DE2927079A1

DE2927079A1 - Diamant-presskoerper, der verwendbar ist fuer ein drahtziehwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2927079A1
Application number: DE19792927079
Authority: DE
Inventors: Akio Hara; Shuji Yazu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1980-01-17
Also published as: CA1131919A; FR2430273A1; SE7905821L; SE451379B; HU180090B; AU4836679A; DE2927079C2; GB2024843B; AU529416B2; FR2430273B1; GB2024843A; US4374900A

Description

Diamant-Preßkörper, der verwendbar ist für ein Drahtziehwerkzeug und

Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Diamant-Preßkörper, der für ein Drahtziehwerkzeug verwendbar ist und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Diamant-Preßkörpers.

Aus der japanischen Patentanmeldung 26 746/1975 ist ein zusammengesetztes polykristallines Diamantwerkzeug für das Drahtziehen bekannt, bei dem der Umfang des Diamantpreßkörpers, bei dem Kobalt als Bindemittel verwendet wird, mit einer Sinterhartmetallegierung aus WC-Co umgeben wird und das Diamantwerkzeug auf diese Weise in den Handel gebracht wird. Bei einem Drahtziehwerkzeug, bei dem dieser Diamant-Preßkörper verwendet wird, wird ein den Preßkörper umgebener Träger gebildet, der aus einer WC-Co-Legierung besteht. Diese Legierung wird geschliffen und in einen Heftring mit hoher Festigkeit unter Kraftaufwand eingesetzt. Dabei wird der Diamant-Preßkörperteil unter Druck gesetzt. Ein derartiges Diamantwerkzeug ist für das Ziehen von Draht geeignet, der eine hohe Druckfestigkeit aufweist,und das Werkzeug besitzt eine gegenüber einem bloßen Kristalldiamantwerkzeug erhöhte Festigkeit.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß beim bekannten Werkzeug es schwierig ist, den grünen WC-Co-Preßkörper zu verwenden. Dabei ist es schwierig, geeignete Messungen durchzuführen, da der grüne WC-Co-Preßkörper eine große Anzahl gasförmiger Komponenten enthält, da dieser fein pulverisiert ist und es schwierig ist, während der Preßbehandlung die Gestalt desselben wegen geringer Festigkeit beizubehalten.

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Es wurden Untersuchungen angestellt unter Verwendung eines Sinterkörpers aus WC-Co-Legierung als Träger für einen Diamant-Preßkörper, und man konnte die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten beheben. Es ergab sich dabei jedoch ein neues Problem dahingehend, daß der Sinterkörper der WC-Co-Legierung zur Rißbildung neigt. Dies beruht darauf, daß während der Warmpreßbehandlung der Sinterkörper aus WC-Co einer mechanischen Belastung unterworfen wird, die höher ist als die Festigkeit des Sinterkörpers und darauf, daß in herkömmlicher Weise zunächst der Druck auf den gewünschten Wert gebracht wird und anschließend die Temperatur erhöht wird, wobei der WC-Co-Körper an eine Verformung eines gepreßten Teiles während der Druckerhöhung nicht angepaßt werden kann.

Wenn man im Handel erhältliche polykristalline Diamantwerkzeuge, bei denen eine WC-Co-Legierung als umgebender Träger verwendet wird, auf dem Gebiet zur Anwendung bringt, wo Naturdiamantwerkzeuge verwendet werden, ergeben sich eine Reihe von Schwierigkeiten. Diese bestehen darin, daß die Oberfläche eines gezogenen Drahtstabes häufig streifenförmige Kratzer aufweist. Auch ergibt sich manchmal beim Ziehen ein Festfressen des Drahtes. Auch ändert sich der Durchmesser des gezogenen Drahtes. Diese Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere bei Verwendung von weichem Material, da die Ziehkraft beim zuerst genannten vorstehenden Diamantwerkzeug größer ist als bei einem Natur diamantwerkzeug.

Der vorstehend beschriebene Diamant-Preßkörper für Werkzeuge ist ein Sinterkörper aus Diamantpartikeln mit einer Korngröße von etwa 60 um, der einen Binder,der hauptsächlich aus Kobalt besteht, in einem Anteil von etwa 10 Vol. -% enthält. Die flüssige Phase der eutektischen Zusammensetzung der WC-Co-Legierung dringt vom Umfang während des Sinterns zwischen die Diamantpartikel und bildet auf diese Weise die Binderphase. Es ergeben sich dabei Schwierigkeiten an der Innen-

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seite des Werkzeugs. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß auf dem gezogenen Material Binder abgeschieden ist und die Diamantpartikel teilweise mit der Binderphase herausfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Diamant-Preßkörper zu schaffen, der auch für ein Drahtziehwerkzeug verwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf den beiliegenden Patentanspruch 1 sowie den Patentanspruch 20 verwiesen.

In vorteilhafter Weise wird bei der Erfindung ein Cermet verwendet, das bis zum Bruch plastisch verformbar ist und das bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit aufweist. Ferner ermöglicht-die Erfindung ein Drahtziehwerkzeug mit verringerter Reibung während des Drahtziehens und ermöglicht das Ziehen von Drahtstäben mit verringerten Kratzern an der Oberfläche. Ferner kann zur Herstellung des Diamant-Preßkörpers ein Ausgangsmaterial mit relativ niedrigem Preis auf der Basis von (Mo, W)C verwendet werden. Ferner kann bei der Herstellung des Diamant-Preßkörpers, insbesondere für ein Drahtziehwerkzeug, die Sinterung bei gegenüber bekannten Herstellungsverfahren verringerter Temperatur und bei verringertem Druck durchgeführt werden.

Die vorstehende Aufgabe und die vorstehenden Vorteile werden durch einen Diamant-Preßkörper erzielt, der für ein Drahtziehwerkzeug verwendbar ist, bei dem der Umfang eines Diamant-Preßkörpers mit einem Cermet umgeben wird, das aus Carbidkristallen in Form von (Mo, W)C besteht, wobei Molybdän als überwiegende Komponente vorhanden ist, die durch ein Metall der Eisengruppe gebunden ist, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Diamant-Preßkörpers, der für ein Drahtziehwerkzeug verwendbar ist, bei dem ein vorgesintertes ringförmiges Cermet, bestehend aus Carbidkristallen, in Form von (Mo, W)C mit Molybdän als überwiegender Komponente, die von einem Metall der Eisen-

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gruppe gebunden ist, mit Diamantpulver gefüllt wird, und bei dem das Diamantpulver bei einer Temperatur von 1200 C oder mehr und einem Druck von 45 kg oder höher, wobei jedoch der Diamant stabil bleibt, gesintert wird und dabei der Diamant-Preßkörper an das Cermet gebunden wird, so daß es mit diesem zusammenhängt.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Diamant-Preßkörper, der für ein Drahtziehwerkzeug verwendbar ist, bei dem ein Teil oder der gesamte Umfang des gesinterten Diamantkörpers von einem Cermet umgeben wird, das aus einer harten Komponente von Carbidkristallen vom (Mo, W)C-Typ besteht und Molybdän als überwiegende Komponente enthält, und welche durch ein Metall der Eisengruppe gebunden sind und bei dem die Binderphase des Diamantsinterkörpers das Metall der Eisengruppe und feine C arbidkr istalle mit Molybdän als überwiegende Komponente enthält.

Die beiliegenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine photographische Darstellung der Verteilung der

Diamantkristalle und der Binderphase während des Sinterns;

Fig. 2 eine photographische Darstellung der Verteilung des

Molybdäns in der gleichen Ansicht wie in Fig. 1;

Fig. 3 eine photographische Darstellung (Vergrößerung

1500fach) der Struktur des Sinterkörpers,der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 4 eine weitere Darstellung der Fig. 3;

Fig. 5-1 eine graphische Darstellung der Beziehung von

Temperatur und Härte;

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Fig. 5-2 eine graphische Darstellung der Deformation bei

Druckbeanspruchung;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung der

Sintertemperatur und der linearen Schrumpfung für verschiedene Cermets aus (Mo, W)C;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen

der Sintertemperatur und der Preßkörperdichte für verschiedene Cermets aus (Mo, W)C;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der stabilen Zonen von

Diamant und Graphit;

Fig. 9,10 und 11 Ausführungsbeispiele für einen zusammengesetzten

Sinterkörper;

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel vor dem Sintern;

Fig. 13 das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 nach dem

Sintern bei überhohem Druck;

Fig. 14 eine graphische Darstellung, welche eine Gegenüber

stellung eines Ausführungsbeispiels gegenüber einem bekannten Beispiel darstellt;

Fig. 15 eine graphisc he Darstellung der Beziehung zwischen

dem Öldruck und dem erzeugten Innendruck in einem Druckapparat für überhohen Druck, welcher bei der Erfindung zur Anwendung kommt.

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Die Erfindung schafft einen Diamant-Sinterkörper bzw. Diamant-Preßkörper, der für ein Drahtziehwerkzeug geeignet ist. Ein Teil oder der gesamte Umfang eines Diamant-Preßkörpers ist dabei von einem Cermet umgeben, das aus Carbidkristallen in der Form von (Mo, W)C besteht, wobei Molybdän als überwiegende Komponente vorhanden ist und die Kristalle miteinander verbunden sind. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Legierung mit hoher Festigkeit und hoher plastischer Verformbarkeit verwendet, bei der die Binderphase des Diamant-Preßkörpers ein Metall der Eisengruppe und fein verteilte Carbidkristalle enthält, die Molybdän als überwiegende Komponente aufweisen.

Ferner schafft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Diamant-Preßkörpers, der für ein Werkzeug verwendbar ist unter Verwendung eines Cermets, das für einen Diamant-Preßkörper als diesen umgebenden Träger dient, wobei das Cermet mit Diamantpulver angefüllt wird und das Cermet aus C.arbidkristallen in der Form von (Mo, W)C mit Molybdän als überwiegender Komponente besteht, bei dem ein Metall der Eisengruppe als Binder verwendet wird und bei dem das Diamantpulver bei einer Temperatur und einem Druck gesintert wird, bei welchem Diamant stabil ist,und der gesinterte Diamantkörper bzw. -Preßkörper einen zusammenhängenden Körper mit dem Cermet bildet.

