DE2919370A1

DE2919370A1 - Gesinterter keramikkoerper zur verwendung bei schneidwerkzeugen und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2919370A1
Application number: DE19792919370
Authority: DE
Inventors: Kenji Sakurai; Hirsohi Tanaka; Yoshihiro Yamamoto
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1979-12-20
Also published as: JPS54161612A; JPS6041017B2; DE2919370C2; US4204873A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gesinterten Keramikkörper zur Verwendung bei Schneidwerkzeugen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen gesinterten Keramikkörper einer neuartigen Zusammensetzung mit ausgezeichneter Wärmestoßbeständigkeit. Auch wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gesinterten Körpers geschaffen.

Ein gesinterter Körper aus Aluminiumoxyd (Al₂O₅) als Hauptbestandteil ist der einzige gesinterte keramische Körper, welcher jetzt zur Herstellung von Schneidwerkzeugen zur Verfügung steht, welche bei einer Schneidgeschwindigkeit von mehr als 2oo m/Min, verwendet werden können. Jedoch ist er beim Fräsen usw. bruchempfindlich. Daher sind verschiedene Anstrengungen unternommen worden, seine Festigkeit durch Hinzusetzen eines Carbids wie etwa TiC, WC oder Mo₂C, eines Nitrids oder Nitrid-Carbids wie etwa TiN, ZrN oder TiCN, oder eines Borids wie etwa TiB₂, zum Al₂O, zu steigern. Solche keramischen Stoffe besitzen jedoch geringe Beständigkeit gegen Wärmestoß und unterliegen beim Fräsen usw. dem Bruch. Diese Mängel gesellen sich zu der niedrigen Wärmeleitfähig-

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keit. Von den vorgenannten Zusätzen für Al₂O,, besitzt WG eine thermische Leitfähigkeit von o,45 cal/cm«sec»°C, welches die höchste unter ihnen ist. Das Hinzusetzen von WC steigert daher die Wärmeleitfähigkeit des gesinterten Keramikkörpers und somit seine Warmestoßbeständigkeit. Tatsächlich jedoch ist das Ergebnis weitgehend das gleiche wie im Falle des Hinzusetzens von TiC, welches eine thermische leitfähigkeit von o,o4 cal/cm^#sec»°C besitzt.

Ausgedehnte Untersuchungen der keramischen ALjO^-WC-Körper haben zu der Feststellung geführt, daß deshalb, weil (i) feine Poren mit einer Größe von weniger als o,5u in einem solchen gesinterten keramischen Körper aufzutreten geneigt sind, (ii) ein Teil des Kohlenstoffs im WC mit Al₂O, unter Bildung von sprödem W₂C in den Kristallen reagiert, und (iii) das Kornwachstum von Al₂O, stürmisch ist; eine Herabsetzung der Festigkeit stattfindet, die Wärmestoßfähigkeit nicht gesteigert wird, und das Ergebnis weitgehend das gleiche ist wie im Falle des Verwendens anderer Zusätze mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit.

Weitere Forschungen haben zu der Feststellung geführt, daß dann, wenn eine bestimmte, spezifische Menge von TiN zusammen mit WC dem Al₂O, zugesetzt wird, ein gesinterter keramischer Körper erhalten werden kann, welcher frei von schädlichen Poren ist und eine Kristallkorngröße von nicht mehr als 2u besitzt und eine ausgezeichnete Wärmestoßbeständigkeit aufweist. Wenn eine Schneidspitze aus diesem keramischen Material hergestellt und zum Fräsen gebraucht wird, so zeigt sie mehr als eine doppelt so hohe Bruchbeständigkeit wie herkömmliche Werkzeuge des Al₂O^-Carbid-(lTitrid-) Typs.

Daher soll erfindungsgemäß hauptsächlich ein gesinterter Keramikkörper geschaffen werden, welcher Al₂O₅ als Hauptbestandteil enthält und welcher zum Herstellen von Schneidwerkzeugen geeignet ist, welche bei relativ Schneidgeschwindigkeiten verwendet werden können und weniger bruchanfällig sind. Auch soll erfindungsgemäß ein gesinterter Keramikkörper mit hoher Wärmestoßbeständigkeit

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geschaffen, werden. Ferner soll erfindungsgemäß ein Al₃O₅ enthaltendes keramisches Material geschaffen werden, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Auch soll erfindungsgemäß ein gesinterter keramischer Körper geschaffen v/erden, welcher AIpO-* und WC mit einer geringen Konzentration von WgC im Kristall enthält. Auch soll erfindungsgemäß noch ein neues Verfahren zur Herstellung eines solchen gesinterten keramischen Körpers geschaffen werden.

