DE3309237C2 - Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis - Google Patents
Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf TitannitridbasisInfo
- Publication number
- DE3309237C2 DE3309237C2 DE3309237A DE3309237A DE3309237C2 DE 3309237 C2 DE3309237 C2 DE 3309237C2 DE 3309237 A DE3309237 A DE 3309237A DE 3309237 A DE3309237 A DE 3309237A DE 3309237 C2 DE3309237 C2 DE 3309237C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carbide
- weight
- titanium nitride
- powder mixture
- application
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- -1 metals titanium carbide Chemical class 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OOUGXYOQJHBKRC-UHFFFAOYSA-N C([O-])[O-].[Ti+4].C([O-])[O-] Chemical compound C([O-])[O-].[Ti+4].C([O-])[O-] OOUGXYOQJHBKRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims 1
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims 1
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims 1
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims 1
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100234645 Mus musculus Krt36 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000002635 electroconvulsive therapy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/16—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Zur Herstellung von Metallkeramik-Werkstoffen auf Titan nitridbasis von hoher Zähigkeit werden zunächst gemischt: 0,5 bis 10 Volumenteile Kohlenstoffpuder mit einem Metallkeramik-Materialpuder in einer Menge von 100 Volumenteilen, basierend auf Nitriden in dem Metallkeramik-Materialpuder, wobei der Metallkeramik-Materialpuder im wesentlichen aus, in Gewichtsprozent, 40 bis 93 TiN, 2 bis 15 einer oder mehrerer der Metalle aus der Gruppe VIa des Periodischen Systems der Elemente und deren Karbide, 4,7 bis 35 Eisengruppenmetall und 0,3 bis 10 AlN besteht und den verbleibenden Rest unvermeidliche Verunreinigungen darstellen. Dann wird ein Preßkörper gebildet und gesintert. TiN kann teilweise durch Karbide und/oder Karbonitride von Metallen der Gruppen IVa und Va des Periodischen Systems der Elemente ersetzt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis.
;< Ein derartiges Verfahren ist beispielweise aus der DE-AS 25 56 102 bekannt; ein Pulvergemisch aus 60-95%
TiN, 2-20% Mo und/öder Mo2C und 3-15% mindestens eines Metalls der Eisengruppe wird mit 0,2-6,8
Gewichtsteilen C, bezogen auf 100 Gewichtsteile an im Gemisch vorhandenen TiN, vermischt, dieses Gemisch
wird gepreßt, und die entstandenen Preßkörper werden bei Temperaturen oberhalb von 140O0C im Vakuum
gesintert. Hierbei soll die Beifügung von Kohlenstoff zur Erzeugung von TiC an der Oberfläche von großen
4i. TiN-Teilchen führen, da TiC mit den als Bindemetall verwendeten Metalien der Eisengruppe gut benetzbar ist,
wenn diese mit WC oder Mo2C vorliegen, es wird also eine Bindung der Karbide herbeigeführt.
Bei einem aus der DE-PS 12 95 855 bekannten Verfahren zur Herstellung von Sinterwerkstoffen werden
Werkstoffe erhalten, welche 1-50 Vo\.-% Eisen, Kobalt, Nickel und/oder deren Legierungen mit Chrom,
Wolfram, Molybdän oder Mangan sowie einen Rest von 50-99 Vol.-% nichtmetallische Phase aus 5-99 Vol.-%
Titan-, Aluminium-, Niob-, Vanadium-, Zirkonium-, Tantal- und/oder Hafniumnitrid enthalten, wobei das
Nitrid durch bis zu 95% Berylliumnitrid und ähnliche Stoffe ersetzt sein kann, und 1-95 Vol.-% einer hitzebeständigen
Aluminiumverbindung mit einem Schmelzpunkt oberhalb 12000C und einer Bildungswärme von
mehr als 10kcal je Grammatom Aluminium bie 285 K erhalten, wobei aber die nichtmetallische Phase wenigstens
5 Vol.-% Titan-, Aluminium- usw. oder Hafniumnitrid enthält. Das Nitrid, die hitzebestSidige Aluminlumverbindung
und das Metall sollen von hoher Reinheit sein, und bestimmte Verunreinigungen wie freier
Kohlenstoff sollten vermieden werden, das sonst eine un?nvünschte Sprödigkeit des Metalls hervorgerufen
wurde.