Die Carbidkristalle in der Form von (Mo, W)C, welche für das Cermet bei der Erfindung verwendet werden, enthalten Molybdän und Wolfram in einem Mo/W -Atomvolumenverhältnis von wenigstens 1 : 1 nit einem Binder, beispielsweise Eisen, Kobalt, Nickel oder einer Legierung davon. Die Carbidkristalle werden gesintert. Die Menge des Bindermetalls in diesem Cermet wird bestimmt durch die gewünschte Festigkeit und Zähigkeit und beträgt 50 bis 30 Vol. -% auf der Basis des Cermets. Das Cermet wird bei einer Temperatur vcn etwa 1200 bis 1500 C im Vakuum oder in einer inerten Gasatmosphäre oder einer Atmosphäre von

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reduzierendem Gas gesintert. Der so vorgesehene, insbesondere ringförmige Cermetkörper wird mit Diamantpulver angefüllt und dann bei ultrahohem Druck und hoher Temperatur gesintert. Während der Sinterzeit liegen der Druck""und die Temperatur in einem Bereich, in welchem Diamant thermodynamisch stabil ist. Das Warmpressen wird ausgeführt bei einer Temperatur von etw
von etwa 45 kbar oder höher.

bei einer Temperatur von etwa 1200 C oder höher und bei einem Druck

Die Zusammensetzung des Cermets ist geeignet zur Herstellung eines zusammengesetzten Sinter körpers, wie er bei der Erfindung erwünscht ist. Dieser Körper besteht aus einer harten Verbindungsphase der Carbide in Form von (Mo, W)C mit ei.iem M o/W-Atom Volumenverhältnis von wenigstens 1 und einer Binderphase aus einem Metall der Eisengruppe mit einem Volumenverhältnis von 5 bis 30 %, bezogen auf das Cermet. Wenn die Menge der Binderphase unter diesem Bereich liegt, wird die Festigkeit der Legierung beeinträchtigt, so daß die Gefahr besteht, daß im zusammengesetzten Körper während der Sinterung unter überhohem Druck sich Risse bilden. Ist die Menge der Binderphase höher bemessen als dieser Bereich, wird der zusammengesetzte Körper zu stark während der Sinterung deformiert und man erhält nicht die erwünschte Gestalt. Bei Verwendung von Kobalt oder Nickel oder Legierungen davon als Bindermaterial für das Cermet ist es erwünscht, dem Bindermaterial Eisen in einem Verhältnis von 0,1 Gew. -% oder mehr zuzugeben, um die erforderliche hohe Festigkeit zu erzielen. Wenn die Zugabe an Eisen 20 Gew. -% übersteigt, wird die Sinterfähigkeit und die Festigkeit der Legierung verringert.

Das Carbid vom (Mo, W)C-Typ, das bei der Erfindung zum Einsatz " kommt, ist ein gemischtes bzw. zusammengesetztes Carbid aus Molybdän und Wolfram, das durch" (Mo, W)₁C" wiedergegeben werden kann,

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wobei 0,5^x = 1 bedeutet und das die gleiche einfache hexagonale Struktur wie C hat. Das bedeutet, daß 10 Vol. -% oder weniger Carbid-

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kristalle vom M„C-Typ in die Kristalle vom (Mo, W)C-Typ eingebaut sein können. Bevorzugt wird der Kohlenstoffgehalt in diesem Cermet innerhalb eines Bereiches eingestellt, in welchem eine gute Festigkeit vorhanden ist. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß eine ausgezeichnete Festigkeitseigenschaft erzielt werden kann, wenn der Kohlenstoffgehalt der Beziehung genügt χ = 0, 8 bis 0, 98 in der Formel (Mo, WLC*.

In den Fig. 1 bis 3 sind Analyseergebnisse eines Sinterkörpers, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, gezeigt unter Verwendung eines Röntgenstrahlmikroanalysierers. Die Fig. 1 zeigt eine mikroskopische Photographic mit lOOOfacher Vergrößerung eines von rückgestreuten Elektronen gewonnenen Bildes. Die Darstellung zeigt die Verteilung der Diamantkristalle und der Binderphase, wobei die grauen Bereiche Diamantpartikel sind und die weißen Bereiche die Binderphase darstellen. In der Binderphase sind Molybdäncarbidkristalle, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, enthalten. Hieraus ergibt sich, was auch durch die mikroskopische Photographie der Fig. 3 bestätigt wird, daß äußerst feine Carbidkristalle in der Binderphase dispergiert sind. Die Fig. 4 zeigt eine typische Ansicht hiervon, wobei die strichlierten Flächen die Diamantpartikel bedeuten und die feinverteilten Partikel in der Binderphase für die Diamantpartikel Carbide sind, welche Molybdän als überwiegende Komponente aufweisen. Der Grund, weshalb die Eigenschaften eines Diamant-Preßkörpers, der als Drahtziehwerk verwendet wird, durch die Anwesenheit von Molybdäncarbid in der Binderphase verbessert werden, ist der folgende: Während des Drahtziehens wird die Innenfläche des Werkzeugs einer Reibung durch den Drahtstab, der unter hohem Druck bearbeitet wird, unterworfen. Der Diamant hat die allgemeine Eigenschaft, daß der Reibungskoeffizient zwischen Diamant und dem Werkstück, das bearbeitet wird, gering ist und daß das Anhaften von Diamant am Werkstück kaum in Erscheinung tritt, jedoch ergibt sich durch die Binderphase des Diamant-Preßköi'pers das Problem des Anhaftens. Molybdäncarbid ande-

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rerseits besitzt die Eigenschaft, daß ein Anhaften im Vergleich zu Wolframkarbid kaum in Erscheinung tritt. Der Grund hierfür ist nicht klar, jedoch könnte dies auf die Eigenschaften von Oxiden zurückzuführen sein, die an den Reibflächen entstehen. Bei der Oxidation von Molybdäncarbid entsteht MoO₀. Dieses ist ein selbstschmierendes Mittel mit laminarer Struktur und mit dem niedrigsten Reibungskoeffizienten von verschiedenen Oxiden. Die selbstschmierende Wirkung beruht darauf, daß das Oxid einen Schmelzpunkt von 795 C aufweist und bestrebt ist, einen Schmierfilm auf der der Reibungskraft unterworfenen Oberfläche, die einem hohen Druck und einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, zu bilden. Andererseits besitzt das Oxid, das durch die Oxidation von Wolframcarbid entsteht, einen höheren Reibungskoeffizienten und einen höheren Schmelzpunkt von 1473 C. Dieses Oxid besitzt keine Schmiermittelwirkung.

Um einen Diamant-Preßkörper zu erzielen, der für ein Drahtwerkzeug verwendbar ist und in welchem Molybdäncarbid in der Binderphase feinverteilt ausgeschieden ist, kommt bevorzugt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem Diamantpulver und ein Cermet, bestehend aus einem Carbid vom (Mo, W)C-Typ, das durch ein Metall der Eisengruppe, wie beispielsweise Kobalt, Nickel oder eine Legierung davon, welche einen geringen Anteil an Eisen enthält, gebunden ist, miteinander in Berührung gebracht werden und einem hohen überhohen Druck und hoher Temperatur unterworfen werden, bei welchen Diamant stabil ist, so daß eine flüssige Phase im Cermet gebildet wird und das Diamantpulver mit der flüssigen Phase imprägniert wird.

Das Diamantpulver wird mit der flüssigen Phase imprägniert, das eine eutektische Zusammensetzung von Molybdäncarbid und einem Metall der Eisengruppe ist, wobei die Diamantpartikel durch die flüssige Phase miteinander verbunden werden und Molybdäncarbid in der Binderphase auskristallisiert. In Cermets, die aus Carbiden vom (Mo, W)C-Typ bestehen,

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und welche einen eisenfreien Binder aus Metallen der Eisengruppe, wie beispielsweise Kobalt und Nickel, besitzen, scheiden grobe nadeiförmige Carbide mit einer anderen Kristallstruktur von (Mo, W)₀C oder Mo₀C aus, wenn im Carbid der Kohlenstoffanteil fehlt. Wenn man als Binder Kobalt, Nickel oder Legierungen davon, zu denen ein geringer Anteil an Eisen zugegeben ist, verwendet, erhält man eine Legierung mit hoher Festigkeit und großer plastischer Verformbarkeit, bei denen Carbide vom (Mo, W)₀C- oder Mo_oC-Typ feinverteilt sind.

Um eine Verteilung der feinen Carbide vom (Mo, W)C- bzw. Mo₀C-Typ in der Legierung zu erzielen, ist es von Vorteil, andere verunreinigende Elemente als Eisen dem Bindermetall zuzugeben. Als verunreinigende Elemente können Beryllium, Calcium, Magnesium, Silizium, Phosphor, Mangan, Rhenium verwendet werden. Diese Elemente sollen jedoch mit einem Anteil von 3 Gew. -% oder weniger, bezogen auf die Menge des Bindermetalls, zugegeben werden. Wenn dieser Bereich überschritten wird, wird die Binderphase zu stark gestört, um eine ausreichend hohe Festigkeit zu erzielen. Ein das Kornwachstum der Carbide vom Mo₀C-TyP hemmender Effekt wird durch den Einbau von Titan, Zirkonium Hafnium, Tantal oder Niob neben den im vorstehend schon beschriebenen Verunreinigungselementen erzielt. Diese Elemente sind in den Carbiden aus (Mo, W)C und Mo₀C und teilweise in der Bindermetallphase gelöst. Ein anderes Verfahren zur feinen Verteilung von Carbiden des Mo_oC-Typs besteht darin, daß man ein Bindermetall, das hauptsächlich aus Nickel besteht, verwendet. Beispielsweise ist die Verwendung eines Bindermetalls, das aus 50 bis lOO Gew. -% Nickel und 50 bis O Gew. -% Kobalt besteht, wirkungsvoll bei der Verzögerung des Kornwachstum von

Zusätzlich zu den vorbeschriebenen Verfahren ist das rasche Abkühlen eines Cermets auf der Basis von (Mo, W)C von der Sintertemperatur

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wirkungsvoll für die Verzögerung des Kornwachstuma der Carbide vom Mo_oC-Typ. Da die Vorsinterung des Cermet auf (Mo, W)C-Basis bei der Erfindung in einem Vakuumofen bevorzugt ausgeführt wird, kann das Cermet nach dem Sintern rasch abgekühlt werden, beispielsweise durch Einbringen eines Kühlgases, das z. B. Stickstoff oder Argongas sein kann, in den Ofen. Gegebenenfalls kann das Kühlgas auch mit Hilfe eines Ventilators in Zirkulation im Ofen versetzt werden.

Beim Vorsintern der Legierung auf (Mo, W)C-Basis, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommen kann, hat die Sintertemperatur eine obere Grenze. Die geeignete Sintertemperatur hängt ab von der Zusammensetzung des Cermets und des Kohlenstoffgehalts. Wenn die Sinterung oberhalb einer Temperatur von 1450 C durchgeführt wird, haben die Carbide des MOgC-Typs das Bestreben, sich zu vergröbern.