Somit wird erfindungsgemäß ein gesinterter keramischer Körper zur Verwendung bei Schneidwerkseugen geschaffen, welcher eine mittlere Kristallkorngröße von nicht mehr als 2μ besitzt und bestehend aus bzw. enthaltend 60 bis 95 VoI.^ (a) AIpO^, und der Rest (5 bis 4o fo) ist (b) WC, vorausgesetzt, daß er WoC enthalten kann, in welchem Falle das Intensitätsverhältnis ¹W C^^1o1 ^/¹WC^¹¹¹ ^ ^der S-ö^genstrahlenbeugung unter Verwendung von CuKa-Strahlen nicht mehr als etwa o,5, vorzugsweise weniger als etwa o,2 ist, und (c) TiW, wobei das Volumenverhältnis der Komponenten (b) zu (c) etwa 5s95 bis 95:5 beträgt.

Die Erfindung beinhaltet einen gesinterten Keramikkörper zur Verwendung bei Schneidwerkzeugen, welcher eine mittlere Kristallkorngröße von nicht mehr als etwa 2u besitzt, bestehend aus bzw. enthaltend 60 bis 95 VoI „$ (a) AIpO,, wobei sich der Rest zusammensetzt aus (b) WC, vorausgesetzt, daß dieser WpC enthalten kann, in welchem Falle das Intensitätsverhältnis I^ c(^°^)/^wn (111) bei der Röntgenstrahlenbeugung unter Verwendung von CuKa-Strahlen nicht mehr als etwa o,5 beträgt, und (c) TiIT, v/obei das Volumenverhältnis der Komponenten (b) zu (c) etwa 5:95 bis 95:5 beträgt.

Die Erfindung sei nachstehend eingehender unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Volumen AIpO-* und der Anzahl Schnitte bis zum

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. Bruch zeigt, wie sie die Ergebnisse der Versuchs 1 wiedergeben}

Eig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis von TiN zu der Summe von WC und TiU, und der Schnittzahl bis zum-Bruch zeigt, wie sie die Ergebnisse des Versuchs 2 wiedergeben;

Pig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen I_Tl, «(1o1 )/l_T,_rrt(111) und der Schnittanzahl bis zum Bruch zexgt, wie sie die Ergebnisse des Versuchs 3 wiedergeben; und

Pig. 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Menge zugesetzten Kohlenstoffpulvers und I₁- _n(1o1)

VV Q W

/!„„(111) zeigt, wie sie die Ergebnisse des Versuchs 4 wiedergeben.

Der erfindungsgemäße gesinterte Körper besteht im wesentlichen aus den Komponenten (a), (b) und (c). Die Menge der Komponenten (a) sollte etwa 6o bis 95 Vol.jS, vorzugsv/eise etwa 65 bis 9o V0I.7&, am stärksten bevorzugt etwa 85 bis 87 Vol.$ sein und der Rest besteht aus den Komponenten (b) und (c). Die Wichtigkeit dieser Begrenzungen ist klar aus den folgenden Versuchen ersichtlich.

Versuch 1

Zu einem a-AlgO^-Pulver mit einer Reinheit von 99,9 $ und einem mittleren Partikeldurchmesser von o,7n, werden hinzugesetzt: WC-Pulver einer Reinheit von 99,ο <fo, einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,6p und einem Kohlenstoffgehalt von 6,18 #, TiN-PuIver mit einer Reinheit von 99,0 %, einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,1p und einem Stickstoffgehalt von 21,2 #, und 0,6 Gew.$, bezogen auf das Gesamtgewicht von VTC-Pulver und TiN-PuIver, Kohlenstoffpulver. Die Pulver vermischt man 4o Stunden in herkömmlicher Weise. Das Volumenverhältnis von WC-Pulver zu TiN-PuIver hält man konstant bei 1:1, 1:1o bzw. 1o:1 zur Durchführung der entsprechen-