TQr den Einsatz bei schweren Schneidanwendungen, Fräsen mit hohem Vorschub oder intermittierendes
Schneiden können die mit den bekannten Verfahren hergestellten Sinterhartmetalle kaum eingesetzt werden, da
hierfür die Festigkeit nicht ausreicht. Das ist besonders bedauerlich, da Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis
eine überragende Bruchzähigkeit aufweisen und thermischen Schockbehandlungen ausgesetzt werden können.
Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochverschleißfester Sinterharmetalle
auf Tltannltrldbasis verfügbar zu machen, welche eine hohe Zähigkeit aufweisen und die Beschränkungen
der bisher bekannten Werkstoffe überwinden.
W) Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst,
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind In den Unteransprüchen angegeben.
Die Hinzufügung von AlN und C zu den Sinterhartmetallen auf TlN-Basls verbessert deutlich die Vertraglichkeit
hinsichtlich der Benetzbarkelt von TlN mit Bindemetallen aus der Gruppe der Elsenmetalle, so daß die
entstehenden Sinterkörper eine verringerte oder begrenzte Anzahl von Poren aufweisen. Dies hat Verbesserun-(.5
gen In mechanischer Festigkeit und den Schneideigenschaften zur Folge, die einen Einsatz für Höchstleistungsschneiden, Fräsen mit hohem Vorschub, intermittierendes Schneiden oder Profilschneiden gestatten, wobei die
Größe und Richtung der Belastung während des Schneidens wechselt; derartige Einsätze waren mit bisher
bekannten Sinterhartmetall-Werkzeugen schwierig durchzuführen.
Die verwendeten Eisengruppenmetalle umfassen Ni und Co, vorzugsweise eine Mischung dieser beiden.
Die Metalle der Gruppe IVa des periodischen Systems der Elemente sind aufgeführt z. B. in »Elements of
Physical Chemistry, 1960, D. Van Nostrand Co., Inc. (Maruzen Asian Edition), Seiten 163 und umfassen Ti, Zr,
Hf, V, Nb und Ta. Die Karbide und/oder Karbonitride dieser Metalle umfassen zumindest TiC, ZrC, HfC, VC,
NbC, TaC, TiCN und ähnliche, wobei eine Mischung dieser Substanzen ebenfalls verwendbar ist.
Die Metalle der Gruppe VI a des periodischen Systems der Elemente umfassen Cr, Mo, W oder eine
Mischung davon, und Karbide (oder irgendein Karbid) dieser Metalle können entweder alternativ oder zusammen
mit diesen Metallen (oder irgendeinem dieser Metalle) Verwendung finden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sinterhartmetalle weisen Werte der Rockwell-Härte
(Α-Skala, HRA) von 88,0 oder höher, sogar teilweise von 91,0 bis 92,2 oder höher auf, wobei Schneidversuche
deutliche Verbesserung der Schneideigenschaften ergeben, d. h. der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung unu
Schärfefehlern in Folge von Bruch.
Nachfolgend sollen Prozentangaben Gewichtsprozente bedeuten, falls nicht anders angegeben.
Die Metalle der Gruppen Vl a des periodischen Systems der Elemente und deren Karbide in einer Menge von
2 bis 15%. vorzugsweise 4 bis 15% und insbesondere 4 bis 13% sind wirksam zur Verbesserung der Benetzbarkeitsverträglichkeit
der harten Phasen mit Bindemetall, sie sind in Anteilen unterhalb von 2% weniger wirksam.
Bei einer Menge von oberhalb 15% ist es jedoch wahrscheinlich, daß die Zwischenschichtphase, die aus einem
zusammengesetzten Karbonitrid besteht, das in der Nähe von TiN-Körnern ausgebildet wird, so spröde wird,
daß die entstehende Legierung eine begrenzte Festigkeit aufweist; dazu kommt, daß der Relativanteil von TiN
abnimmt mit dem Ergebnis, daß die vorteilhaften Eigenschaften des TiN oder der Karbide und/oder Karbor.itride
von Metallfeder Gruppen IVa und Va des Periodensystems nicht genügend ausgebildet werden können.
