetalle dadurch hergestellt, daß man Pulver von Metallcarbiden oder
Metallnitriden und bindenden Metallen oder Metalllegierungen in unterschiedlichen Mengen miteinander
mischt und bei hoher Temperatur sintert. Die mechanischen Eigenschaften dieser Produkte machen sie besonders
geeignet zur Herstellung von Metallbearbeitungswerkzeugen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 43 411 sind Sinterhartmetalle bekannt, die übliches, also
hexagonales Tantalnitrid gegebenenfalls mit weiteren Hartstoffen enthalten. Für spezielle Anwendungen als 6u
Werkzeugwerksloffe haben jedoch Härte und Biegefestigkeit noch nicht entsprochen.
Aufgabe der Erfindung isl nun ein Sinterhartmetall
auf der Basis von Tantalnitriu .orbesserter Härte und
Biegefestigkeit.
Das erfindungsgemäße Sinterhartmetall besteht aus einer Hartstoffphase (70 bis 97 Gewichtsprozent des
Sinterhartmetalls), die ihrerseits aus mindestens 73% kubischem Tantalnitrid TaN1 (0,66 S χ S 1) und
gegebenenfalls mindestens eine andere kubische Metaliverbindung und zwar einem Carbid oder Nitrid der
Metall" der Gruppen IV A und V A besteht, sowie aus einer bindenden Phase (3 bis 30 Gewichtsprozent des
Sinterhartmetalls), die ihrerseits aus mindestens 70% zumindest eines der Metalle Eisen, Kobalt, Nickel und
gegebenenfalls höchstens 30% mindestens eines der weiteren Metalle Chrom, Molybdän, Wolfram besteht.
Der Anteil der Hartstoffphase macht vorzugsweise 85 bis 94 Gewichtsprozent des Sinterhartmetalls aus.
Die Anwesenheit eines Metalls der Chrom^ruppe in
der bindenden Phase verbessert die mechanische Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit des Sinterhartmetalls.
. „ ,.,., .
Die normale und beständigste Modifikation von Tantalnitrid ist das hexagonale Ta2N, dessen Härte im
Bereich von 1700 HV liegt. Die Härte des kubischen TaNx liegt jedoch im Bereich von 3000 HV, so daß
hiermit Sintermetalle erhalten werden können, deren Härte höher ist als bei hexagonalem Tantalnitrid, ohne
daß diese Härtesteigerung auf Kosten der Biegefestigkeit ginge; dies ist von besonderer Bedeutung für
Schneidwerkzeuge.
Das kubische Tantalnitrid TaN1 (0,66 SxS 1), im
nachfolgenden Text einfach kubisches Nitrid genannt, ist nur bei Temperaturen oberhalb 1500JC und unter
starkem Stickstoffdruck beständig; die unter gewöhnlichen Bedingungen beständige Form hingegen ist die
hexagonale Struktur. Um kubisches Nitrid herzustellen wird hexagonales Tantalnitrid im Autoklav bei
mindestens 1700'C 1 h unter einem Stickstoffdruck
von mindestens 5 bar gehalten und anschließend schnell gekühlt, um die Hochtemperaturmodifikation
einzufrieren.
Die erfindungsgemäßen Sinterhartmetalle werden ausgehend von einem Pulvergemisch der Bestandteile
hergestellt· das Pulvergemisch wird geformt und mehr als 1 h unter einem Stickstoffdruck von 30 bis 200 bar
bei 1400 bis 1700 C gehalten und anschließend abgeschreckt. .
Vorteilhafterweise wird ein Gemisch aus bindender Phase und festen Lösungen enthaltend das kubische
Tanlalnitrid gesintert. Hierzu werden zuvor die Pulver
der Mischkristalle in folgender Weise hergestellt: Man mischt hexagonales Tantalnitridpulver mit !mindestens
einem kubischen Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppe IV A und V A und erhitzt mindestens 2 h
auf 1500 bis 1800 C unter einem Stickstoffdruck von 20 bis 200 bar; anschließend werden die erhaltenen
Mischkristalle abgeschreckt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das kubische Tantalnitrid, wenn es in fester
Lösung mit anderen kubischen Verbindungen vorliegt, weniger dazu neigt, sich beim Erhitzen auf die Sintertemperatur
entweder in ein hexagonales Nitrid oder im Falle unzureichenden Stickstoffdrucks während des
Sintervorgangs in das Nitrid Ta2N umzuwandeln.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung:
91 Teile hexagonales Tantalnitrid wurden mit 1 Teil feinem Titancarbid gemischt, gepreßt (0,5 bis 2 t/cm2)
und unter einem Stickstoffdruck von 30 bar in einem Autoklav auf 1600 C erhitzt. Nach schnellem Abkühlen
und Erhöhen des Drucks auf 100 bar wurde ein gelbes Produkt mit kubischem Gefüge erhalten. Dieses
Produkt wurde zerkleinert und mit 7 Teilen Nickel-
pulver und 1 Teil Eisenpulver gemischt und in einer Kugelmühle naß vermählen. Anschließend wurde das
Ganze getrocknet und gepreßt und erneut in einem Autoklav gesintert und zwar >
2 h bei 1500 C unter einem Stickstoffdruck von 150 bar. Die erhaltenen
Platten aus Sinterhartmetall besaßen ein kubisches Gefüge, eine Vickers-Härte von 1850 und eine Biegefestigkeit
von 100 bis 120 kg/mm2.