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—V—

den Ansätze (a) bis (c). Das Gemisch füllt man in eine Graphitform und presst es 15 Minuten heiß bei einer Temperatur von 2o73°K (18oo°C) und einem Druck von 2oo kg/cm . Die heißgepresste Struktur schleift man mittels eines Diamantschleifmittels zu einer SNP-(Square Negative Polish;bzw. quadratischer Negativschiiff)

432 Spitze einer Abmessung von 12,7x12,7x4,8 mm und unterwirft sie einem Bruchtest beim Fräsen unter den folgenden Bedingungen.

Fräsbedingungen;

Schneidgeschwindigkeit: 177 m/min.

Schnitt: 1,0 mm

Zufuhr: o,3 mm/Klinge

Schneidwerkzeug: NLFO 6R (verwendet mit einer

Einzelklinge) Angriffswinkel: 2o°

Werkstück: I00 χ 1oo mm Oberfläche Chrom-Molybdän-Stahl (HRC 39-41)*

Testmethode: Es wird die Schnittzahl bis zum Bruch der Spitze bestimmt. Der Test wird 1o mal wMerholt und der Mittelwert wird berechnet.

* Härtewert gemessen nach JIS Z 2245 durch Rockwell C-Scala

Die Ergebnisse des Tests sind in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 bezieht sich (a) auf den Fall, wo das Volumenverhältnis von WC-Pulver zu TiN-Pulver 1:1 beträgt; (b) bezieht sich auf den Fall, wo das Verhältnis 1:1o beträgt; und (c) bezieht sich auf den Fall, wo das Verhältnis 1o:1 beträgt.

Aus den erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß dann, wenn die Menge an Al₉O, mehr als 95 Vol.^ beträgt, der Zusatz von WC und TiN keine Wirkung erzeugt, und wenn sie weniger als 60 YoI.$ ist, kann ein kompakter gesinterter Körper mit kleinen Körnern nicht erhalten werden und seine Festigkeit ist nicht ausreichend.

Der nachstehende Versuch 2 demonstriert, daß das Volumenverhält-

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nis der Komponenten (b) zu (c) etwa 5:95 bis 95:5, vorzugsweise etwa 1:2 bis 2:1, am meisten bevorzugt etwa 9:1o bis 1o:9 sein sollte.

Versuch 2

Der Versuch 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß insgesamt 14 Vol.$ WC-Pulver und Τίϊί-Pulver mit variierenden Volumenverhältnissen, und o,6 Gew.$ Kohlenstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der WC- und TiN-Pulver, zu 86 Yol.fa a-Al₂O,-Pulver hinzugesetzt werden. Es wird derselbe Bruchtest beim Fräsen wie in Versuch 1 durchgeführt und die Ergebnisse sind in Pig. 2 gezeigt.

Die Ergebnisse demonstrieren klar, daß in dem Fall, wo nicht das Volumenverhältnis von WC zu TiET innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt, der synergistische Effekt der beiden Komponenten WC und TiN sich nicht zeigt und ein gesinterter Körper hinreichender Festigkeit nicht erhalten werden kann. Wenn der gesinterte Körper nur aus AIpO, und WC besteht, so entspricht er dem Fall, in welchem TiN/(WC+TiN) in Fig. 2 gleich Null ist und die Schnittzahl bis zum Bruch ist so gering wie 2,3· Wenn in ähnlicher Weise der gesinterte Körper nur aus Al₂O^ und TiN besteht, so entspricht er dem Fall, wo TiN/(WC+TiN) in Fig. 2 gleich 1 ' ist und die Schnittzahl bis zum Bruch ist so gering wie 3,9· Wenn der gesinterte Körper aus Al₃O₅, WC und TiN besteht, so steigert sich die Anzahl Schnitte bis zum Bruch durch die synergistische Wirkung von WC und TiN.