Die Eiscngrupper.metaüe verbinden die harten Phasen miteinander und tragen so zur Festigkeitsverbesserung
der Sinterhartmetalle bei. Es gibt jedoch einen Abfall der Festigkeit der Sinterhartmeiaiie bei Anteilen unterhalb
von 4,7%, wogegen die Härte und die Verschleißfestigkeit der Legierungen bei Anteilen über 35% abnehmen.
Der Anteil von Eisengruppenmetallen beträgt vorzugsweise 4 bis 25%, insbesondere 5 bis 18%.
Die Hinzufügung von sowohl AlN und C ergibt deutliche Verbesserungen in der Benetzbarkeit der harten
Phasen bezüglich des Bindemetalles, der gewünschte Effekt wird jedoch nicht erreicht, wenn der Anteil von
AlN weniger als 0,3% beträgt, wogegen sich eine Abnahme der Festigkeit und der Schneideigenschaf'en ergibt,
wenn dessen Anteil 10% übersteigt. Der bevorzugte Bereich des Anteils von AIN beträgt 0,5 bis 8%, insbesondere
0,5 bis 4%.
Der gewünschte Effekt ist nur klein, wenn der Anteil des hinzugefügten Kohlenstoffes weniger als 0,5 Volumenanteile,
bezogen auf 100 Volumenanteile von Nitriden in dem Sinterhartmetallpulver beträgt, wogegen
zuviel Kohlenstoff abgelagert wird und ein geringerer Effekt eintritt und sich die Festigkeit und die Schneideigenschaften
verringern, www Kohlenstoff mehr als 10 Volumenanteile einnimmt. Vorzugsweise beträgt der
Kohlenstoffanteil 1 bis 3 Vulu-nenteile. Kohlenstoff kann in der Form von Ruß, beispielsweise Azetylenruß
oder ähnlichem, beigefügt werden, ^s wird darauf hingewiesen, daß der in dem erfindungsgemäßen Verfahren
hinzugefügte Konlenstoff im wesentlichen in dem gesinterten Werkstoff in einem gesinterten Zustand mit anderen
Anfangsmaterialien verbleibt.
Der Anteil von TiN in dem Sinterhartmetallpulver beträgt 40 bis 93%, vorzugsweise 35 bis 90% und insbesondere
35 bis 70%. TiN bildet den Anteil harter Phasen der Titannitridbasis-Sinterhartmetalle von hoher Zähigkeit
aus. Der gewünschte Effekt wird nicht bei einem TiN-Anteil von weniger als 30% erreicht, unö bei mehr als
93% verringert sich der Anteil eines anderen Bindemetalles oder eines die Benetzbarkeit fördernden Materials,
woraus ein Abfall der Zähigkeit resultiert.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß ein Ersetzon der Hälfte oder weniger des TiN durch ein Karbid
und/oder Karbonitrid eines Elementes oder von Elementen aus der Gruppe IVa und Va des Periodensystems
die Benetzbarkeit der harten Phasen relativ zum Bindemetall verbessert und ebenso die Verschleißfestigkeit und
den Widerstand gegen thermische Beanspruchungen vergrößert. Beträgt jedoch der Anteil des oder der verwendeten
Substituenten mehr ate 50% des TiN, so sinkt relativ der Anteil von TiN mit der Folge, daß der Vorteil
des TiN nicht ausgenutzt wird und so eine Verringerung der Festigkeit entsteht. Aus dem gleichen Grunde wird
der gewünschte Effekt auch bei einem Anteil des oder der Substituenten von der Hälfte oder mehr des TiN
nicht erreicht, falls der TiN-Anteil in dem Sinterhartmetallpulver weniger als 30% beträgt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sinterhartmetalle enthalten zulässigerweise unvermeidbare
Verunreinigungen gemäß folgender Aufstellung:
O,<1%, Fe<l,5%, Cr<0,5% und Spuren von Na, Ca, Si, Cu, S, Mg, P, B und ähnlichen.