Die Eigenschaft des bei der Erfindung verwendeten Cermets ist eine solche, daß eine flüssige Phase gebildet wird, wenn das Cermet mit dem Diamantpulver gefüllt und bei überhohem Druck erhitzt wird, wobei die Zusammensetzungen der flüssiger. Phase sich mit der Aufheiztemperatur ändern. Bei einer relativ geringen Temperatur bildet sich eine eutektische Schmelze, bestehend aus Molybdän, Kohlenstoff und einem Metall der Eisengruppe, beispielsweise Kobalt, Eisen oder Nickel, welche als Bindermetall verwendet werden. Wenn die Temperatur erhöht wird, bildet sich eine eutektische Schmelze aus Wolfram, Kohlenstoff und dem Metall der Eisengxmppe. Dies beruht darauf, daß die eutektische Temperatur für Molybdän, Kohlenstoff, Nickel beispielsweise etwa 1200 C beiNormaldruck beträgt, während die eutektische Temperatur von Wolfram, Kohlenstoff und Nickel über 1300° C liegt. Demgemäß besitzt die flüssige Phase, welche in den Diamantsinterkörperteil-bei der Erfindung eindringt, wahlweise einen hohen Molybdängehalt,und ein Carbid, das hauptsächlich aus Molybdän besteht, scheidet sich in der Binderphase aus.

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Insofern ist es geeignet zur Herstellung von Preßkörpern aus feinen D iamantpar tikeln.

Wie aus Fig. 5 - 1 zu ersehen ist, besitzen Cermets auf (Mo, W)C-Basis (A: (Mo^WJC - 11 Vol. -% Co; B: (Mo₇W₉) - 15, 3 Vol. -% Co) eine geringere Härte bei niedriger Temperatur und eine höhere Härte bei hoher Temperatur als Cermets auf WC-Basis (C: WC - H Vol. -% Co; D: WC 15, 3 Vol. -% Co). Auch die Fig. 5-2 zeigt einen Vergleich zwischen Cermets auf (&:o, W)C-Basis und WC-Co-Legierungen bezüglich der

bei
Verformungseigenschaften/Üer Anwendung von Druck, wobei A: (Mo„W„)C - 11 Vol. -% Co; E: (Mo₅W₅)C - 19 VoL-% Co; C/WC - 11 Vol. -% Co; F: WC - 16 Vol. -% Co; und G: WC - 24 Vol. -% Co und χ den Bruchwert bedeuten. Beim Vergleich der Legierungen A und C, welche den gleichen Volumenprozentanteil an Bindermetallphase besitzen, besitzt die erstgenannte Legierung eine bedeutend höhere Verformung beim Bruch. Die Legierung A besitzt ebenfalls eine höhere Verformung beim Bruch als die Legierung G, die einen höheren Volumenprozentanteil an Kobalt aufweist. Hieraus ergibt sich, daß ein Cermet auf (Mo, W)C-Basis, selbst wenn der Anteil an Binderphase gering ist, nicht bricht, selbst wenn der zusammengesetzte Preßkörper bei überhohem Druck gesintert wird. Demzufolge läßt sich ein Diamantpreßkörper aus feinen Diamantpartikeln mit niedrigem Bindermetal lanteil bei der Verwendung eines derartigen Cermets gewinnen.

Bei der Herstellung des zusammengesetzten Sinterkörpers können bei der Erfindung die Temperaturen und der Druck innerhalb eines breiten Bereiches während des Sinterns bei überhohem Druck geändert werden.

Bei einem Cermet auf (Mo, W)C-Basis kann die minimale Sintertemperatur mit dem Anwachsen des Verhältnisses von Molybdän zu Wolfram verringert werden. Die Fig. 6 zeigt Sinterschrumpfungskurven für verschiedene Cermets auf (Mo, W)C-Basis, wobei die mit A. B, C und D

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gezeigten Kurven für ein Carbid von WC, (Mo_rW_.) , (Mo„W„) bzw. (Mo₉W₁)C in Kombination mit 20 Gew. -% einer Co + Ni (1 : 1)-Legierung. Im Falle der Legierung D aus (MOqW₁)C ist die Schrumpfung schon bei 1225 C, d. h. um 100 C niedriger als im Falle der Legierung A aus WC, die bei 1325 C oder höher liegt, beendet.

Die Fig. 7 zeigt die Sintertemperatur bei der herkömmlichen Vakuumsinterung von Cermets auf (Mo, W)C-Basis, welche für zusammengesetzte Preßkörper angewendet werden, mit den dabei erzielten Dichten der Sinterkörper. Es bedeuten A: (Mo₅W₅)C - 10 Gew. -% Co - 10 Gew. -% Ni Legierung; B: (Mo₇W₃)C - 10 Gew. -% Co - 10 Gew. -% Co - 10 Gew. -% Ni-Legierung und C: (Mo₉W₁)C - 10 Gew. -% Co - 10 % Ni-Legierung. Die strichlierten Bereiche zeigen, daß die Sintertemperatur und die Dichte des gesinterten Körpers sich mit dem Kohlenstoffgehalt in der Legierung ändern. Die Kurve unterhalb des strichlierten Bereichs stellt einen hohen Anteil an Kohlenstoff in der Legierung dar, entsprechend χ = 0, wobei der kombinierte Kohlenstoffgehalt in der Legierung wiedergegeben werden kann in der Form von (Mo, W)₁C₁ und die Kurve oberhalb des strichlierten Bereichs einen gerungen Kohlenstoffgehalt in der Legierung entsprechend χ = 0, 4 bedeutet. Die Fig. zeigt, daß das (Mo, W)C-Cermet eine verringerte Sintertemperatur bei anwachsendem Molybdängehalt im Carbid aufweist. Dies beruht darauf, daß der eutektische Punkt von Mo-C-Co (Ni) geringer ist als der eutektische Punkt von W-C-Co (Ni). Die Schmelzen dieser eutektischen Zusammensetzungen dringen in den gesinterten Teil ein und bilden eine Binderphase mit einer molybdänreichen Zusammensetzung. In diesem Bereich scheidet die Sinterung bei niedriger Temperatur mit Verringerung des Kohlenstoffgehaltes fort. Es sei darauf hingewiesen, daß die (MOqW₁ )C-Legierung C bei 1200 C vollständig gesintert ist. Im Falle der Sinterhartmetallegierungen auf WC-Co-Basis ist eine flüssige Phase vorhanden bei Temperaturen oberhalb etwa 1300 C. Man erhält deshalb hier keinen vollständig gesinterten Körper, es sei denn, die Sinterung wird bei einer Temperatur oberhalb 1300° C durchgeführt.

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Der Diamantsinterkörperteil des zusammengesetzten Preßkörpers besitzt bei der Erfindung einen Diamantanteil von 70 Vol. -% oder mehr. Der Regt ist Dinderphase, bestehend aus einem Metall der Eisengruppe und einem Carbid, das hauptsächlich aus Molybdän besteht. Die Größe der Diamantkristallpartikel im Diamantsinterkörper erstreckt sich von feinen Partikeln mit 1 μΐη oder weniger bis maximal 500 μΐη Korngröße. Bevorzugt ist ein Sinterkörper mit Partikeln einer Korngröße von 10 μηι oder weniger. Um einen Diamantsinterkörper bzw. -Preßkörper aus feinen Partikeln zu erhalten, ist es von Vorteil, ein feines Diamantpulver mit 10 μηι oder weniger Korngröße als Ausgangsmaterial zu verwenden. Bei der Sinterung des feinen Diamantpulvers unter überhohem Druck ergeben sich Schwierigkeiten beim Gefäß, in das das Pulver eingefüllt werden soll. Im allgemeinen ist es schwierig, einen Preßkörper aus einem leicht deformierbaren Pulver, wie beispielsweise Diamantpulver, bei !Raumtemperatur mit hoher Härte zu erzielen. Eine Packungsdichte von höchstens 60 % läßt sich erzielen, selbst wenn unter Druck das Pulver gepreßt wird. Bei der Erfindung wird zur Herstellung des zusammengesetzten Preßkörpers das Diamantpulver in die Öffnung des vorgesinterten Cermets eingefüllt,und die Sinterung wird bei übergroßem Druck durchgeführt. Das Cermet, welches den Behälter bildet, wird dabei verformt und schrumpft, so daß ein Druck auf das Diamantpulver ausgeübt wird. Bei einer derartigen Deformation bricht das Cermet nicht. Wenn man eine bekannte WC-Co-Legierung für den Behälter verwendet, kann sich eine derartige Verformung einstellen, wenn man einen hohen Kobaltanteil verwendet. Dann ergibt sich jedoch der Nachteil, daß eine zu große Kobaltmenge in den Diamantsinterkörper eindringt, so daß man einen Diamantpreßkörper mit einer großen Menge an Binderphase erhält. Dies ist jedoch nicht erwünscht. Das Cermet, welches bei der Erfindung verwendet wird, besteht im wesentlichen aus einem Carbid vom (Mo, W)C-Typ und besitzt eine bedeutend höhere plastische Verformungsfähigkeit als eine WC-Co-Legk rung, die das gleiche Bindermetall volumen aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

Da in aller Regel bei der Verwendung des Diamant-Preßkörpers als Drahtziehwerkzeug ein Kühlmittel verwendet wird und die Temperatur, auf welche das Werkzeug ansteigt, höchstens einige lOO C beträgt, ist die Sinter temperatur, wie im vorstehenden ausgeführt wurde, niedrig. Die Hochtemperaturfestigkeit ist niedrig bei Temperaturen höher als 1000° C.

Bei der Herstellung eines gesinterten Diamant-Preßkörpers gemäß der Erfindung ist es aus kommerziellen Gründen wichtig, daß die Temperatur für die Sinterung niedrig ist. Die Fig. 8 zeigt die stabilen Zonen von Diamant A und Graphit B. Bei der Herstellung des gesinterten Diamant-Preßkörpers ist es notwendig, die Sinterung in der stabilen Zone A für den Diamant durchzuführen. Die Neigung dieser Gleichgewichtslinie entspricht etwa 3 kbar/100 C. Die Verringerung der notwendigen Sintertemperatur um 100 C führt daher zur Verringerung des notwendigen Drucks um 3 kbar. Da die Lebensdauer eines Überhochdruckapparats sich exponentiell mit dem notwendigen Druck und der Temperatur bei etwa 50 kbar ändert, zeigen die vorstehend beschriebenen Änderungen der Betriebsbedingungen, daß die Lebensdauer des Überhochdruckgerätes um einiges Zehnfache oder mehr verlängert werden kann.