Beim erfindungsgemäßen gesinterten Körper geht ein Teil von V/C als Komponente (b) bisweilen in W₂C über. Wenn die Menge an WC, welche in W₂C übergeht unterhalb einer bestimmten Grenze liegt, so ist die Festigkeit des sich ergebenden Produktes nicht bemerkenswert herabgesetzt. Durch Messen des Intensitätsverhältnisses ¹W C^^1o1 ^WC^¹¹¹) ^{bei der} Roggenstrahlenbeugung unter Anwendung von CuKa-Strahlen als Maß für das Verhältnis von W₂C zu WC, sowie auf der Basis der Ergebnisse des nachstehenden Versuches 3 ist ersichtlich, daß das sich ergebende Produkt für Schneidwerkzeuge

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voll "brauchbar ist, falls dieses Intensitätsverhältnis nicht mehr als etwa o,5 beträgt.

Versuch 3

Der Versuch 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Menge an Kohlenstoffpulver nicht auf o,6 Gew.$ festgesetzt, sondern variiert wird» Der Bruchtest beim Fräsen wird in der gleichen Weise wie in Versuch 2 durchgeführt. Ss wird das Intensitätsverhältnis der Röntgenstrahlenbeugung gemessen.

Verfahrensbedingungen der Röntgenstrahlenbeugung;

Gestalt der Probe: 12,7 x 12,7 x 4,8 mm Bedingungen: Cu-Kathode

Fi-Filter

35 KV - 2o mA

Zeitkonstante (T.C.) = 4 sek. Rotationsgeschwindigkeit (G.S.) = 1°/min. Spaltbreite =1 - 1 - o,3

Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß der sich ergebende gesinterte keramische Körper hohe Bruchfestigkeit besitzt, wenn 1^. _c(1o1)/l^_c(111) nicht mehr als o,5 ist.

Es ist wesentlich, daß der erfindungsgemäße gesinterte Körper aus den Komponenten (a), (b) und (c) besteht und einen mittleren Kristallpartikeldurchmesser von nicht mehr als 2μ, vorzugsweise 1p. oder weniger besitzt. V/ie aus den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen klar ersichtlich, wird der gesinterte keramische Körper spröde und kann dem Fräsen nicht standhalten., wenn der Kristallkornpartikel der gesinterten keramischen Substanz im Mittel oberhalb 2p liegt»

Beim Herstellen des erfindungsgemäßen gesinterten Körpers werden die Komponenten (a)₅ (b) und (c) zunächst in vorbestimmten Ter-

-1ο-

hältnissen ausgewählt und vermischt. Das pulvrige Aus gangs gemisch wird dann bei hoher Temperatur und hohem Druck gesintert. Das Sintern vollzieht man gewöhnlich mittels einer einachsigen Heißpresse in einer Graphitform oder mittels einer hydrostatischen Heißpresse. Die Sintertemperatur beträgt im allgemeinen etwa 1873 bis 2173⁰K (I6oo bis 19oo°C) und die Sinterzeit beträgt im allgemeinen etwa 5 bis 3o Minuten. Im allgemeinen erhält man besser gesinterte Körper bei höheren Drucken. Gewöhnlich beträgt

der Druck etwa 1oo bis 3oo kg/cm in einer Heißpresse und etwa

5oo bis 2ooo kg/cm in einer hydrostatischen Heißpresse. Die hydrostatische Heißpresse ist geeignet zum Gewinnen einheitlicher kompakter gesinterter Körper auf Massenproduktiansbasis.

Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß man bei der Bereitung des Ausgangpulvergemisches Kohlenstoffpulver hinzusetzt. Es wurde gefunden, daß der Zusatz an Kohlenstoffpulver dazu dient, die Umwandlung einer großen Menge von WC in W₂C während des Sinterns zu verhindern. Wenn eine große Menge an WpC gebildet wird, so vermindert sich die Festigkeit des gesinterten Körpers, wie dies oben erläutert ist. Der Versuch 4 zeigt, daß das Kohlenstoffpulver in solcher Menge zugesetzt werden soll, daß das Intensitätsverhältnis I.. _c(1o1 )/l-._,(111) etwa o,5 nicht überschreitet, jedoch die mittlere Kristallkorngröße des gesinterten Keramikmaterials nicht mehr als 2u beträgt. Gewöhnlich ist eine untere Grenze der Menge zugesetzten Kohlenstoffs o,o5 Gewichtsteile je 1oo Gewichtsteile WC und TiN. Die obere Grenze variiert mit der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials.