Diese Verunreinigungen können von Anfang an in den Ausgangsmaterialien enthalten sein, aber auch
während des Verarbeitungspiozesses dazukommen.
Die Mischung der Ausgangsmaterialien wird auf bekannte Weise ausgeführt, beispielsweise durch Verwendung
einer Kugelmühle, wodurch eine Pulverisierung ebenfalls bewirkt werden kann.
Die Ausbildung von Preßkörpern wird auf bekannte Weise durchgeführt, entweder mit oder ohne ein Bindemittel
wie beispielsweise Paraffin oder ähnliehe anorganische Substanzen zu verwenden.
Die Sinterung wird bei einer Temperatur zwischen 1300 und 1700° C, vorzugsweise 1450 bis 1600° C, in einer
inerten Atmosphäre, beispielsweise in Gegenwart von Argon oder im Vakuum, durchgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung näher anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiele (Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent)
Im Handel erhältliche pulverfeine Ausgangsmaterialien für Sinterkörper für Schneidwerkzeuge, wie in
Tabelle 1 dargestellt, wurden mit 1·\» Paraffin als Bindemittel gemischt und zu den in Tabelle 2 angegebenen
Mischungen zusammengestellt und nachfolgend mit Azeton als organischem Lösungsmittel in einer Edelstahlkugelmühle mit extra harten Kugeln naß gemischt. Die erhaltene pulverfeine Mischung mit einer Teilchengröße
von etwa 0,5 μΐη wurde darauf getrockne?. bei einem Druck von 2 t/cm2 verdichtet und bei einer Temperatur
von!450 bis 150(F C während einer Stunde in einer Argon-Atmosphäre von 10 Torr gesintert, um Schneidwerkzeug-Plättchen zu erhalten, deren Härte und Biegefestigkeit dann gemessen wurde. Die Plättchen wurden dann
«eiter in Stücke von einer Größe von SNGN 120408 geschnitten (ISO, 12,7 χ 12,7 χ 4,76 mm. Arbeitsende
Λ =0,8 mm), poliert und Schneidversuchen unterworfen unter Bedingungen, wie sie in Tabelle 3 angegebeu
sind. Zum Vergleich wurden Referenzversuche mit Zusammensetzungen unternommen, die von denen gemäß
der vorliegenden Erfindung abwichen, unter sonst identischen Bedingungen.
1. Index »R* bezeichnet Vergleichsversuche.
2. Biegefestigkeit wurde mit dem Dreipunkt-Biegeversuch mit 8 χ 4 χ 20 mm Versuchsstücken gemäß JIS
B 4104 unternommen.
3. Die Zusammensetzung des S;r.icrhsrtrneta!!pu!vers äst :a Gewichtsprozent angegeben, wcgegen AzetyienruB
(Kohlenstoff) in Volumenanteilen r!!gegeben ist. bezogen auf die Nitride in dem Sinterhartmetallpulver,
wobei Karbonitrid (beispielsweise TiCN) auf der Grundlage seiner Nitridkomponente (beispielsweise als
»TiN« berechnet wird).
4. Härte ist in der Rockwell-A-Skala angegeben.
5. Bedingungen für die Schneidversuche I und 2 sind in Tabelle 3 angegeben.
Aus Tabelle 2 wird deutlich, daß die bei Beispielen gemäß der voriiegenden Erfindung erhaltenen Plättchen
üblicherweise 8 bis 18 oder mehr Schneidzyklen sicherstellen, bevor die Kanten schließlich itn Schneidversuch 2
brechen, wogegen die in den Vergleichsversuchen erhaltenen Spitzen nur 5 oder weniger Schneidzyklen aushalten. Die Proben Nr. 17 und 20 weisen überragende Schneidzyklen 27 bzw. 24 auf, obwohl die im Schneidversuch 1 erhaltenen Resultate unzureichend sind. Derartige Ausfuhningsformen sind Jedoch zur Verwendung
unter Bedingungen wie denen des Schneidversuches 2 geeignet.