Im Fall der Sinterung von Diamantpulver mit einer Korngröße von 10 ym oder geringer zeigt sich während der Sinterung das Bestreben eines anormalen Kornwachstums. Dieses Kornwachstum des Diamants kann jedoch durch Verringerung der Sintertemperatur gehemmt werden. Demzufolge ist es von Vorteil, daß bei der Erfindung die Sintertemperatur um etwa 100 C verringert werden kann.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiei der Erfindung wird zur Herstellung des zusammengesetzten Preßkörpers ein vorgesintertes ringförmiges Cermet auf (Mo, W)C-Basis mit einer Mischung aus Diatnantpulver

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und mit Molybdänpulver und/oder Mo_oC-Pulver und/oder WC-Pulver in einem geeigneten Anteil gemischt, so daß sich (Mo, W)C-Carbide oder Carbide mit Molybdän als überwiegende Komponente bilden, woraufhin gesintert wird. Bevorzugt werden diese Stoffe in einem Verhältnis von 1 bis 30 Vol. -% dem Diamantpulver zugegeben. Zusätzlich kann ein feines Pulver eines Metalls der Eisengruppe zu der oben beschriebenen, das Diamantpulver enthaltenden Mischung zugegeben werden. Bevorzugt erfolgt die Zugabe dieses Metallpulvers in einem Anteil von 0 bis 15 Vol.-% zur Mischung des Diamantpulvers. Zusätzlich kann noch der Vorteil erzielt werden, daß die Zusammensetzung der Binderphase im Diamantsinterkörperteil unabhängig vom Cermetträger eingestellt werden kann. Insbesondere im Falle der Verwendung der Diamantpulvermischung mit einem Metallpulver der Eisengruppe und einem Pulvermaterial, das geeignet ist, ein Carbid mit Molybdän als überwiegender Komponente im Diamantsinterkörper zu bilden, ist es nicht notwendig, das gemischte Pulver mit einer flüssigen Phase aus dem umgebenden Cermet auf der (Mo, W)C-Basis während des Sinterns zu imprägnieren. Um die Zusammensetzung der Binderphase des Diamantkörpersinterteils konstant zu halten, verwendet man bevorzugt eine Trennwand, welche verhindert, daß während des Sinterns flüssige Phase zwischen dem Cermetteil und dem gemischten Diamantpulverteil übertragen wird. Für diese Trennwand kann ein solches Material zur Anwendung kommen, das während der Sinterung bei einem über hohen Druck und hoher Temperatur nicht schmilzt. Es können beispielsweise hochschmelzende Metalle, wie Titan, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Niob, Chrom, Molybdän, Wolfram, Platin usw. verwendet werden. Ferner können hochschmelzende Verbindungen wie Titannitrid, Zirkoniumnitrid, Hafniumnitrid usw. verwendet werden. Für das Trennmaterial werden ähnliche Festigkeitseigenschaften gewünscht wie sie das (Mo, W) -Cermet als Trägerkörper für den Diamantsinterkörperteil aufweist. Das Trennwandmaterial ist daher als relativ dünne Schicht ausgebildet mit einer Dicke von höchstens 0, 5 mm.

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Die Trennwand kann in der Weise vorgesehen sein, daß beispielsweise eine Metallfolie auf die Innenseite des gesinterten (Mo, W)C-Cermets aufgelegt wird oder durch Vakuumverdampfen das Trennwandmaterial aufgebracht wird. Im Falle der Verwendung von Titannitrid, Zirkoniumnitrid oder Hafniumnitrid kann die Linenseite des Cermets mit herkömmlichen Verfahren, beispielsweise durch chemische Dampfabscheidung aufgebracht werden. Nach dem Sintern sind der Diamantsinterkörperteil und das (Mo, W)C-Cermet kohärent über die dünne Trennwand hinweg miteinander verbunden.

Wenn das Diamantpulver eingefüllt ist, drängt die flüssige Phase während des Sinterns in den Diamantteil aus dem Cermetteil ein. Die Zusammensetzung der Binderphase des Diamantsinterkörperteils ist ähnlich der eutektischen Zusammensetzung des Cermets bei dem Druck und der Temperatur während der Sinterung. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Anteile der carbidformenden Elemente, wie beispielsweise Molybdän, Wolfram usw. in der Binderphase mehr erhöht werden als in der vorstehend genannten eutektischen Zusammensetzung. Das bedeutet mit anderen Worten, daß der Anteil an dem Metall der Eisengruppe verringert werden kann. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung ist, daß man einen Diamantsinter körper erhält, der aus höchst feinen Diamantkristallkörnern von 1JL/m oder geringer besteht. Versuche, bei denen lediglich die Korngröße des Diamantpulvers verändert wurde und bei denen das Diamantpulver in einem Ring aus einem (Mo, W)C-Cermet bzw. aus einer WC-Co-Sinterhartmetallegierung eingefüllt wurde und anschließend gesintert wurde, haben ergeben, daß bei der Verwendung von Diamantpulver von weniger als 3 jüm,ein anormales Korngrößenwachstum der Diamantkristalle 500 um übersteigend, stattfindet, und demgemäß ein Diamantsinterkörper, der aus überfeinen Diamantkristallen von 1 um oder geringer besteht, nicht hergestellt werden kann. Wenn andererseits Diamantpulver mit einer Korngröße von 1 i/m oder geringer vorher mit einem feinen Carbidpulver aus Mo„C, (Mo, W)C, WC

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usw. vermischt wurde und die resultierende Mischung verwendet wurde, konnte das anormale Kornwachstum der Diamantkristalle in überraschender Weise verzögert werden. In diesem Fall kann ein Metall der Eisengruppe zusätzlich der Mischung zugegeben werden. In jedem Fall ist es jedoch von Vorteil, daß die Zusätze an Molybdän und Wolfram größer sind als die Anteile der eutektischen Zusammensetzung, welche während der Sinterung im Diamantsinterkörperteil gebildet wird. Wenn man den Diamant-Preßkörper, der auf diese Weise erzielt wird, als Drahtziehwerkzeug verwendet, erzielt man eine hervorragende Oberfläche am gezogenen Draht, die vergleichbar ist mit der Drahtoberfläche, welche bei Verwendung eines Werkzeugs aus natürlichem Diamant erzielt wird. Als Carbide, welche dem Diamantpuiver in diesem Fall zugesetzt werden, kommen bevorzugt Molybdäncarbid oder Wolframcarbid zur Anwendung, jedoch können auch Titancarbid, Zirkoniumcarbid, Hafniunicarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid usw. anstelle eines Teils der vorstehend genf.nnteti Carbide verwendet werden.

(Mo, W)C, v/'ilches bei der Erfindung verwendet wird, besitzt eine geringere Dichte als WC. Außerdem ist als Rohmaterial Molybdän billiger als Wolfram, so daß man für das gleiche Volumen für (Mo, W)C den halben Preis von WC zahlen muß. Dies ist ein Vorteil der Erfindung, insbesondere \m Hinblick darauf, daß \p. letzter Zeit der Preis für Wolfram erheblich gestiegen ist.

Die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten bei gesinterten Preßkörpern aus Diamantkristallen von etwa 60 μη\, die mit einer WC-Co-Legierung umgeben waren und welche im Handel erhältlich sind, sind beim zusammengesetzten Preßkön?er aus Diamantpartikeln mit einer Korngröße von 10 jjm oder geringer, der bei der Erfindung erzielt wird, nicht mehr verenden. Wenn vs'-i;: dar Diamant-Preßkörper der Erfindung als Drahtzieh werkzeug verwendet, tritt ein Haften des Drahtstabes am Werkzeug praktisch nicht mehr auf. Außerdem wird der Durchmesser

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ORIGINAL INSPECTED

des Drahtes kaum mehr verändert, da Molybdäncarbid fein ausgeschieden in der Binderphase vorhanden ist und die Reibung des Werkzeugs während des Drahtziehens verringert ist. Außerdem ist die Oberfläche des Drahtätabes nicht mehr eingeritzt durch ausbrechende Diamantkristalle wegen deren geringen Korngröße.

Der Aufbau des zusammengesetzten Preßkörpers, der bei der Erfindung gewonnen wird, kann beispielsweise so gestaltet sein, daß ein Diamantsinterteil in der Mitte eines diesen umgebenden Cermets, das im wesentlichen aus Molybdäncarbid besteht, angeordnet ist, wie das in Fig. 9 dargestellt ist. Das Werkzeug kann beispielsweise dadurch fertiggestellt werden, indem der zusammengesetzte Preßkörper in der Mitte eines Trägerringes, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, befestigt wird. Dies kann durch Löten oder Pulversintern unter Verwendung von Silberlegierungen, Kupferlegierungen, Nickellegierungen usw. erfolgen. Auch kann die Befestigung in einem Trägerring durch herkömmliche Techniken in einem Diamantwerkzeug oder Sinterhartmetallwerkzeug durch Einpassen oder durch Schrumpfen befestigt werden. Bei einem zusammengesetzten Preßkörper dieser Art ist der Diamantsinterkörperteil umgeben von dem Cermet mit hoher Stabilität und Festigkeit, so daß der Diamantsinterkörperteil widerstandsfähig ist gegenüber Rißbildung bei der Verwendung als Werkzeug. Dieser Aufbau ist jedoch nicht immer geeignet, bei der Bearbeitung von relativ weichen Stahlstäben mit einem Durchmesser von etwa 2 mm oder darunter. Derartige Stahlstäbe hat man bisher unter Verwendung von natürlichen Diamantwerkzeugen hergestellt. Für ein derart klein bemessenes Werkzeug kann man für den zusammengesetzten Preßkörper der Erfindung einen Aufbau wählen, wie er in den Figuren 10 oder 11 dargestellt ist. Bei der Herstellung des zusammengesetzten Preßkörpers unter Verwendung eines Überhochdruckgerätes kann ein scheibenförmiges Cermet, wie es in den Figuren 10 oder

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dargestellt ist, verwendet werden. In dieser Scheibe befinden sich Öffnungen, welche mit dem Diamantpulver angefüllt werden. Daraufhin wird gesintert. Auf diese Weise erhält man eine Anzahl an zusammengesetzten Diamantpreßkörpern in einem einzigen Sintervorgang. Der Cermetteil kann beispielsweise entlang der geraden Linien mit Hilfe eines Diamantschneiders geschnitten werden. Der zusammengesetzte Preßkörper, der gemäß der Figuren 10 bzw. 11 gewonnen wird, kann in einen Trägerring, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, durch Pulversinterung oder Löten eingesetzt werden, so daß man ein Werkzeug erhält. Die Gestalt des Cermetteiles des zusammengesetzten Preßkörpers nach dem Schneiden ist nicht auf eine dreieckige Gestalt oder eine rechteckige oder quadratische Gestalt beschränkt. Man kann hier eine beliebige Gestalt wählen. Es wird nur der Cermetteil geschnitten, da der Diamantsxnterkörperteil sich kaum schneiden läßt.