Versuch 4

Kohlenstoffpulver (Ruß) wird in variierenden Mengen hinzugesetzt zu (1) einem Ausgangspulvergemisch«, bestehend aus 71 lol.fo a-AlgO·*- Pulver₉ 16 Vdl$ WC-Pulver und 13 VoI »$ TiH-PuIver, und auch zu (2) einem Ausgangspulvergemisch,, bestehend-aus 93 V0I.5S a-Algö·*- Pulvei% 4 Vol«$ WC-Pulver vrnä 3 VoI _e$ Til-Pulver» Sonst wird das Sintern in der gleichen Weise vollzogen wie in Versuch 1 und man

-11- . vollzieht den gleichen Bruchtest beim Fräsen.

Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 bezieht sich (d) auf den Fall des Hinzusetzens von Kohlenstoffpulver zu dem obigen Ausgangspulvergemisch (1) und (e) bezieht sich auf den Fall seines Hinzusetzens zum obigen Ausgangspulvergemisch (2). Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Menge an Kohlenstoffpulver weniger als o,o5 Gewichtsteile je 1oo Gewichtsteile des kombinierten WC und TxN beträgt, -I^ q(1o1)/l_WG(111) o,5 überschreitet (d.h. die Menge des gebildeten WgC nimmt zu), und der sich ergebende gesinterte Keramikkörper kann dem Fräsen nicht standhalten. Wenn die Menge an Kohlenstoffpulver zunimmt, so findet die Bildung von WpG nicht statt, jedoch die Kristallkorngrößen von AIpO, und WC neigen zu einer Steigerung. Aus diesem Grunde ist die obere Grenze der Menge des Kohlenstoffpulvers richtig so bestimmt, daß die mittlere Kristallkorngröße des gesinterten keramischen Stoffes nicht mehr als 2u beträgt. Beispielsweise im Falle des Ausgangspulvers (1) in Versuch 4, beträgt die obere Grenze des Kohlenstoff pul vers o,8 Gewichtsteile. Im Falle des Ausgaigpulvergemisches (2), beträgt die obere Grenze der Menge an Kohlenstoffpulver o,3 Gewichtsteile. Spezifische Beispiele an Kohlenstoffpulver sind Ruß und Acetylenschwarz. Wenn es wahrscheinlich ist, daß Kohlenstoff aus anderen Rohmaterialien während der Herstellung des gesinterten keramischen Materials herkommt, kann die Menge an Kohlenstoffpulver entsprechend herabgesetzt werden.

Der erfindungsgemäße gesinterte keramische Körper zur Verwendung bei Schneidwerkzeugen besitzt ausgezeichnete Wärmestoßbeständigkeit und Schneidwerkzeuge, welche aus diesem keramischen Körper hergestel It sind, zeigen eine mehr als zweimal so hohe Beständigkeit gegen Bruch wie herkömmliche Schneidwerkzeuge. Es wird angenommen, daß dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß wegen des Hinzusetzens von WC und TiIT in vorbestimmten Mengen zum Al₂O₅, die Herabsetzung der Festigkeit, welche mit dem Fall des Hinzusetzens .von nur WC zu Al₂O, verbunden ist, nicht erfolgt. Wie auch aus den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen klar wird, werden, wenn sowohl ViC als auch TiN dem Al₃O^ zuge-

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setzt werden, schädliche Poren nicht gebildet, und die Kristallkorngröße des sich ergebenden gesinterten keramischen Materials wird nicht gesteigert und zwar vermutlich wegen des synergistischen Effektes von WC und TiN.

Die folgenden Beispiele und yergleichsbeispiele veranschaulichen die Erfindung näher. Diese Beispiele dienen lediglich der Erläuterung und sollen über den Rahmen der Erfindung nichts aussagen.