Die Abnutzung der Schneidfläche der Plättchen gemäß der Erfindung, die einem lOminütigem Schneidversuch unterzogen wurden, reicht im wesentlichen von 0.9 bis 0.21, wogegen die Abnutzung bei den Vergleichssniizen 0,25 oder mehr beträgt bis auf Nr. l3tL· die einen niedrigen Wert bei dem Senneidversuch 2 aufweist.
Die Probe Nr. 16 weist eine hohe Härte und eine überragende Verschleißfestigkeit auf. wodurch das vergleichsweise schlechtere Ergebnis des Schneidversuches 2 ausgeglichen wird und diese Probe daher brauchbar isf.
Teilchengröße μΐπ
C-Anteil usw. ·) Gewichtsprozent
Grad *·) Gewichtsprozent
Verunreinigungen ·*·)
Gewichtsprozent
TiC
TiCN
WC
Mo2C
1,5
U IJS
2,0 3,0
1,0 U 2,0 U 2,0 0,7 0,8
U U 1,5
N2U
99,31
| 19,7 | 99,70 |
| TiC/TiN = 50/50 | 99,08 |
| 6,15 | 99,31 |
| 5,9 | 99,91 |
| 6.3 | 98,85 |
| 6,2 | 98,62 |
| IU | 98,26 |
| 11.5 | 98,11 |
| 18,9 | 98,35 |
| - | 99,36 |
| - | 99,21 |
| — | 99,06 |
| — | 99,75 |
| — | 99,72 |
0,32 O2, C
0,29 O2, N2 0,76 O2, 0,16 Fe
0,5 O2, 0,1 Mo, Fe, Cr 0,07 Fe
0,8 Nb, 0,22 Fe, 0,12 Ti
1,04 Hf, 0,5 O2 N2, Fe
0,4 Fe, 0,25 Al, 0,2 Cr, 0,16 Ti, 0,15 Ta
0,58 O2, Fe
0,75 O2, 0,1 Co, Fe, S
0,5 O2, 0,14 Ni, C, Fe, Na, Cu
1,45O2, 0,65N2, 0,1 Fe
N-B. ·) C-Anteil (Br TiN
**) Reinheit ***) falls nicht angegeben. Spurenanteil
| Probe | Zusammensetzung | WC | des Metallkeramik- | WCr Mo |
_ | Materials | TiCN | TaC | HfC ZiC |
NbC VC |
Ni | Co | A/N | Azetylenruß | Biegefestig | Härte | Schneidversuch | 2 | 1>J |
| Nr. | TiN | 9,5 | Mo2C | Mo 3 | TiC | 11 | 5 | 1,5 | Volumen anteil *) |
keit kg/mm- |
HRA | 1 | 13 | U) | |||||
| 1 | 70 | _ | W 3,7 | - | - | - | - | 5 | 11 | 0,5 | 2,4 | 177 | 91,0 | 0,186 | 12 | O | |||
| 2 | 69,8 | _ | 10 | _ | Cr 1,5 | - | - | - | - | - | 9 | 9 | 1,2 | 2,4 | 173 | 91,5 | 0,168 | 17 | ^o |
| 3 | 43 | _ | 7,8 | Mo 3,5 | 30 | - | 20 | HfC 5,5 | 4 | 10 | 0,5 | 1,4 | 188 | 92,0 | 0,170 | 14 | to t>J |
||
| 4 | 54 | _ | 6 | _ | _ | 10 | _ | NbC | 5 | 10 | 0,8 | 2,0 | 172 | 91,9 | 0,160 | 18 | -J | ||
| 5 | 62 | 4,7 | _ | _ | 7,5 | 2,2 | 187 | 91,9 | 0,155 | ||||||||||
| _ | W2 | _ | 10 | - | - | 6 | 10 | 0,8 | 12 | ||||||||||
| 6 | 45 | 5 | 7 | _ | 19,7 | 19,7 | 19,7 | - | - | 8 | 8 | 0,8 | 1,6 | 182 | 92,2 | 0,159 | 15 | ||
| 7 | 55 | _ | _ | _ | - | - | - | ZrC 1 | - | 11 | 6 | 1,5 | 2,2 | 174 | 92,1 | 0,149 | 16 | ||
| 8 | 64 | 5 | 7 | 9,5 | _ | 20 | - | VC 3 | 5 | 9,5 | 0,5 | 2,3 | 188 | 91,5 | 0,177 | 14 | |||
| 9 | 40 | _ | 7 | _ | 10 | 35 | _ | - | - | 8 | 9 | 1 | 1,4 | 187 | 92,2 | 0,190 | 10 | ||
| 10 | 35 | 20 | 10 | _ | _ | _ | _ | - | - | 5 | 10 | 1 | 2,1 | 175 | 92,2 | 0,164 | 5 | ||
| HR | 54 | - | 10 | _ | 21 | _ | _ | - | 8 | 9 | 1 | 2,0 | 159 | 91,2 | 0,250 | 3 | |||
| 12R | 60 | _ | 1 | - | _ | 4 | _ | - | 8 | 9 | 1 | 2,4 | 140 | 90,1 | 0,335 | 3 | |||
| 13R | 25 | _ | 8 | 45 | _ | 9 | _ | - | 6 | 10 | - | 0,6 | 148 | 92,3 | 0,162 | 2 | |||