Der Überhochdruckapparat, welcher bei der Herstellung des Sinterkörpers bei der Erfindung verwendet wird, ist vom Riemen- bzw. Gurttyp. Ein (Mo, W) C-Cermet wird mit Diamantpulver in das Überhochdruckgerät eingefüllt und mit einem Wärmeelement, beispielsweise Graphit, unter Verwendung von Pyrophyllit als Druckmedium erhitzt. Die Sinterung soll wenigstens bei einer solchen Temperatur ausgeführt werden, wo die eutektische flüssige Phase des Cermets sich in dem stabilen Diamantbereich bildet und etwa 1200 C oder höher bei einem Druck von etwa 45 kbar oder höher für 5 Minuten und langer aufrechterhalten werden.

Die Erfindung soll im einzelnen noch anhand der folgenden Beispiele, ohne daß durch diese Beispiele die Erfindung eingeschränkt wird, näher erläutert werden. Die in diesen Beispielen angegebenen Prozentangaben verstehen sich als Gewichtsprozentangaben, falls keine anderen Angaben gemacht sind.

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Beispiel 1

Ein Sinterkörper mit 8 mm Außendurchmesser, 2 mm Innendurchmesser und 4 mm Höhe wird aus einer (Mo-W₃)C-Il Vol% Co-Legierung hergestellt und mit einem Diamantpulver mit einer Korngröße von 74 jL/m bis 149 u m (200 - 100 mesh) gefüllt und an der oberen und unteren Stirnseite mit dünnen Blechen aus einem Cermet der gleichen Zusammensetzung wie der Sinterkörper abgedeckt. Diese Anordnung wird in eine Einrichtung zur Erzeugung eines überhohen Druckes und einer hohen Temperatur, welche für die Synthese von Diamant normalerweise verwendet wird, eingebracht. Der Druck wird zunächst auf 55 kbar und dann auf eine Temperatur bis zu 1400 C durch elektrischen Strom gebracht. Die Probe wird bei diese Bedingung 10 Minuten gehalten. Nach Verringerung der Temperatur und des Drucks wird die Probe entnommen und diese zeigt eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Abmessungen und ein gutes Aussehen. Der Diamantteil wird mit einer Co-Legierung, die Mo, W und C entsprechend der flüssigen Phasenkomponenten bei 14OO°C von einer (Mo, W) C-Co-Legierung enthalten, imprägniert» Die Co-Legierung wirkt als Binder material und gleichzeitig wird die (Mo, W) C-Co-Legierung an der Außenseite vollständig kohärent verbunden.

Durch Laserbearbeitung wird eine Öffnung in einen Teil des Sinterkörpers eingebracht. Auf diese Weise entsteht ein Drahtziehwerkzeug zur Herstellung eines Drahtes von 0, 5 mm Durchmesser. Die innere Oberfläche wird durch Polieren endbearbeitet, so daß eine fehlerfreie und schön aussehende Oberfläche gewonnen wird.

Der gleiche Vorgang wird wiederholt unter Verwendung von WC-11 Vol. % Co-Legierung (7 Gew.% Co) entsprechend der (Mo₇W₃)C-11 Vol. % Co-Legierung und nach dem Warmpressen wird die Probe entnommen.

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Man hat verschieden Risse im äußeren Sinterhartmetallkörperteil festgestellt und daher konnte die Probe nicht in der Praxis verwendet werden.

Beispiel 2

Ein Sinterkörper 3 mit einer zylindrischen Form und mit 14 mm Außendurchmesser, 5 mm Innendurchmesser und 12 mm Höhe wird aus einer (Mo₅W₅)C-H Vol.% Co-Legierung hergestellt und mit Diamantpartikeln angefüllt, die eine Korngröße von 37^m bis 44/' m (325 - 400 mesh) aufweisen. Die stirnseitigen Öffnungen werden mit Stöpseln 2 aus der gleichen gesinterten Legierung wie der zylindrische Sinterkörper 3 verschlossen. Die Stöpsel haben einen Außendurchmesser von 5 mm und eine Dicke von 1, 9 mm, so daß sich eine Anordnung wie in Fig. 12 dargestellt, ergibt. Die Anordnung wird in ein Graphitheizgerät eingebracht und der Spalt zwischen dem Heizgerät und der Anordnung wird mit einem Sinterkörper aus hexagonalem BN ausgefüllt. Die Sinterung wird unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wie in der Einrichtung für den überhohen Druck des Beispieles 1.

Zu Vergleichszwecken wurde der gleiche Sintervorgang wiederholt, wobei WC-Il Vol. % Co-Legierung in der gleichen Form verwendet wurde.

Beide Beispiele zeigten, daß der Diamantsinterkürperteil um etwa 40% in Richtung seiner Dicke gegenüber der Ausdehnung vor der Sinterung geschrumpft war, w ie dies in Fig. 13 dargestellt ist. Bei dem Ausführungsbeispiol nach der Erfindung, bei welchem eine (Μο,-W,-) C-Il Vol. % Co-Legierung verwendet wurde, wurden keine Risse festgestellt und der Diamantsinterkörperteil mit einer Dicke von etwa 5 mm war vollständig mit der umgebenden (Mo, W) C-Co-Legierung verbunden. Das Beispiel nach dem Stand der Technik, bei welchem WC-H Vol.% Co

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verwendet wurde, zeigte seitliche Risse 4, wie das in der Fig. 13 dargestellt ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung hat sich gezeigt, daß der mit dem Diamantpulver angefüllte Teil während der Sinterung schrumpft. Der umgebende Träger folgte dieser Schrumpfung. Hinzu kommt bei den beiden Versuchen, daß ein zusätzlicher überhoher Druck von außen her einwirkt. Falls ein Material mit geringer plastischer Verformungseigenschaft verwendet wird, neigt dieses daher zu Rissen.

Beispiel 3

Ein Sinterkörper zylindrischer Form mit 8 mm Außendurchmesser, 6 mm Dicke und einer Ausnehmung von 3 mm Dicke und 4 mm Tiefe im mittleren Teil wird aus einer (Mo-W,,) C-10 Vol. % Co-5Vol.% Ni-Legierung hergestellt und mit einem Diamantpulver mit einer Korngröße von 53 - 62 ι m (230 - 270 mesh) angefüllt und am oberen Teil mit einem Stöpsel aus einem Molybdänstück mit einem Außendurchmesser von 3 mm verschlossen. Die Anordnung wird in eine Einrichtung zur Erzeugung eines überhohen Druckes eingebracht und bei den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 gesintert. Der sich ergebende Sinterkörper besitzt keine Risse und der Diamantsinterkörperteil mit einem Durchmesser von etwa 3 mm und einer Dicke von etwa 2 mm war vollständig mit der (Mo, W) C - Co, Ni-Legierung verbunden. Die (Mo, W) C - Co, Ni-Legierung am oberen Teil und unteren Teil wird durch Schleifen entfernt und es wird eine Öffnung von 0, 6 mm Durchmesser im Sinterkörper hergestellt, so daß man ein Werkzeug erhält. Bei Verwendung dieses Werkzeuges zum Drahtziehen von einem Wolframdraht war das Drahtziehen möglich bis zu einem Wert von etwa 2, 5 Tonnen. Bei Verwendung eines Werkzeuges aus einem natürlichen Diamanteinkristall erzielt man einen Wert von lediglich etwa 1, 3 Tonnen, wobei das Werkzeug häufig in der Anfangs-

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stufe Risse zeigte. Das Werkzeug aus einem Sinterkörper, der nach der Erfindung hergestellt wurde, konnte wiederholt durch Nachpolieren ohne Schwierigkeiten wiederverwendbar gemacht werden.

Beispiel 4

Ein zylindrischer Sinterkörper mit 8 mm Außendurchmesser, 2 mm Innendurchmesser und 4 mm Höhe wird aus einer (Mo„W.) C -10 Vol.% Co-5VoI. % Ni-Legierung hergestellt und mit einem Diamantpulver einer Korngröße von 37^'in bis 44 ι im (325 - 400 mesh) angefüllt. Die oberen und unteren offener. Teile werden mit dünnen Blechen aus einem Cermet der gleichen Zusammensetzung wie die vorstehend beschriebene Legierung abgedeckt. Die Anordnung wird in das gleiche Gerät eingebracht, das beim Beispiel 1 verwendet wird. Der Druck wird auf 52 kbar und die Temperatur bis auf 1250 C durch elektrischen Strom gebracht. Diese Bedingung wird 10 Minuten aufrechterhalten. Nach Verringern der Temperatur und des Druckes werden die Proben, die ein gutes Aussehen und exakte Abmessungen aufweisen, entnommen. Die sich ergebenden Sinterkörper werden mit Laser-Strahlen bearbeitet und es werden Bohrungen in den Sinterkörper eingebracht, so daß ein Drahtziehwerkzeug zum Herstellen eines Drahtes mit 0,175 mm gewonnen wird. Dieses Werkzeug wurde verwendet zum Ziehen eines Drahtstahles zur Verwendung eines Stahlgeflechtes für Stahlgürtelreifen. Beim Drahtziehen konnten Ziebvsrte bis zu 2, 2 Tonnen zur Anwendung gebracht werden. Diese Werte liegen bedeutend höher als die Werte, welche bei bekannten Ziehwerkzeugen zur Anwendung kommen können.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt den Unterschied zwischen bekannten Sinterkörpern, bei denen eine Sinterhartmetall-Legierung vom WC-Co-Typ als Trägermaterial für den Diamantsinterkörperteil verwendet worden ist

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und einem Sinterkörper gemäß der Erfindung, bei dem als Trägerteil ein (Mo, W) C-Cermet mit einem Bindermetall, das Co und Ni als überwiegende Komponenten und einen geringen Anteil an Fe aufweist, verwendet worden ist.

Ein Carbid mit einer Zusammensetzung aus (Mo_gW^). C_{Q Q} wird mit Co und Ni sowie einem geringen Anteil an Fe gemischt und es wird eine Legierung mit einer Zusammensetzung von (MOqWj)C 10 Vol.% Co-10 Vol. % Ni - 0, 5 Vol.% Fe hergestellt. Diese Legierung wird bei 1250 C im Vakuum gesintert und es wird ein zylindrischer Sinterkörper hergestellt mit 13 mm Außendurchmesser, 8 mm Höhe und einer Ausnehmung mit 4 mm Innendurchmesser und 6 mm Tiefe im mittleren Teil eingebracht. Ferner wird ein anderer Sinterkörper mit den gleichen Abmessungen hergestellt aus WC -15 Vol.% Co-Legierung zu Vergleichszwecken.