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1

Das gleiche oc-AlgO^-Pulver, WC-PuIver, TiR-PuIver und Ruß, wie in Versuch 1 verwendet, werden in den in Tabelle I angegebenen Mengen vermischt. In einer Kugelmühle aus rostfreiem Stahl werden o,5 kg des sich ergebenden Gemisches 4o Stunden mit 5 kg Superlegierungskugeln (superalloy balls) und o,4 kg Aceton kugelge-■iri&hiten.. Das Aceton wird verflüchtigt und es bildet sich ein Testansatz. Den Ansatz füllt man in eine Graphitform und presst 5 Minuten heiß bei einer Temperatur von 1973 bis 2173⁰K (17oo bis 19oo C) und einem Druck von 2oo kg/cm . Die Gestalt der Heißpresse ist 13»5 x 13,5 x 5,3mm· Die heißgepressten Gegenstände unterwirft man einem Bruchtest beim Fräsen in der gleichen Weise wie in Versuch 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.

Zum Vergleich werden andere Massen, welche in Tabelle I gezeigt sind, heißgepresst und einem Bruchtest beim Fräsen v/ie oben unterworfen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I gezeigt.

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gabelle I Bruch-

lebens-

Physikalische - . dauer

pro- Zusammensetzung (YoI »$) Sin- Eigenschaften _ Mättl. beim

be *i

JTr. Al₂O₃ WC TiN C ^x TiC TaC TaN Cö\^rJL

	1	86	7	,	15	7	0	,5
	2	93	4	14	3	0	fl
ob				25
CjD CS CJI	3	71	16	13	0	,3
	4	60	'25	15	0	,9
m ω	5	86	7	7	0	,05
	6	86	7	7	0	,8
	7	70
	8	80
	9	86		0
	10	60

30

5.

.15

ter- temp.	spez. Gew.	Hardner(HV)	Erscheinende Phasen	Partikel dur ehm.	grasen (Male)	Bemer kungen
(°C) 1800	4,87	2010	Al₂O₃, WC, TM	0,8	14_t50	Erfin dung
1750	4,46	1880 .	Al₂O₃, WC, TiN, w₂c(w₂c/wc=o,4)	1,2	11,20	11
1850	5,98	1920	Al₂O₃, WC, TiN, W₂C(W₂C/WC=0,3)	0,9	12,80	Il
1850 1800	6,95 4,91	1850 1980	Al₂O₃, WC, TiN Al₂O₃, WC, TiN W₂C(W₂C/WC=2,5)	0,9	13,50 1,35	Il Yer- · gleich 1
1800	4,85	1780	Al₂O₃, WC, TiN	3,0	2,50 '	11 S₁₁
1800	4,3	1950	Al₂O₃, TiC	2,1	4,90	Il «
1650	5_r95	1790	Al₂O₃, WC, Co	3,2	2,60	Il
1800	5,86	1640	Al₂O₃, WC	3,5	2,20	Il
1850	7,01	. 1850	Al₂O₃, (Ti, W)C	2,1	5_;20	Ii ro CD
						CO CO

-H-

*1: Kohlenstoffmenge (C) (G-ewichtsteile je 1oo • - Gewichtsteile des kombinierten WC- und TiN-Pulvers).

*2: W₂C/¥C steht für I_{w Q}(1o1)/l_wc(111).

Aus den in Tabelle I gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Proben Fr. 1 bis 4, bei denen die Bestandteile innerhalb der erfindungsgemäß gekennzeichneten Bereiche liegen, eine weit bessere Bruchlebensdauer beim Fräsen zeigen, als die Proben Kr. 5 und 6, bei denen ein Bestandteil außerhalb der erfindurg^gemäßen Bereiche liegen. Die Proben Nr. 7 bis 1o, welche unterschiedliche Bestandteile gegenüber den erfindingsgemäßen keramischen Massen besitzen, weisen eine unterlegene Bruchlebensdauer beim Fräsen auf. Insbesondere aus der Tatsache, daß die Probe Nr. 1o von AlgO-z-WC-TiC der erfindungsgemäßen AlgO^-WC-TiN Keramiksubstanz unterlegen ist, ist zu verstehen, daß der Zusatz von TiN anstelle von TiC ein unerwartetes Ergebnis herbeiführt.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2

Man vollzieht einen Schneidtest unter den folgenden Bedingungen unter Verwendung der in Beispiel 1 und Verglexchsbeispiel 1 hergestellten Spitzen und man mißt die lebensdauer der Schneidwerkzeuge, welche dauert, bis V-g=o,4 mm erreicht sind. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

Werkstück: Graues Gußeisen ]?C2o

Schneidgeschwindigkeit: 5oo m/min., 2oo m/min.