| 14R | 60 | 5 | 10 | 30 | _ | _ | _ | 9 | 8 | _ | - | 158 | 90,0 | 0,329 | 1,5 | ||||
| 15R | 45 | 8 | _ | - | 152 | 90,5 | 0.311 | ||||||||||||
*) Volumenanteile in bezug auf 100 Volumenanteile der Nitride in der Metallkeramik-Materialpuiier-Ziisammensetzung
iife^S5'!!''
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Zusammensetzung des Metallkeramik-Materials
TiN WC Mo2C WCr TiC
Mo
TiCN
TaC HfC ZrC
NbC Ni VC
Co
Azetylenruß Volumenanteil *)
Biegefestig- Härte keil HRA
kg/mm2
Schneidversuch 1
| 16 | 51 | - | 3. |
| 17 | 35 | 10 | - |
| 18 | 45 | 7 | 7 |
| 19 | 30 | 3 | |
| 20 | 35 | - | 10 |
| 21 | 55 | - | - |
| 22 | 40 | 7 | 5 |
| 23R | 65 | - | 6 |
| 24R | 50 | 10 | - |
| 25R | 60 | _ | 5 |
Mo 10
| 20 | - | 20 | - | - | 5 | - | 0,4 | 0,7 |
| 15 | - | 10 | - | - | 10 | 17 | 3,0 | 1,0 |
| - | 20 | - | ZrC 5 | 4 | 11 | 1,0 | 1,5 | |
| 7 | 20 | 15 | - | VC 5 | 6 | 12 | 2,0 | 2,0 |
| 10 | - | - | HfC 3 | - | 20 | 13 | 9,3 | 0,8 |
| 3,7 | - | 9 | - | NbC | 8 | 8 | 1,3 | 9,0 |
| 20 | 11 | _ | 5 | 10 | 2,0 | 0,6 | ||
| - | - | 10 | - | 6 | IC | 3,0 | 0,4 | |
| - | 10 | - | ZrC 10 | - | 9 | 9 | 2,0 | 11,0 |
| 10 | _ | _ | _ | NbC | 10 | 10 | 13,0 | 4,0 |
| 2 |
125 233 150 141 295 163
| 93,0 | 0,091 | 5 |
| 89,1 | 0,365 | 27 |
| 92,5 | 0,153 | 11 |
| 92,4 | 0,166 | 9 |
| 88,2 | 0,552 | 24 |
| 91,5 | 0,210 | 10 |
| 91,8 | 0,187 | 8 |
| 91,6 | 0,255 | 2 |
| 90,4 | 0,277 | 2 |
| 89,5 | 0,335 | 4 |
'') Volumenanteile In bezug auf 100 Volumenanteile der Nitride in der Metallkeramik-Materialpuder-Zusammensetzung
Bedingungen der Schneidversuche 1
von Stangenmaterial
nach lOminütigem Schneiden KB(mrrt) Plättchen
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Pulvergemisch aus 40 bis 93 Gew.-% Titannitrid, wovon die Hälfte oder weniger
durch mindestens ein Karbid und/oder Karbonitrid von IVa- und Va-Gruppen-Metallen unter der Voraussetzung
ersetzbar ist, daß der Anteil von Titannitrid nicht weniger als 30 Gew.-% beträgt, 2 bis 15 Gew.-%
Chrom, Molybdän und/oder Wolfram und/oder deren Karbiden, 4,7 bis 35 Gew.-% Eisen, Nickel und/oder
Kobalt und 0,3 bis 10 Gew.-"o Aluminiumnitrid sowie unvermeidbaren Verunreinigungen von weniger als 1
Gew.-% Sauerstoff, weniger als i,5 Gew.-% Eisen, weniger als 0,5 Gew.-% Chrom und höchstens Spuren von
Natrium, Kalzium, Silizium, Schwefel, Kupfer, Magnesium, Phosphor und Bor in einer Menge von 100 Volumenteilen
mit 0,5 bis 10 Volumenanteilen Kohlenstoffpulver, bezogen auf die im Pulver vorhandenen
Nitride, vermischt, dieses Gemisch gepreßt und der Preßkörper bei einer Temperatur zwischen 1300 und
1700° C in inertgas oder im Vakuum gesintert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung bei einer Temperatur
zwischen 1450° C und 16000C ausgeführt wird.
3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulvergemisch, in dem das Karbid oder
Karbonitrid von IVa- auf Va-Gruppen-Metallen Titankarbid, Zirkonkarbid, Hafniumkarbid, Vanadiurakarbid,