Diese beiden Sinterkörper werden mit Diamantpulver mit einer Korngröße von 3.L'm angefüllt und mit einem Blech mit 4 mm Durchmesser verschlossen. Das Blech besteht aus der gleichen Legierung wie im vorstehenden beschrieben. Die Anordnung wird in einer Einrichtung zur Erzeugung von überhohem Druck und hoher Temperatur eingebracht, wie sie beispielsweise für die Synthese von Diamant verwendet wird. Der Druck wird zunächst auf einen vorbestimmten Wert erhöht und die Temperatur wird dann soweit erhöht, daß eine Sinterung eintritt.

Die Drücke und Temperaturen, welche zur Anwendung gekommen sind, sind in Fig. 14 dargestellt. Die quadratischen Markierungen jf^J , QTj und [x| zeigen die Ergebnisse für den Fall, daß ein (MOgW₁)C -Cermet gemäß der Erfindung verwendet wird. Die runden Markierungen (g) , (Jj) und (^) zeigen die Ergebnisse für den Fall, daß zu Vergleichszwecken eine WC-C ο-Legierung verwendet wird. In jedem Fall beträgt die Sinterzeit 20 Minuten, nachdem die Temperatur einen vorbe-

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stimmten Wert erreicht hat. In dieser graphischen Darstellung zeigt A die Gleichgewichtslinie von Graphit-Diamant und B zeigt den eutektischen Punkt von Co-C. Die Markierungen (£) und ^J zeigen den Fall, bei welchem ein zusammengesetzter Sinterkörper erreicht wird, der vollständig gesintert ist. Die Markierungen ("J!) und ΓΠ zeigen den Fall, bei welchem der Diamantsinterkörperteil kein vollständiger zusammengesetzter gesinterter Körper ist. Der Anteil der Imprägnierung aus der flüssigen Binderphase des umgebenden (Mo, W)C-Cermets bzw. der WC-Co-Legierung fehlt hierbei. Die Markierungen £<) und Γχ| zeigen den Fall, bei welchem ein Teil des Diamantpulvers graphitisiert ist. Wie aus der graphischen Darstellung der Fig. 14 zu ersehen ist, ergibt sich ein vollständiger gesinterter zusammengesetzter Körper wenn ein (Mo-WJ C-Cermet gemäß der Erfindung verwendet wird. Dieser Sinterkörper wurde gesintert bei einer Temperatur von 1200 C bei einem Druck von 48 kbar. Ein vollständig gesinterter Körper wird im Gegensatz dazu bei der Verwendung von WC-Co-Legierung erst dann erzielt, wenn eine Temperatur von 1360 C und ein Druck von 52 kbar zur Anwendung kommen.

Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des zusammengesetzten gesinterten Körpers bzw. Preßkörpers gemäß der Erfindung ist es wichtig, daß dieser auch bei veränderbaren Bedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur gewonnen werden kann.

Die Fig. 15 zeigt die Beziehung von Innendruck der in einer Einrichtung zur Erzeugung eines über hohen Drucks vom Gurt-Typ mit dem Öldruck deren Presse erzielt wird. In einer Einrichtung zur Erzeugung eines überhohen Drucks ist die Beziehung des Innendruckes, der erzeugt wird und der Belastung, die zu dem Abschnitt der den überhohen Druck erzeugt, hinzukommt, nicht linear. Der Anstieg des Innendruckes hat einen leicht geneigten Kurvenverlauf mit anwachsendem

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Öldruck. Deshalb ist die Abnahme der zusätzlich notwendigen Belastung auf den Apparat groß wenn man eine nur kleine Verringerung des notwendigen Innendruckes benötigt. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Gebrauchs dauer der Einrichtung zur Erzeugung eines überhohen Druckes.

Bei dem vorliegenden Versuch wird eine Einrichtung verwendet, bei der als minimaler Öldruck zur Erzeugung eines Innendruckes von

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52 kbar 250 kg/cm benötigt wurden, um einen zusammengesetzten Sinterkörper unter Verwendung eir,er Carbid-Legierung aus WC-Co herzustellen. Im Falle der Verwendung von einem (Mo₉W.) C-Cermet gemäß der Erfindung benötigt man zur Erzeugung eines Innendruckes

von 48 kbar 210 kg/cm"¹. Dies entspricht etwa 80% der Belastung, welche beim Stand der Technik notwendig ist. Außerdem läßt sich die Temperatur beim Sintern von 136Q°C auf 1200 C verringern. Auch hierdurch wird die Gebrauchsdauer der Einrichtung zur Erzeugung des überhohen Druckes verlängert. Bei der Sinterung mit einem Innendruck von 48 kbar und einer Temperatur von 1200 C unter Verwendung des (MOgW₁ )C-Cermets gemäß der Erfindung konnte die Anzahl der wiederholten Anwendungen der Einrichtung um das Dreifache erhöht werden gegenüber den Fällen, in denen die Sinterhartmetall-Legierung aus WC-Co verwendet wurd.

Beispiel 6

Ein Sinterkörper mit 13 mm Außendurchmesser, 4 mm Innendurchmesser und 8 mm Höhe aus (Mo„W„)C-10 Vol.% Co-O, 5 Vol. % Fe-Legierung wird hergestellt. Das Gefüge des sich ergebenden Sinterkörpers wird durch Ätzen mit einer Murakami-Lösung untersucht. Es hat sich herausgestellt, daß (Ma, W)₃C rascher geätzt wird als (Mo, W)C und es hat sich herausgestellt, daß etwa 10 Vol% (IVio, W)₀C-Phase fein verteilt im Gefüge der (Mo, W)C-Phase verteilt ist. Der

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Sinterkörper wird mit Diamantpulver mit einer Korngröße von 37 // m bis 74 JU m (200 - 400 mesh) gefüllt und mit dünnen Blechen aus Cermet, bestehend aus dergleichen (Mo₇W₃) C-Legierung verschlossen. Die sich ergebende Anordnung wird in eine Einrichtung zur Erzeugung von überhohem Druck und hoher Temperatur eingebracht, welche normalerweise zur Synthese von Diamant verwendet wird. Der Druck wird zunächst auf 55 kbar und die Temperatur auf 1400°C mit Hilfe elektrischen Stroms gebracht. Diese Betriebsbedingungen werden 10 Minuten aufrechterhalten. Nach Verringerung der Temperatur und des Druckes wird die Probe entnommen und diese zeigt ein gutes Aussehen und genaue Einhaltung der Abmessungen. Eine Co-Legierung mit Mo, W und C entsprechend den Komponenten der flüssigen Phase bei 1400 C war in den Diamantkörpersinterteil eingedrungen aus der (Mo, W) C-Legierung und bildet im Diamantsinterkörperteil ein Bindermaterial, wobei der Diamantsinterkörperteil vollständig an die umgebende (Mo, W) C-Legierung gebunden ist. Der Diamantsinterkorperteil dieses zusammengesetzten Preßkörpers wird poliert und unter Verwendung eines Röntgenstrahl-Mikroanalysierers 'jntersucht, wobei insbesondere die Binderphase beobachtet wurde. D'.e Fig. 1 zeigt die Verteilung der Diamantkristalle und der Binderphase. Die Fig. 2 zeigt die Verteilung der Molybdänelemente in der gleichen Ansicht wie in Fig. 1 und die Fig. 3 zeigt die Struktur des Sinter körpers. Eine Öffnung wurde mit Hilfe von Laserstrahlen in den Sinterkörper eingebracht, so daß man ein Drahtziehwerkzeug erhält. Mit diesem Werkzeug konnte ein Draht von 1, 2 mm Durchmesser hergestellt werden. Die Innenfläche der Werkzeugöffnung wurde durch Polieren endbearbeitet, so daß eine fehlerfreie und schöne Oberfläche gewonnen wurde.

Beim Ziehen eines Drahtes aus einer Fe-Ni-Legierung konnten Ziehwerte bis zu 600 kg erreicht werden. Im Falle der Verwendung der btkannten WC-Co-Legierung war die Gebrauchsfähigkeit des Werkzeuges beim Drahtziehen schon bei Ziehwerten von lediglich 20 kg wegen

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Anfressens beendet. Bei Verwendung eines handelsüblichen Werkzeugs aus einem Diamantpreßkörper konnten Ziehwerte von 200 kg erzielt werden, jedoch trat in einigen Fällen ebenfalls ein Anfressen aif.

Beispiel 7

Ein Sinterkörper in Form eines Bleches mit 25 mm Durchmesser und 8 mm Höhe, das 24 Öffnungen mit 3 mm Durchmesser und 7 mm Tiefe aufweist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, wird aus einer (Mo₇W₃)C- 10 Vol.% Co - 5 VoL. % Ni - 0, 5 Vol.% Fe-Legierung hergestellt. Die Analyse des Gefügesdes Sinterkörpers ergibt, daß (Mo, WLC granuliert und fein verteilt im Gefüge vorhanden ist. Die Öffnungen im Blech werden mit Diamantpulver mit einer Korngröße von 3 μ m angefüllt und die Öffnungen werden unter Verwendung von Pfropfen aus Cermet des gleichen Materials verschlossen. Die sich ergebende Anordnung wird in einem zylindrischen Graphitheizer eingebracht. Der Spalt zwischen dem Heizer und der Probe wird mit einem Sinterkörper aus hexagonalen BN-Kristallen angefüllt und die Sinterung bei 53 kbar und 1350⁰C 10 Minuten lang in einer Einrichtung zur Erzeugung von überhohem Druck vom Gurttyp eingebracht. Beim Entnehmen der Probe ergibt sich, daß der Diamantsinterkörperteil auf einen Außendurchmesser von etwa 2, 5 mm geschrumpft ist. 24 Diamantsinterpreßkörper sind ausreichend gesintert und es zeigen sich keine Risse im Cermetteil. Bei der Verwendung einer Scheibe mit der gleichen Anzahl an Öffnungen aus einer WC-12 Vol.% Co-Legierung mit im wesentlichen dem gleichen Vol.%-Anteil an Bindermaterial wie das vorstehend beschriebene Cermet und einem Diamantsinterkörper, der in der gleichen Weise behandelt worden ist, zeigt nach der Sinterung die WC-Co-Legierungsscheibe eine Anzahl von Rissen, die bis in den Diamantsinterkörperteil eingedrungen sind. Ein zufriedenstellender Preßkörper konnte daher nicht erzielt werden.