75 Teile hexagonales Tantalnitrid, erhalten durch Behandeln von Tantalpulver mit Ammoniakgas bei
1350°C, wurden mit 10 Teilen Tantalcarbid vermischt, gemahlen und 4 h auf 1500° C unter Stickstoffdruck
von 50 bar gehalten. Man erhielt eine homogene feste Lösung mit kubischer Phase.
85 Teiie dieser festen Lösung wurden zerkleinert und mit 12 Teilen Nickelpulver und 3 Teilen Molybdänpulver
gemischt, gemahlen und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt. Gesintert wurde 3 h bei 1450 C unter
einem Stickstoffdruck von 80 bar.
Das erhaltene Sinterhartmetall besaß eine Vickers-Härte von 1700 bis 1750 HV und eine Biegefestigkeit
von 130 bis 150 kg/mm2.
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 Gemischs Nickel-Kobalt 80/20 in Form eines Pulvers verwendet. Gesintert wurde
4 h bei 16000C unter einem Stickstoffdruck von 100 bar.
Die Härte des Sinterhartmetalls betrug 1780 bis 1850 HV, die Biegefestigkeit iiO kg/mm2.
Ein Gemisch aus 70 Teilen kubisches Tantalnitrid nach Beispiel 1, 10 Teilen Hafniumnitrid und 10 Teilen
Niobcarbid sowie 10 Teilen Pulver der bindenden
ίο Phase Kobalt-Wolfram (90/10) wurde gemahlen und
in an sich bekannter Weise zu Platten verarbeitet. Nach 6 h Sintern bei 16500C unter einem Stickstoffdruck von
150 bar wurde ein Sinterhartmetall erhalten, das eine
homogene Hartstoffphase enthielt. Bei bestimmten
Sintervorgängen traten Spuren einer kubischen Phase aus Hafniumcarbid und Niobcarbid auf.
Die Härte des Sinterhartmetalls betrug 1600 bis 1650 HV, die Biegefestigkeit 100 bis 120 kg/mm2.
70 Teile hexagonales Tantalnitrid, 10 Teile Titancarbid, 10 Teile Titannitrid wurden 3 h bei 1700 C
unter einem Stickstoffdruck von 200 bar gehalten. Zu gebildeten homogenen kubischen Mischkristallen wur-
den 10 Teile Pulver der bindenden Phase Nickel-Molybdän 80/20 zugegeben, das Gemisch unter Hexan
gemahlen, getrocknet, gepreßt und 2 Ii bei 1600 C unter einem Stickstoffdruck von 60 bar gesintert und
dann noch 2 h bei 150 bar gehalten.
Das Sinterhartmetall hatte eine Härte von 1700 bis 1750 HV und eine Eliegefestigkeit von 120 bis
130 kg/mm2.
Claims (5)
1. Sinterhartmetall, bestehend aus 70 bis 97% einer Hartstoff phase, die ihrerseits aus mindestens
73% kubischem Tantalnitrid TaNx (0,66 SxS 1)
und gegebenenfalls mindestens einem weiteren ebenfalls kubischen Carbid oder Nitrid der Metalle
der Gruppen IVA und VA des Periodensystems der Elemente besteht, sowie aus 3 bis 30%
einer bindenden Phase, die ihrerseits aus mindestens 70% mindestens eines der Metalle Eisen, Nickel,
Kobalt und gegebenenfalls höchstens 30% mindestens eines der Metalle Chrom, Molybdän,
Wolfram besteht.
2. Sinterhartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 85 bis 94% Hartstoffphase
und aus 6 bis 15 % bindender Phase zusammengesetzt ist.
3. Sinterhartmetall nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffphase
die Mischkristalle von kubischem Tantalnitrid und mindestens einer weiteren Komponente
mit kubischer Struktur enthält.
4. Verfahren zur Herstellung der Sinterhartmetalle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man den pulverl'örmigen Hartstoff aus Mischkristallen einer von kubischem
Tantalnitrid und mindestens einem weiteren kubischen Carbid oder Nitrid der Metalle der Gruppen
IV A und V A des Periodensystems der Elemente mit dem Pulver der bindenden Phase
vermischt, das Gemisch bei einer Temperatur von 1400 bis 1700 C unter einem Stickstoffdruck von
30 bis 200 bar sintert und abschreckt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den pulverförmigen Hartstoff
durch Mischen von hexagonalem Tantalnitrid und mindestens einer weiteren der vorgesehenen Komponenten,
Erhitzendes Gemischs auf eine Temperatur von 1500 bfPl800C unter einem Stickstoffdruck
von 20 bis 200 bar, Abkühlen und Pulverisieren herstellt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU68274A LU68274A1 (de) | 1973-08-21 | 1973-08-21 | |
| LU68274 | 1973-08-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2439924A1 DE2439924A1 (de) | 1975-03-06 |
| DE2439924B2 DE2439924B2 (de) | 1976-09-30 |
| DE2439924C3 true DE2439924C3 (de) | 1977-05-12 |
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