Schnitt: 1,o mm Zufuhr: 0,3 mm/rev.

Werkzeugprofil: -5, -7, 5, 7, 15, 15, 08

9 0 9 8 5 1 /

Tabelle

■ · II

Schneidgeschwindigkeit (m/min.) Probe Nr. *3

1 2 3

7 8

5oo

56 Minuten 49 Minuten 61 Minuten

4ο Minuten 15 Minuten Schneiden unmöglich

2oo

131 Minuten

116 Minuten

14o Minuten

1o1 Minuten

49 Minuten

2 Minuten

Bemerkungen Erfindung

Vergleich

*3s Die verwendeten Proben besitzen die gleiche

Zusammensetzung wie in Beispiel 1 und Yergleiehsbeispiel 1.

Die Ergebnisse in Tabelle II seigen,, daß die erfindungsgemäSen gesinterten Keramikkörper Schneidwerkzeuge mit langer Betriebslebensdauer liefern«

Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsformen allein abgestellt. Im Rahmen der Erfindung sind dem Pachmann vielmehr mannigfaltige Abänderungen ohne weiteres gegeben.

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L e.e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Gesinterter Keramikkörper zur Verwendung bei Schneidwerkzeugen, gekennzeichnet durch eine mittlere Kristallkorngröße von nicht mehr als etwa 2u und bestehend aus bzw. enthaltend etwa 6o bis 95 Υ0Γ.5& (a) AIpCU, wobei sich der Rest zusammensetzt aus (b) WC, vorausgesetzt, daß dieses W₂C enthalten kann, in

welchem Palle das Intensitätsverhältnis

(1o1

) bei

der Röntgenstrahlenbeugung unter Verwendung von CuKoc-Strahlen nicht mehr als etwa o,5 beträgt, und (c) TiW, wobei das Volumenverhältnis der Komponenten (b) zu (c) etwa 5:95 bis 95:5 beträgt.
2. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis der Komponenten (b) zu (c) etwa 1:2 bis 2:1 beträgt.
3. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Komponenten (a) etwa 85 bis 87 Gevr.jS beträgt, wobei der Rest zusammengesetzt ist aus den Komponenten (b) und (c) und zwar in einem Volumenverhältnis (b)/(c) von etwa 9/1ο zu 1o/9.

TEUS=ON 4OS3)

TEi-EJt OQ-ESSCO

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T6S.EHOP1EREE8
4. Keramikkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zu etwa 65 bis 9o Vol.fa aus (a) AIpO, besteht.
5. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Keramikkörpers zur Verwendung bei Schneidwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenstoffpulver zu einem Ausgangspulver hinzusetzt, welches aus etwa 6o bis 95 Vol.$ Al₂O-*, Rest WC und TiN, besteht, wobei das Volumenverhältnis von WC zu TiIi etwa 5:95 bis 95:5 beträgt; und daß man ein Geniisch dieser Komponenten bei hoher Temperatur und hohem Druck sintert, wobei der Kohlenstoff in solcher Menge zugesetzt wird, daß das Intensitätsverhältnis ¹W C^¹⁰¹ )/^Iwc^¹¹''^ ^tei Röntgenstrahlenbeugung unter Verwendung von CuKa-Strahlen nicht mehr als etwa o,5 beträgt, und die Kristallkorngröße des gesinterten Keramikkörpers etwa 2u nicht überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspulver etwa 6o bis 95 Vol.$ AIpO, aufweisen, wobei der Rest WC und TiN ist, und das Volumenverhältnis von WC zu TiN etwa 1:2 bis 2:1 beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs pulver etwa 85 bis 87 V0I.5S Al₂O, aufweisen, und der Rest WC und TiN ist, wobei das Volumenverhältnis von WC und TiN etwa 9:1o bis 1o:9 beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sintern durch Heißpressen bei einer Temperatur von etwa 1873 bis 2173°K (I6oo bis 19oo°C) und einem Druck von et-

wa 1oo bis 3oo kg/cm durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenstoffpulver in einer Menge von mindestens etwa o,o5 Gewichtsteilen je 1oo Gewichtsteile WC und TiN hinzusetzt.

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