Niobkarbid, Tantalkarbid oder Titankarbonitnd ist.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulvergemisch mit 5 bis 25 Gew.-%, Insbesondere
5 bis 18 Gew.-% Nickel und/oder Kobalt.
5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I oder 2 auf ein Pulvergemisch mit 35 bis 90 Gew.-%,
insbesondere 35 bis 70 Gew.-%, Titannitrid.
6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulvergemisch mit 0,5 bis 8 Gew.-%, insbesondere
0,5 bis 4 Gew.-%, Aluminiumnitrid.
7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulvergemisch mit 4 bis 15 Gew.-%
Chrom, Molybdän und/oder Wolfram und/oder deren Karbiden.
8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulvergemisch mit 1 bis 3 Volumenteilen
Kohlenstoffpulver.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57041555A JPS58157926A (ja) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | 窒化チタン基強靭サ−メツトの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3309237A1 DE3309237A1 (de) | 1983-10-06 |
| DE3309237C2 true DE3309237C2 (de) | 1986-01-16 |
Family
ID=12611672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3309237A Expired DE3309237C2 (de) | 1982-03-16 | 1983-03-15 | Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4521248A (de) |
| JP (1) | JPS58157926A (de) |
| DE (1) | DE3309237C2 (de) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59229431A (ja) * | 1983-05-20 | 1984-12-22 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用高靭性サ−メツトの製造法 |
| BR8503727A (pt) * | 1985-08-07 | 1987-03-17 | Cbmm Sa | Processo de adicao de ferro-ligas carburizadas e de ligas-maes carburizadas em metalurgia |
| US4857108A (en) * | 1986-11-20 | 1989-08-15 | Sandvik Ab | Cemented carbonitride alloy with improved plastic deformation resistance |
| RU2118232C1 (ru) * | 1996-02-13 | 1998-08-27 | Самарский государственный технический университет | Способ получения тугоплавких соединений и материалов на их основе |
| RU2119847C1 (ru) * | 1996-04-18 | 1998-10-10 | Самарский государственный технический университет | Способ получения высокоплотных материалов и изделий реакционным спеканием под давлением |
| RU2161548C2 (ru) * | 1998-01-05 | 2001-01-10 | Самарский государственный технический университет | Способ получения порошков тугоплавких соединений |
| RU2163181C2 (ru) * | 1998-01-23 | 2001-02-20 | Самарский государственный технический университет | Способ получения порошковых композиций на основе нитридов элементов |
| EP1343736B1 (de) * | 2000-12-19 | 2009-03-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Kompositwerkstoff |
| US20080260631A1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-23 | H2Gen Innovations, Inc. | Hydrogen production process |
| CN102839311B (zh) * | 2012-08-29 | 2014-07-16 | 成都美奢锐新材料有限公司 | 金属陶瓷及金属陶瓷的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1115312A (en) * | 1964-06-01 | 1968-05-29 | Du Pont | Refractory compositions and the production thereof |
