DE2502275B2

DE2502275B2 - Verfahren zur herstellung von ueberzogenen, verbundenen (zementierten) carbiden

Info

Publication number: DE2502275B2
Application number: DE19752502275
Authority: DE
Inventors: Herbert S. Dr. Short Hills N.J. Kalish (V.St.A.)
Original assignee: Adamas Carbide Corp
Current assignee: Adamas Carbide Corp
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1975-01-21
Publication date: 1978-01-26
Also published as: US3915665A; DE2502275A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von überzogenen, verbundenen (zementierten) Carbiden, bei dem ein Carbid, das als Bindemittel mindestens ein Metall der Gruppe VIII des Periodensystems und gegebenenfalls noch ein weiteres übliches Bindemittel enthält, mit einem Überzug versehen wird.

Wärmefeste Carbidhartmetalle oder verbundene Carbide sind gesinterte Produkte, die im wesentlichen aus Carbiden von Wolfram, Titan und/oder anderen wärmefesten Carbiden bestehen, die durch Sintern in flüssiger Phase unter Verwendung eines Matrixmetalls, wie Kobalt, Nickel oder Eisen, als Bindemittel zusammen verbunden werden. Diese verbundenen Carbide zeigen wünschenswerte Eigenschaften, da sie beide Hartmetalle sind, die weiter durch die Anwesenheit des Bindermetalls gefestigt sind.

Es ist wünschenswert, verbundene Carbidteile durch Löten an andere Metallteile, wie Teile aus eisenhaltigen Metallen (Legierungen) anzubringen. Beim Löten treten bekanntlich Schwierigkeiten auf, da die Oberflächen aufgrund der Zusammensetzung des verbundenen Carbids im Lötverfahren nicht leicht benetzt werden.

Bisher war es bekannt, zum leichteren Löten eine benetzbare Schicht eines Metalls, einer Metallegierung oder eines Metallsalzes auf ein verbundenes Carbid aufzubringen. Es sind verschiedene Metalle, Legierungen und Salze mit unterschiedlichen Maßen an verbesserter Benetzbarkeit verwendet worden. Ein übliches Verfahren ist die Salzbadbehandlung zum Überziehen des Carbidteiles zwecks leichterem Löten. Versuche zur Nickelabscheidung auf einem verbundenen Carbid mit einem Kobaltbindemittel ergaben kein wünschenswertes Maß an Benetzbarkeit.

Aus der US-Patentschrift 29 79 811 ist ferner ein Verfahren zur Behandlung eines mit Kobalt zementierten Carbides bekannt. Das Carbid besteht aus einem oder mehreren Metallcarbiden, und zwar Wolfram- und/oder Titan- und/oder Tantalcarbid, sowie einem Kobaltbindemittel für die Carbide. Mit dem Verfahren soll die Benetzbarkeit verbessert werden. Das geschieht dadurch, daß das Carbid auf 1065 bis 1231"C erhitzt und anschließend auf Zimmertempe

γ,

_W) ratur abgekühlt wird und weiter dafür Sorge getragen wird, daß während des Erhitzens und Abkühlens LuIt mil dem Carbid nicht in Berührung kommt.

Nach der Patentschrift soll das Kobalt im Inneren des verbundenen Wolframcarbides an die Oberfläche wandern. Das kommt praktisch einem Ausschwitzen des Kobaltbindemittels gleich und führt infolgedessen naturgemäß zu einem sehr dünnen Film. Das aus dem Bindemittel stammende Kobalt ist notwendigerweise unrein, da bei der Herstellung von mit Kobalt verbundenem Wolframcarbid immer ein Teil des Wolframcarbides im Bindemittel gelöst wird. Der Oberflächenfilm ist also nicht von hoher Reinheit. Das ist natürlich nachteilig bei der Verwendung derartiger Proüukte in späteren Lötverfahren und mit solchen Überzügen kann keine gute Lötbarkeit erhalten werden; denn die Überzüge sind schlecht benetzbar.

Es besteht daher ein Bedürfnis an einem Verfahren, nach dem Produkte erhalten werden, die besser als bisher benetzbar sind und sich durch eine gute Lötbarkeit auszeichnen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von überzogenen, verbundenen (zementierten) Carbiden, bei dem ein Carbid, das als Bindemittel mindestens ein Metall der Gruppe VIII des Periodensystems und gegebenenfalls noch ein weiteres übliches Bindemittel enthält, mit einem Überzug versehen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf das verbundene Carbid einen Überzug von hoher Reinheit aus dem vorherrschend als Bindemittel vorhandenen Metall der Gruppe VIII aufbringt.

Nach bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Metall durch galvanische Abscheidung aus einem Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, durch Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren oder durch Abscheidung aus einem Lösungsmittel aufgebracht.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte besser benetzbar sind und eine verbesserte Lötbarkeit aufweisen als Produkte, die nach bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere beim Aufbringen des Metalls durch galvanische Abscheidung aus einem Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, entfallt insbesondere die Notwendigkeit einer Schleifreinigung, wie Sandstrahlbehandlung usw., um eine gute Lötbarkeit zu erreichen. Die Schleifreinigung ist oft, insbesondere bei dünnen verbundenen Carbidscheiben, überhaupt nicht möglich.

Die in den Tests verwendeten verbundenen WoIframcarbidscheiben hatten einen Durchmesser von etwa 3,75 cm und eine Dicke von 1,6 mm.

Die Testscheiben hatten die folgende Zusammensetzung:

Wolframcarbid
Kobalt-Bindemittel

91,0Gew.-%
9,0Gew.-%

Beispiel I

50 zementierte bzw. verbundenen Carbidtestscheiben wurden durch Anstreichen der Scheiben mit einer Mischung aus feinem Kobaltpulver, pulverisiertem transparentem Poiymethylmetacrylat und Flußmittel in einem Toluollösungsmittcl mit Kobalt überzogen. Die angestrichenen Scheiben wurden in einem Ofen in Wasserstoffatmosnhiire bei 1150 C wärmebehandelt.

Der erste Satz an Testscheiben wurde als A bezeichnet.

Ein zweiter Satz von 50 verbundenen Carbidtestscheiben wurde durch eine Salzbehandlung gemäß der US-Patentschrift 29 79 811 überzogen und als Satz B bezeichnet.

Ein dritter Satz von 50 verbundenen Carbidtestscheiben wurde in einem Kobaltsulfamatbad zum Abscheiden eines Kobaltüberzugs auf den Scheiben gemäß der im Folgenden beschriebenen Weise galvanisch abgeschieden und als Satz C bezeichnet.

Ein vierter Satz von 50 verbundenen Carbidtestscheiben wurde mit einer Schicht metallischem Kobalt durch Dampfabscheidung nach dem Elektronenstrahlverfahren überzogen und als Satz D bezeichnet.

Nach der Wärmebehandlung wurde ein kleines Stück Kupier oben auf die Scheiben gegeben, und diese wurden bei 1150'C durch einen Wasserstol'fofen geleitet; der Schmelzpunkt des Kupfers betrug 1083'C. Die Benetzbarkeil der jeweiligen Satze war wie folgt:

Testsalz	Co-Ü berzug	Benetzbarkeit
A	Lösungsmittelabscheidung	gut
B	nicht abgeschieden	schlecht
C	Elektroabscheidung	aus
		gezeichnet
D	Dampfabscheidung	sehr gut
	Beispiel 2

Ein SaU Titancarbidscheiben mit einem Nickelbindermctall wurde nach dem galvanischen Abscheidungsverfahren mit einer Schicht metallischem Nickel überzogen. Die überzogenen verbundenen Carbide ließen sich mit Erfolg benetzen.

Beim galvanischen Abscheidungsverfahren wurde gefunden, daß ähnliche Arbeitsbedingungen für Nickel und Kobalt angewendet werden können, und zwar aufgrund der ähnlichen elektrochemischen Eigenschaften dieser Metalle.

Vor der galvanischen Abscheidung werdsn die Scheiben von Schmutz oder Ölfilm befreit, um eine ausreichende Haftung des metallischen Kobalts sicherzustellen. Eine Elektroreinigung unter Verwendung eines alkalischen Reinigungsmittels wird bevorzugt. Eine Schleifreinigung ist nicht notwendig. Nach dem Reinigen werden die Scheiben in einem durch Luft ^r. bewegten Spültank unter Verwendung von deionisiertem Wasser gespült. Nach dem Spülen wird ein verdünntes Säuretauchbad zum Neutralisieren alkaliccher Rückstände auf der Oberfläche der Scheiben verwendet.

ι» Dann werden die Scheiben, in Abhängigkeit vom Bindermetall, in ein Kobalt- oder Nickelsulfamatbad einer Konzentration von 225 g Metall pro 1, einem pH-Wert von etwa 4,0 und einer Temperatur von 25'C gelegt. Eine geeignete Stromdichte ist etwa

ii 4,306 A/dm². Das Kobaltsulfamatbad wird durch Luft bewegt.

Bei 4,306 A/dm² wird in etwa 8 Minuten ein Metallüberzug von etwa 0,006 mm abgeschieden. Auf den Scheiben wurden Schichten von etwa 0,005-0,01 mm Stärke abgeschieden. Auf andere Teile, wie z. B.

Schneidspitzen, wurden in ähnlicher Weise Schichten einer Dicke von etwa 0,0025-0,015 mm abgeschieden.

Nach dem Überziehen aller Teile wurden diese

schließlich mit deionisiertem Wasser gespült.

i'i Bei verbundenen Wolframcarbiden wurde gefunden, daß das Bindermetall in einer Menge von etwa l-30Gew.-% anwesend sein kann, während dieser Bindermetallbereich für verbundene Titancarbide zwischen etwa 5-40 Gew.-% liegt.

ii) Erfindungsgemäß können Bindermetall und Überzugsmetail aus der Gruppe VIII des periodischen Systems ausgewählt werden und umfassen z. B. die Metalle Fe, Co, Ni, Pt, Ru, Rh, Pd, wobei Fe, Co und Ni bevorzugt werden.

i) Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, daß das Bindermaterial gemischte Metalle, wie Ni-Cu; Co-Mb-Cu; Fe-Ni-Cu, umfaßt, wobei der Überzug im wesentlichen aus einem Metall der Gruppe VIII im Bindematerial besteht; wenn im Bindermaterial zwei oder mehrere Metalle der Gruppe VIII anwesend sind, dann besteht der Überzug aus demjenigen Metall der Gruppe VIII, das im vorherrschenden Gewichtsprozentsatz anwesend ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von überzogenen, verbundenen (zementierten) Carbiden, bei dem ^r> ein Carbid, das als Bindemittel mindestens ein Metall der Gruppe VIII des Periodischen Systems und gegebenenfalls noch ein weiteres übliches Bindemittel enthält, mit einem Überzug versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in auf das verbundene Carbid einen Überzug von hoher Reinheit aus dem vorherrschend als Bindemittel vorhandenen Metall der Gruppe VIII aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- r> zeichnet, daß das Metall durch galvanische Abscheidung aus einem Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, durch Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren oder durch Abscheidung aus einem Lösungsmittel aufgebracht wird. >o