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Zusammengesetzte Preßkörper gemäß der Erfindung erhält man durch Zerschneiden des Cermetteiles, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Hierzu verwendet man einen Diamantschneider. Ein Beispiel dieser Preßkörper wird in einem Trägerring unter Verwendung eines Cu-Sn-Legierungspulvers heißgepreßt und der Diamantsinterkörperteil wird dann mit einem Laserstrahl bearbeitet, so daß eine durchgehende Öffnung entsteht. Dieses Werkzeug besitzt einen Innendurchmesser von 0, 37 mm. Außerdem werden zwei Werkzeuge mit den gleichen Abmessungen unter Verwendung eines auf dem Markt erhältlichen Diamantpreßkörpers und eines natürlichen Diamanteinkristalls hergestellt. Zu Vergleichszwecken werden die drei Werkzeuge in Drahtziehversuchen zur Herstellung von Drähten aus rostfreiem Stahl bei einer Drahtziehgeschwindigkeit von 120 m/min mit Mineralöl als Schmiermittel untersucht. Im Fall des natürlichen Diamantwerkzeugs und des auf dem Markt erhältlichen Diamantpreßkörpers verlieren die Drähte ihren Glanz bei Ziehwerten von 20 kg und die Gebrauchsdauer der Ziehwerkzeuge war beendet. Im Falle des Diamantpreßkörpers, der gemäß der Erfindung hergestellt worden ist, konnten beim Ziehen Ziehwerte bis zu 65 kg zur Anwendung kommen.

Beispiel 8

Eine Scheibe mit den gleichen Abmessungen wie im Beispiel 7 wird unter Verwendung eines Cermets mit einer Zusammensetzung von (Mo₅W₅)C-5 Vol.% Co - 5 Vol.% Ni - 0,5 Vol.% Fe hergestellt. 24 Öffnungen von 2, 0 mm Durchmesser werden in die Scheibe eingearbeitet. In diese Öffnungen wird Diamantpulver mit einer Korngröße von 6 bis 9^m eingefüllt. Die sich ergebende Anordnung wird bei den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 gesintert, so daß man 24 zusammengesetzte Sinterkörper erhält. Bei der Untersuchung der Scheibe aus der (Mo, W)C -Legierung ergibt sich ein geringer Anteil an (Mo, W)₂C-Phase. Nach dem Sintern des Diamantteiles bei über-

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hohem Druck war Kohlenstoff aus dem Diamantteil in den Cermetteil diffundiert und um den Diamantsinterkörperteil war keine (Mo, W)₀C-Phase mehr vorhanden.

Ein Werkzeug mit einem Innendurchmesser von 0, 25 mm wurde aus diesem Sinterkörper hergestellt. Ferner wurde zu Vergleichszwecken mit den gleichen Abmessungen ein Werkzeug aus einem im Handel erhältlichen Diamantpreßkörper hergestellt. Diese Werkzeuge werden bei einem Drahtziehversuch zur Herstellung eines Stahldrahtes mit Kunststoffüberzug für einen Gürtelreifen hergestellt. Die Ziehgeschwindigkeit beträgt 800 m/min unter Verwendung eines Schmiermittels vom Emulsions-Typ. Bei der Verwendung des Preßkörpers nach der Erfindung waren Ziehwerte bis zu 7 Tonnen möglich. Bei Verwendung des im Handel erhältlichen Preßkörpers zeigte die Oberfläche des Drahtes große Einritzungen und die Gebrauchsdauer des Werkzeugs war bei einem Ziehwert von 3 Tonnen beendet.

Beispiel 9

Scheiben mit darin befindlichen Öffnungen werden aus WC-Co-Legierungen mit den Co-Anteilen von 15 VoL %, 20 Vol.% und 25 VoL.% in der gleichen Weise wie im Beispeil 7 hergestellt und mit Diamantpulver gefüllt und gesintert. Nach der Sinterung bei überhohem Druck werden die Proben entnommen. Im Falle der WC-25 Vol.% Co-Legierung konnte ein rißfreier Sinterkörper entnommen werden. Jedoch in den Fällen der WC-15 Vol.% Co- und WC-20 Vol.% Co-Legierungen zeigten sich Risse, die bis in den Diamantsinterkörperteil hineinragten. Beim Messen der Härte der Diamantsinterkörperteüe besaß der Diamantpreßkörper des Beispiels 1 nach der Erfindung eine Vickers-Härte von 9, 8 bei einer Belastung von 1 kg und der Diamantpreßkörper, bei welchem die WC-25 Vol.% Co-Legierung verwendet wurde, eine Vickers-Härte von 8. Dieser Unterschied hinsichtlich der Härte ergibt sich

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aus der Differenz der Anteile der flüssigen Metallphasen, mit denen das Diamantpulver aus der umgebenden Legierung, welche den Behälter bildet, imprägniert worden ist.

Beispiel 10

Ein zylindrischer Sinterkörper mit einem Außendurchmesser von . 8 mm, einem Innendurchmesser von 2 mm und einer Höhe von 4 mm wird aus einer (Mo₉W₁)C - 10 Vol.% Co-5Vol.% Ni- 0, 5 Vol.% Fe-Legierung hergestellt und mit einem Diamantpulver mit einer Korngröße von 2 bis 3 U m angefüllt und mit dünnen Blechen aus Cermet der gleichen Zusammensetzung am oberen und unteren Ende verschlossen. Diese Anordnung wird in eine Einrichtung des Beispiels eingebracht und der Druck wird zunächst auf 52 kbar erhöht und dann wird die Temperatur mit Hilfe elektrischen Stroms auf 1250°C erhöht. Diese Betriebsbedingungen werden 10 Minuten aufrechterhalten. Nach Absinken der Temperatur und des Drucks wird die Probe entnommen, die ein gutes Aussehen und genaue Abmessungen aufweist. Durch Laserbearbeitung wird eine durchgehende Öffnung in den Sinterkörper eingebracht, so daß ein Drahtziehwerkzeug zum Ziehen eines Drahtes mit 0,175 mm Durchmesser entsteht. Beim Ziehen von Draht für das Stahlgeflecht für einen Stahlgürtelreifen können Ziehwerte von 5,2 Tonnen zur Anwendung kommen. Dieses Ergebnis ist bedeutend besser als bei einem Werkzeug herkömmlicher Art.

Bei einem Sinterkörper aus einer (Mo, W)C-Legierung dieses Ausführungsbeispiels wurde bei der Strukturuntersuchung festgestellt, daß eine (Mo, W)₂C-Phase granuliert und feinverteilt in dem Gefüge vorhanden sind.

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Beispiel 11

Ein Sinterkörper wie im Beispiel 6 wird aus einer (Mo₉W₁)C- 10 Vol.% Co-IO Vol.% Ni-O, 5 Vol.% Fe-Legierung hergestellt und mit Diamantpulver mit einer Korngröße von 1 bis 2 // m angefüllt. Diese Anordnung wird nach dem gleichen Verfahren und mit der gleichen Vorrichtung wie in der Fig. 1 gesintert, ausgenommen, daß der Druck 52 kbar und die Temperatur 125O⁰C beträgt. Diese Betriebsbedingungen werden 30 Minuten aufrechterhalten. Der dabei erhaltene Sinterkörper wird einem ähnlichen Drahtzeihversuch unterzogen wie im Beispiel 10. Beim Drahtziehen waren Werte von 5 Tonnen möglich bis die Gebrauchsfähigkeit des Werkzeuges beendet war. Dieses Ergebnis ist bedeutend besser als bei einem herkömmlichen Werkzeug.

Beispiel 12

Es werden eine (Mo₉W₁) C - 20 Vol.% Co-Legierung, eine (Mo₉W₁)C-15 Vol.% Ni-5 Vol.% Co-Legierung und eine (MOgW^C-20 Vol.% Ni-Legierung zubereitet aus einem Carbid aus (Mo₉WJ₁C „ _g, einem Co-Pulver und einem Ni-Pulver durch Sintern bei 1350 C im Vakuum. Bei der Untersuchung dieser Legierung ergibt sich, daß (Mo, W)₀C in Form nadeiförmiger grobkörniger Kristalle im Falle der (MOqW..)-20 Vol.% Co-Legierung, jedoch bei den letzten beiden genannten, d.h. bei denen mit dem größeren Nickelanteil ein derart gutes Gefüge vorhanden war, daß (Mo, W)₀C feinverteilt im Gefüge vorhanden war. Unter Verwendung dieser beiden letzten Legierungen wurden Diamantsinterkörper bei einem Druck von 52 kbar und einer Temperatur von 1300°C/. Diese Betriebsbedingungen wurden 10 Minuten aufrechterhalten. Es ergaben sich gute Sinterkörper, die keinerlei Risse im (Mo, W)C-Legierungsteil und im gesinterten Diamantteil aufwiesen.

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Beispiel 13

Ein Carbid aus (Mo^W^TiJC, Co-Pulver und Ni-Pulver werden gemischt und gesintert und bilden eine (Mo₈W₁Ti₁)C-ISVoLX Co - 5 Vol. % Ni-Legierung. Ein Sinterkörper aus dieser Legierung besitzt die gleiche Gesalt wie im Beispiel 5. Dieser Sinterkörper wird mit feinem Diamantpulver einer Korngröße von 3 /j m angefüllt und bei einem Druck von 52 kbar und einer Temperatur von 1350 C gesintert. Der Dianiantsinterkörperteil des hieraus resultierenden zusammengesetzten Sinterkörpers wird unter Verwendung von einem Röntgenstrahl-Mikroanalysierer einer Elementaranalyse unterzogen. Es hat sich herausgestellt, daß Mo, W und Ti sowie Cc und Ni vorhanden waren. Bei der Untersuchung des Gefüges des (Mo, W, Ti) C-Co-Ni-Legierungsteiles ergi'.b sich, daß ein Carbid vom M₀C-Typ granuliert und gleich-

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förmig verteilt im Gefüge vorhanden war.

Beispiel 14

Ein zylindrischer Sinterkörper mit einem Außendurchmesser von 13 mm, einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Höhe von 8 mm wird aus einer (Mo₀W₁)C-IO Vol. % Co-IO Vol.% Ni-Legierung hergestellt und mit einer Pulvermischung von 90 Vol.% feinen Diamantpulvers mit einer Korngröße von 1 // m und geringer (Durchschnittskorngröße 0,3 ι m) und 10 Vol.% WC-Pulver mit einer Korngröße von 1 / m und geringer angefüllt. Die Öffnungen werden mit dünnen Blechen aus dem gleichen (MOqW₁)C - Cermet am oberen und unteren Ende des Zylinders verschlossen. Die Anordnung wird in einer Überdruckeinrichtung bei einem Druck von 52 kbar und einer Temperatur von 1250 C 10 Minuten gesintert. Die Untersuchung des Sinterkörpers ergibt, daß dieser zusammengesetzt ist aus äußerst feinen Diamantkristallen mit einer Größe von etwa 0, 3/,-m und daß Mo aus dem Cermet in den Diamantsinterkörperteil eingedrungen ist und eine feste

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Lösung mit WC gebildet hat, so daß sich {Mo, W)C-Kristalle im Binder gebildet haben und etwa 7 Vol.% Co und Ni aus dem Cermet in den Diamantsinterkörperteil eingedrungen sind. Ein Werkzeug mit einer Durchgangsöffnung von 0, 36 mm Durchmesser wird aus diesem Sinterkörper hergestellt und einem Drahtziehversuch unterworfen. Zum Vergleichszweck wird ein Werkzeug unter Verwendung eines natürlichen Diamanteinkristalls verwendet. Es hat sich herausgestellt, daß die Gebrauchsdauer des nach der Erfindung hergestellten Werkzeugs dreimal langer war als die des letztgenannten Werkzeugs.

Beispiel 15

Die innere Oberfläche des gleichen (Mo₉W₁) C -Cermets, wie im Beispiel 14, wird mit Cr mit einer Dicke von 0,1 mm beschichtet. Daraufhin wird das Cermet mit einer Pulvermischung aus 85 Vol.% Diamantpulver mit einer Korngröße von e inem μ m oder geringer, wie im Beispiel 14 und 13 Vol.% (Mo₉W₁)C-Pulver und 2 Vol.% Co-Pulver angefüllt. Die Öffnungen werden mit dünnen Blechen des gleichen Materials wie das vorstehend genannte Cermet verschlossen, wobei die Innenflachen der Bleche mit Cr überzogen sind. Diese Anordnung wird in die Überdruckeinrichtung eingebracht und bei den gleichen Betriebsbedingungen wie im Beispiel 14 gesintert. Die Prüfung des Sinterkörpers zeigt, daß der Diamantsinterkörperteil die gleiche Zusammensetzung hat wie die Ausgangspulvermischung der Sinterkörper zusammengesetzt ist aus äußerst feinen Diamantkristallen mit einer Korngröße von 0,3 JUm. An der Grenze zwischen dem Diamantsinterkörperteil und dem (Mo₉Wi)C¹ -Cermet befand sich eine dreischichtige Cr-Lage aus entsprechenden Cr-Carbidschichten, wobei eine metallische Cr-Schicht in der Mitte lag und die Carbidschichten an den Grenzen des Dianiantsinterkörpers und des Cermet-Körpers.

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Beispiel 16

Aus 85 Vol.% des gleichen Diamantpulvers mit einer Korngröße von

1 ρ m oder geringer, wie im Beispiel 14, 8 Vol.% Mo^C-Pulver,

2 Vol.% WC-Pulver, 1 Vol.% TiC-Pulver und 4 Vol.% Co-Pulver

wird eine Pulver mischung hergestellt. Der gleiche (MOgW^C-Cermetring und die gleiche Umhüllung wie im Beispiel 14 werden mit einer TiN-Schicht versehen in einer Dicke von 15 Mikron durch chemische Vakuumabs cheidung. Die chemische Vakuumabscheidung wurde in der Weise durchgeführt, daß ein Gasgemisch aus H« und N„ in einem Verhältnis von 1 : 1 in eine erhitzte Flüssigkeit aus TiCl₄ eingeblasen wird, so daß 4 % TiCl₄ in das Gas überging und das Gas durch einen Ofen mit einem Gasdruck von 40 Torr hindurchgeleitet wurde, wobei die Innentemperatur des Ofens 8 Stunden lang bei 800 C gehalten wird. Das auf diese Weise mit der TiN-Schicht versehene Cermet wird mit dem Diamant enthaltenden Pulvergemisch angefüllt und die Sinterung wird mit den gleichen Betriebsbedingungen durchgeführt wie im Beispiel 14. Die Untersuchung des Sinterkörpers zeigt, daß dieser aus äußerst feinen DiamanikristaHen zusammengesetzt ist, die über die TiN-Schicht an das (MOqWj)C-Cermet gebunden sind. In der Binderphase des Diamantsinterkörperteils sind Carbidphasen mit einer Korngröße von IjU m oder geringer von kubischen Kristallen aus (Ti, Mo, W)C und hexagonalen Kristallen von (Mo, W)C mit einer metallischen Co-Phase/ Der zusammengesetzte Sinterkörper wird in analoger Weise verwendet wie im Beispiel 14. Es hat sich herausgestellt, daß dieser zusammengesetzte Sinterkörper beim Drahtziehen gleich gute Eigenschaften besitzt wie das Werkzeug des Beispiels 14.

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Claims

LIEDL, NÖTH, ZEiTI J'X -

Patentanwälte
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SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD. 15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka, Japan

Diamant-Preßkörper, der verwendbar ist für ein Drahtziehwerkzeug und

Verfahren zu seiner Herstellung

Patentansprüche:

^J Zusammengesetzter Preßkörper, bestehend aus einem Diamant-Preßkörperteil und einem diesen wenigstens zum Teil umgebenden Trägerteil, verwendbar für ein Drahtziehwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamant-Preßkörper ein Sinterkörper ist und der Trägerteil gebildet ist von einem Cermet, bestehend aus (Mo, W)C-Carbidkristallen mit Molybdän als überwiegender Komponente und von wenigstens einem Metall der Eisengruppe als Binder.
2. Preßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im (Mo, W)C-Cermet das Atomvolumen von Mo wenigstens gleich den: von W ist.
3. Preßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das Metall der Eisengruppe mit einem Anteil von 5 bis 30 Vol.%

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bezogen auf das Gesamtvolumen des Cermets vorhanden ist.
4. Preßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dianiantanteil im Diamantsinterkörper wenigstens 70 Vol.% beträgt.
5. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Diamantkristalle im Diamantsinterkörper höchstens 10 υ m beträgt.
6. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Diamantkristalle im Diamantsinterkörper höchstens 1 χ/ m beträgt.
7. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderphase des Diamantsinterkörpers wenigstens ein Metall der Eisengruppe sowie feine Carbidkristalle, die Molybdän als überwiegende Komponente enthalten, aufweist.
8. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Cermet eine harte Verbindungsphase mit (Mo, W)C-Carbidkristallen, die Molybdän als überwiegende Komponente aufweisen und höchstens 10 Vol.% M₂C-Carbidkristalle besitzt.
9. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Eisengruppe mit einem Anteil von 5 bis 30 Vol.%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Cermets, vorhanden ist.
10. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantanteil im Diamantsinterkörper wenigstens 70 Vol.% beträgt.

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11. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Diamantkristalle im Diamantsinterkörperteil wenigstens 10 jU ta beträgt.
12. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Eisengruppe ausgewählt ist aus Kobalt, Nickel und Legierungen davon, wobei außerdem ein geringer Anteil an Eisen vorhanden ist.
13. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisengehalt 0,1 bis 20 Gew.% beträgt.
14. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die (Mo, W)C-Carbidkristalle gemäß (Mo, W)C (0, 5 < χ = 1) zusammengesetzt sind.
15. Preßkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in (Mo, W)C der Wert von χ 0, 8 bis 0,98 beträgt.
16. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe Beryllium, Magnesium, Calcium, Silizium, Phosphor, Mangan, Rhenium dem Bindermetall in einem Anteil von 0,1 bis 3 Gew.% zugesetzt ist.
17. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Verbindungsphase des Cermets wenigstens ein Element der Gruppe bestehend aus Titan, Zirkon, Hafnium, Tantal und Niob enthält.
18. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderphase wenigstens 50 Gew.% Nickel enthält.

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19. Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil ader die gesamte Umfangsfläche des Cermetteils linear geschnittene Flächen aufweist.
20. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Preßkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgesinterter Cermetkörper, bestehend aus (Mo, W)C-Carbidkristallen mit Molybdän als überwiegender Komponente und wenigstens einem Metall der Eisengruppe als Binder mit Aufnahmeöffnungen versehen wird, die mit Diamantpulver angefüllt werden und daß das Diamantpulver bei einer Temperatur und einem Druck gesintert wird, bei welchem Diamant stabil ist und der Diamantsinterkörper so an den Cermetkörper gebunden wird, daß er mit diesem einen zusammenhängenden Preßkörper bildet.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß für die harte Verbindungsphase der (Mo, W)C-Carbidkristalle Molybdän als überwiegende Komponente verwendet wird, daß für die Binderphase als Metall der Eisengruppe Kobalt, Nickel und Legierungen davon verwendet werden, daß wenigstens eine Aufnahme öffnung im vorgesinterten Cermetkörper gebildet wird, die mit dem Diamantpulver angefüllt wird, und anschließend das Diamantpulver bei einer Temperatur und einem Druck gesintert wird, bei welchen Diamant stabil bleibt und die Diamantkristalle mit einer flüssigen eutektischen Zusammensetzung des Cermets imprägniert werden, in der Weise, daß diese sich als Binderphase des Diamantsinterkörpers ausscheidet und in dieser Binderphase feine Carbidkristalle, die Molybdän als überwiegende Komponente aufweisen, verteilt sind.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der harten Verbindungsphase des Cermets (Mo, W)C-

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Carbidkr istalle gebildet werden mit Molybdän als überwiegender Komponente und mit höchstens 10 Vol.% MgC-Carbidkristallen.
23. Verfahren nach 'einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß Diamantpulver mit einer Korngröße von höchstens 10 μ m verwendet wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Sinterung des Diamantpulvers zunächst eine Druckbehandlung und dann das Erwärmen durchgeführt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Diamantpulvers bei einer Temperatur und einem Druck durchgefülr t wird, bei welchen Diamant stabil bleibt, wobei jedoch die Temperatur wenigstens 1200⁰C und der Druck wenigstens 45 kbar beträgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß während des Sinterns das (Mo, W)C-Cermet rasch von der Sintertemperatur auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der die flüssige Phase verschwindet.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das (Mo, W)C-Cermet bei einer Temperatur von höchstens 1450 C gesintert wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß dem Diamantpulver eine Substanz zugegeben wird, die (Mo, W)C-Carbide bzw. Carbide mit Molybdän als überwiegendem Anteil bildet.

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29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als carbidbildende Substanz wenigstens eine Substanz verwendet wird ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Molybdänpulver, Molybdäncarbidpulver, Wolframcarbidpulver.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die carbidformende Substanz mit einem Anteil von 1 bis 30 Vol.% dem Diamantpulver zugegeben wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß dem Diamantpulver ein Metall der Eisengruppe, ausgewählt aus Kobald, Nickel, Eisen und Legierungen davon, zugegeben wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grenze zwischen dem Cermetteil und dem Diamantpulverteil eine Trennwand gebildet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Trennwand ein Material mit hohem Schmelzpun kt ausgewählt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennwandmaterial ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Titan, Zirkon, Hafnium, Tantal, Niob, Chrom, Molybdän, Platin, Titannitrid, Zirkonnitrid, Hafniumnitrid.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit einer Dicke von höchstens 0, 5 mm aufgebracht wird.

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