| JPS5171809A (en) * | 1974-12-19 | 1976-06-22 | Ngk Spark Plug Co | Chitsukachitankishoketsugokinno seizoho |
| US4330333A (en) * | 1980-08-29 | 1982-05-18 | The Valeron Corporation | High titanium nitride cutting material |
-
1982
- 1982-03-16 JP JP57041555A patent/JPS58157926A/ja active Pending
-
1983
- 1983-03-15 DE DE3309237A patent/DE3309237C2/de not_active Expired
-
1984
- 1984-08-20 US US06/642,946 patent/US4521248A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3309237A1 (de) | 1983-10-06 |
| US4521248A (en) | 1985-06-04 |
| JPS58157926A (ja) | 1983-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69224747T2 (de) | Sinterkeramik auf Basis von kubischem Bornitrid für Schneidwerkzeuge | |
| DE68909898T3 (de) | Hochfester, Stickstoff enthaltender Cermet und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
| DE3785806T2 (de) | Zaehes hartmetall und verfahren zu seiner herstellung. | |
| DE3012199C2 (de) | Sinterkörper aus Bornitrid mit einer Matrix aus MC&darr;x&darr;, MN&darr;x&darr; und/oder M(CN)&darr;x&darr; und Al und seine Verwendung | |
| DE10135790B4 (de) | Feinkörniges Sinterhartmetall und seine Verwendung | |
| DE69005348T2 (de) | Oberflächenbeschichteter Werkzeugteil aus Hartmetall auf der Basis von Wolframcarbid. | |
| DE602005006389T2 (de) | Sinterkörper | |
| DE3346873C2 (de) | ||
| DE68910081T2 (de) | Schneidkörperblatt und Verfahren zu dessen Herstellung. | |
| DE68922195T2 (de) | Sinterkörper für Präzisionswerkzeuge. | |
| DE69227503T2 (de) | Hartlegierung und deren herstellung | |
| DE69734515T2 (de) | Gesinterte hartlegierung | |
| EP0330913B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Hartmetallkörpers und gesinterter Hartmetallkörper | |
| DE3781773T2 (de) | Legierung aus verformungsbestaendigem, metallisch verbundenem karbonitrid. | |
| DE2407410B2 (de) | Karbidhartmetall mit ausscheidungshärtbarer metallischer Matrix | |
| DE69215354T2 (de) | Korrosionsbeständiges zementiertes carbid | |
| DE3932992A1 (de) | Hartmetallische verbundstoffe mittels dispersionslegierung | |
| DE112006000769T5 (de) | Zementiertes Carbid und Schneidwerkzeug | |
| EP2137331A1 (de) | Werkzeug | |
| DE69621123T2 (de) | Karbonitridlegierung auf titanbasis mit kontrollierbarem verschleisswiderstand und zähigkeit | |
| DE69304742T3 (de) | Beschichteter Hartmetallkörper | |
| DE3309237C2 (de) | Verfahren zum Herstellen hochverschleißfester Sinterhartmetalle auf Titannitridbasis | |
| DE112019001665T5 (de) | Hartmetall, beschichtetes werkzeug und schneidwerkzeug | |
| DE4339089A1 (de) | Verschleißbeständiges Schneidwerkzeug, hergestellt aus Cermet auf Basis von Titancarbonitrid | |
| DE69205075T2 (de) | Hartgesinterter Presskörper für Werkzeuge. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: STRASSE, J., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |