DE3514507C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren eines diamanthaltigen Verbundwerkstoffs auf Hartmetallbasis.

Ein solcher Verbundwerkstoff wird zur Bestückung eines zum Niederbringen von Bohrlöchern verwendbaren Bohr­ werkzeuges oder eines Abrichtwerkzeuges für Schleifscheiben eingesetzt.

Ein diamanthaltiger Verbundwerkstoff für die genannten Anwendungsgebiete stellt ein Hartmetall dar, das sich aus Wolframcarbid und Kobalt zusammensetzt und von Diamant­ körnern von 0,2 bis 0,8 mm Größe durchsetzt ist. Die Härte des Hartmetalls des diamanthaltigen Verbundwerkstoffes darf nicht unterhalb von 85 HRA liegen. In diesem Zusammenhang kommen für derartige Werkstoffe Hartmetalle in Frage, die zu 85 bis 94 Masseprozent aus Wolframcarbid und zu 6 bis 15 Masseprozent aus Kobalt bestehen. Hierbei muß der genannte Verbundwerkstoff 25 bis 40 Volumenprozent Diamant enthalten. Das Komponentenverhältnis sichert eine hohe Abrieb­ festigkeit des Werkzeuges, das mit der betrachteten Klasse der Werkstoffe (BE-PS 8 20 205, AT-PS 3 54 292, FR-PS 22 85 206) be­ stückt ist.

Es ist ein Herstellungsverfahren für einen diamant­ haltigen Verbundwerkstoff auf Wolframcarbid-Kobalt- Basis bekannt, darin bestehend, daß die Diamantkör­ ner mit einem pulverförmigen zu 85 bis 94 Masseprozent aus Wolframcarbid und zu 6 bis 15 Masseprozent aus Kobalt be­ stehenden Hartmetall-Gemisch vermengt werden, das erzeugte diamanthaltige Gemenge geformt und zum Warmpressen weiter­ geleitet wird, das bei Temperaturen von 1300 bis 1800°C, Druckwerten von 15 bis 20 MPa und bei einer Haltedauer von 0,5 bis 2,0 min unter den genannten Verhältnis­ sen durchgeführt wird. Dann wird der diamanthaltige Ver­ bundwerkstoff auf 800°C gekühlt, worauf ein Druckabfall und die Abkühlung auf die Raumtemperatur (SE-PS 3 86 388, DE-PS 24 54 636) erfolgen.

Das genannte Verfahren gewährleistet die erforderli­ che Abriebfestigkeit des diamanthaltigen Verbundwerkstof­ fes nur in dem Fall, wenn natürliche Diamanten mit einer Korngröße von 0,2 bis 0,8 mm zum Einsatz gelangen. Falls kleinere Kornfraktionen der natürlichen Diamanten oder Pul­ ver synthetischer Diamanten eingesetzt werden, werden die genannten Diamanten aktiv graphitisiert, im Hartmetall aufgelöst, oder sie werden rissig. Die Beschädigung der Diamantkörner und die Abnahme ihrer Masse führen zu einer wesentlichen Verkürzung der Lebensdauer des Werkzeuges.

Es ist ein Herstellungsverfahren für einen diamant­ haltigen Verbundwerkstoff bekannt, darin bestehend, daß die Diamantkörner mit Eisen, Nickel, Kobalt oder Chrom metallisiert werden. Dann werden die metallisierten Diamantkörner mit einem pulverförmigen Hartmetall-Gemisch vermengt, das sich zu 90 Masseprozent aus Wolframcarbid und zu 10 Masseprozent aus Kobalt zusammensetzt. Das erzeugte diamanthaltige Ge­ menge wird in eine Hochdruckkammer gesetzt, und es wird ein Warmpressen unter hohen Druckwerten durchgeführt, die einer thermodynamischen Stabilität des Diamanten entsprechen. Das diamanthaltige Gemenge wird unter einem Druck von ca. 60 kbar und bei einer Temperatur von 1200 bis 1400°C (FR-PS 20 99 834) warmgepreßt.

Dem bekannten Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Diamanten vorher metallisiert werden, wodurch sich der Metallgehalt im diamanthaltigen Verbundwerkstoff erhöht, was zu einer Verminderung seiner Abriebfestigkeit führt.

Es ist auch ein weiteres Herstellungsverfahren für einen diamant­ haltigen Verbundwerkstoff auf Wolframcarbid-Kobalt- Basis bekannt, wobei die Kör­ ner eines synthetischen Diamanten mit einem aus Wolframcar­ bid und Kobalt bestehenden pulverförmigen Hartmetall-Ge­ misch vermengt werden, worauf das diamanthaltige Gemenge in eine Hochdruckkammer gebracht und durch Warmpressen bei Drücken und Temperaturen gesintert wird, die Bedingungen einer thermodynamischen Stabilität des Diamanten, nämlich einer Temperatur von 1450°C und einem Druck von 55 kbar, bei einer Haltezeit von 30 min Rechnung tragen. Nach Ablauf des Prozesses wird der diamanthaltige Verbundwerkstoff abgekühlt, worauf der Druck gemindert wird. Im Ergebnis wird der Ver­ bundwerkstoff in Form von Erzeugnissen vorgegebener Konfi­ guration und Größe (FR-PS 24 34 130) hergestellt.

Im bekannten Verfahren wird ein diamanthaltiger Ver­ bundwerkstoff hergestellt, in dem eine Adhäsion des Diamanten am Hartmetall praktisch fehlt, weil das Warmpressen, wie oben angeführt, unter den Bedingungen der thermischen Sta­ bilität des Diamanten durchgeführt wird.

Außerdem enthält der im bekannten Verfahren erzeugte diamanthaltige Verbundwerkstoff eine große Menge Kobalt­ oxide und gasförmige Produkte, was die Abriebfestigkeit des genannten Verbundwerkstoffes und die Adhäsion des Diamanten am Hartmetall herabsetzt.

Die Unterbringung eines inkompakten diamanthaltigen Gemenges in der Hochdruckkammer hat entweder eine beträcht­ liche Verringerung der Größe der hergestellten Erzeugnisse oder eine entsprechende Vergrößerung des Kammerraumes zur Folge. Ein lang andauerndes Halten unter Hochdruck ver­ mindert die Lebensdauer der Kammer (um das 1,5fache) und ver­ größert den Arbeitsaufwand für die Herstellung der Erzeugnis­ se.

Das Fehlen einer Begrenzung in bezug auf die Aufheiz­ geschwindigkeit für das diamanthaltige Gemenge sowie einer Begrenzung in bezug auf die Abkühlungsgeschwindigkeit für den erzeugten diamanthaltigen Verbundwerkstoff führt zu einem Auftreten von Innenspannungen in den Erzeugnissen und in einer Reihe von Fällen zu deren Spaltung.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebs­ verhältnisse bei der Herstellung eines diamanthaltigen Ver­ bundwerkstoffes in der Weise zu ändern, um einen diamant­ haltigen Verbundwerkstoff mit einer hohen Abriebfestigkeit bei einer guten Adhäsion des Diamanten an einem Hartmetall zu erzeugen, aus dem genannten Verbundwerkstoff größere Er­ zeugnisse in volumenmäßig kleineren Hochdruckkammern zu er­ halten, die Lebensdauer der Hochdruckkammern zu verlängern, den Arbeitsaufwand für die Herstellung der Erzeugnisse aus dem genannten Verbundwerkstoff zu senken und ein Rissigwer­ den der Erzeugnisse zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Herstel­ lungsverfahren für einen diamanthaltigen Verbundwerkstoff auf Wolframcarbid-Kobalt-Basis vorgeschlagen wird, das ein Durchmischen von Diamantkörnern mit einem pulver­ förmigen Hartmetall-Gemisch, das zu 85 bis 94 Masseprozent aus Wolframcarbid und zu 6 bis 15 Masseprozent aus Kobalt besteht, zu einem diamanthaltigen Gemenge, wobei der Diamant so genommen wird, daß dessen Gehalt im diamant­ haltigen Verbundwerkstoff 25 bis 40 Volumenprozent beträgt, ein Warmpressen bei einer Temperatur von 1100 bis 1300°C unter Hochdruck und eine Abkühlung des erzeugten diamant­ haltigen Verbundwerkstoffes unter Druckabfall beinhaltet, wobei erfindungsgemäß vor dem Warmpressen ein Kaltpressen des diamanthaltigen Gemenges zu Grünlingen erfolgt, die einer Wärmebehandlung in einem reduzierenden Mittel bei einer Tem­ peratur von 600 bis 850°C mit einer isothermen Lagerung von 25 bis 50 min unterzogen werden, worauf die Grünlinge einem Warmpressen bei einem Druck von 5 bis 50 kbar mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 60 kbar/min für den Druckanstieg und mit einer Geschwindigkeit von 400 bis 600°C für eine Temperaturerhöhung mit einem anschließenden Halten der Grünlinge nach Er­ reichen der Solltemperatur und des Solldrucks für 0,5 bis 10 min unterzogen werden und die Abkühlung des diamant­ haltigen Verbundwerkstoffes unter gleichzeitigem Druckabfall erfolgt, wobei die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 750 bis 1000°C/min und der Druckabfall mit einer Geschwin­ digkeit von 7 bis 20 kbar/min erfolgen.

Der diamanthaltige Verbundwerkstoff ist durch eine fe­ ste Haftung des Diamanten am Hartmetall gekennzeichnet. Dies wird durch die Wärmebehandlung der Grünlinge im reduzier­ enden Mittel bei der Temperatur von 600 bis 850°C mit dem isothermen Halten von 25 bis 50 min erreicht, wobei die Kobaltoxide reduziert und die gasförmigen Produkte entfernt werden. Die feste Haftung des Diamanten am Hart­ metall bedingt hohe Werte der Abriebfestigkeit des diamant­ haltigen Verbundwerkstoffes. Der spezifische Verbrauch des in dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Ver­ bundwerkstoff enthaltenen Diamanten bewegt sich z. B. wäh­ rend der Prüfung beim Abrichten von Schleifscheiben aus mit­ telhartem Elektrokorund bei einer Abrichtgeschwindigkeit von 35 bis 25 m/s in den Grenzen von 1,4 bis 1,8 mg pro 1 kg Schleifscheibe. Der spezifische Verbrauch des in dem gemäß FR-PS 24 34 130 erzeugten Verbundwerkstoff enthaltenen Dia­ manten beträgt bei ähnlichen Prüfungen 2,7 mg pro 1 kg Schleifscheibe.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können aus dem diamant­ haltigen Verbundwerkstoff größere Erzeugnisse in volumen­ mäßig kleineren Hochdruckkammern gefertigt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Warmpressen unter Hochdruck nicht das diamanthaltige Gemenge, sondern Grünlinge aus diesem un­ terzogen werden.

Die Lebensdauer der Hochdruckkammern nimmt erheblich (um das 1,5fache) zu, weil das Warmpressen der Grünlinge aus dem diamanthaltigen Gemenge bei niedrigeren Druckwerten (5 bis 50 kbar) und bei einer geringen Haltedauer (0,5 bis 10 min) durchgeführt wird. Die geringe Haltedauer trägt gleichfalls zur Senkung des Arbeitsaufwands für die Herstellung der Er­ zeugnisse aus dem diamanthaltigen Verbundwerkstoff bei.

Die Erzeugnisse aus dem nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren erzeugten diamanthaltigen Verbundwerkstoff sind kompakt, weisen keine Risse und keine Abschichtung auf. Dies wird durch ein Zusammenwirken von gewählten Temperatur-, Druck­ bereichen, Geschwindigkeitsbereichen für den Druck- und Tem­ peraturanstieg im Stadium der Warmpressung sowie der Abküh­ lungsgeschwindigkeit und der Druckminderung im nachfolgenden Abkühlungsstadium erreicht.

Die Abkühlung des diamanthaltigen Verbundwerkstoffes unter gleichzeitiger Druckminderung gestattet es, den Ar­ beitsaufwand für die Herstellung der Erzeugnisse aus dem genannten Verbundwerkstoff bei deren gesicherter Qualität zu senken.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl syntheti­ sche als auch natürliche Diamanten unterschiedlicher Korn­ fraktion eingesetzt werden, denn das Verfahren sichert die Bedingungen für die Erhaltung des Diamanten als die über­ harte Komponente des Verbundwerkstoffes, indem es eine Graphitisierung des letzteren und dessen Reaktion mit dem Hartmetall verhindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, einen diamanthaltigen Verbundwerkstoff in Form von Festigerzeug­ nissen beliebiger vorgegebener Konfigurationen und Größen zu erzeugen.

Wie bereits erwähnt, wird die Wärmebehandlung der Grünlinge im reduzierenden Mittel bei einer Temperatur von 600 bis 850°C mit der isothermischen Lagerung im Laufe von 25 bis 50 min durchgeführt. Der Abfall der Temperaturwerte unter 600°C und der Lagerzeit unter 25 min haben eine unvollständi­ ge Reduktion der Kobaltoxide zur Folge. Die Steigerung der Temperaturwerte über 850°C und der Lagerzeit über 50 min führt zu einer beträchtlichen Schrumpfung der Briketts und zu einer Spaltung der Körner des synthetischen Diamanten.

Das Warmpressen der Grünlinge unter Hochdruck erfolgt bei einem Druck von 5 bis 50 kbar und einer Temperatur von 1100 bis 1300°C mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 60 kbar/min für den Druckanstieg und mit einer Geschwin­ digkeit von 400 bis 600°C/min für die Temperatursteigerung, wobei die Haltezeit für die Grünlinge nach Erreichen der ge­ nannten Temperatur und des genannten Drucks 0,5 bis 10 min beträgt. Die Verringerung der genannten Minimalwerte führt zum Erhalt eines porösen mangelhaften Verbundwerkstof­ fes. Die Vergrößerung der genannten Maximalwerte führt zur Verkürzung der Betriebsdauer der Hochdruckkammern, zur Er­ höhung des Arbeitsaufwands für die Herstellung der Erzeug­ nisse aus dem diamanthaltigen Verbundwerkstoff und zu einem unproduktiven Energieaufwand. Darüber hinaus würde eine Drucksteigerung über 50 kbar dazu führen, daß die Warmpressung unter den Verhältnissen einer thermody­ namischen Stabilität des Diamanten abläuft und die Adhäsion des Diamanten am Hartmetall als Folge dessen abnehmen würde.

Bei Druckwerten von 5 bis 50 kbar werden die Grünlinge unter Bedingungen gesintert, die der thermi­ schen Stabilität des Diamanten nahe liegen. In diesem Fall geht der Diamant eine chemische Reaktion mit dem Hartmetall ein, die Diamantkörner werden aber nicht zerstört und werden keiner intensiven Graphitisierung unterzogen.

Die Abkühlung des hergestellten diamanthaltigen Verbund­ werkstoffes wird, wie oben angegeben, mit der Abkühlungs­ geschwindigkeit von 750 bis 1000°C/min und mit der Geschwin­ digkeit von 7 bis 20 kbar/min für den Druckabfall durchge­ führt. Die Verringerung der genannten Minimalwerte bewirkt nur eine Verlängerung des Abkühlens. Die Ver­ größerung der genannten Maximalwerte hat eventuell eine Riß­ bildung im diamanthaltigen Verbundwerkstoff zur Folge.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen diamanthaltigen Verbundwerkstoff geht wie folgt vor sich.

Die Diamantkörner werden mit einem Hartmetall-Gemisch vermengt, die sich zu 85 bis 94 Masseprozent aus Wolfram­ carbid und zu 6 bis 15 Masseprozent aus Kobalt zusammenset­ zen. Der Diamant wird in einer Menge von 25 bis 40 Volumenprozent genommen. Dann wird eine eingewogene Menge des erzeugten diamant­ haltigen Gemenges in eine metallische Preßform gebracht und einem Kaltpressen unter einem Druck von 50 bis 75 MPa ausge­ setzt. Der aus der Preßform entnommene Grünling wird auf ein Blech gelegt und in einen Ofen mit einem reduzierenden Medium, beispielsweise mit Wasserstoff oder Kontaktgas, gesetzt. Nachdem die Ofentemperatur 600 bis 850°C erreicht hat, erfolgt ein isothermes Halten der Grünlinge von 25 bis 50 min, wobei die Kobaltoxide reduziert und die gasförmigen Produkte entfernt werden. Nach Ablauf der genannten Zeit wird der Grünling im reduzierenden Mittel abgekühlt. Für 24 Stunden kann der Grünling in einer Vakuumkapsel oder einem Exikator gelagert werden. Dann wird der Grünling einem Warm­ pressen unter Hochdruck unterworfen. Zu diesem Zweck wird er in ein Graphitheizelement gebracht, dies wird samt dem Grünling in einen Katlinitbehälter gesetzt, der anschließend zwischen den Matrizeneinsätzen der Hoch­ druckkammer untergebracht wird. Der Erzeugung des Solldruckes (5 bis 50 kbar) erfolgt in der Kammer mit einer Geschwin­ digkeit von 20 bis 60 kbar/min. Über das Graphitheizelement wird dann elektrischer Strom geleitet. Die Spannung wird derart geregelt, um eine Temperatur von 1100 bis 1300°C mit einer Geschwindigkeit von 400 bis 600°C/min für die Tempe­ ratursteigerung zu erreichen. Nach Erreichen des Solldrucks und der Solltemperatur wird der Grünling in der Kammer 0,5 bis 10 min gehalten. Nach Ablauf der genannten Zeit wird der erzeugte diamanthaltige Verbundwerkstoff mit einer Ge­ schwindigkeit von 750 bis 1000°C/min unter gleichzeitiger Druckminderung mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 20 kbar/min abgekühlt.

Dadurch wird der diamanthaltige Verbundwerkstoff in Form eines Fertigerzeugnisses vorgegebener Konfiguration und Größe gehalten.

Die Erzeugnisse aus dem diamanthaltigen Verbundwerk­ stoff werden auf die Abrieb- und die Haftfestigkeit geprüft, die die Adhäsionskraft des Diamanten gegenüber dem Hartmetall charakterisiert.

Die Abriebfestigkeit der genannten Erzeugnisse wird während der Prüfung beim Abrichten einer Schleifscheibe aus mittelhartem Elektrokorund (24 A40 SM 27 K 6) bestimmt, die zum Schleifen gehärteter Stähle eingesetzt wird. Die Bedin­ gungen für das Abrichten: Abrichtgeschwindigkeit - 35 bis 25 m/s, Quervorschub - 0,02 mm/Gang, Längsvorschub - 0,5 m/min.

Nach Ablauf von 100 bis 150 Abrichtzyklen wird die Än­ derung der Masse beim Erzeugnis und bei der Schleifscheibe festgestellt. Die Abriebfestigkeit des Erzeugnisses aus dem diamanthaltigen Verbundwerkstoff wird durch einen spezifi­ schen Diamantverbrauch, d. h. durch einen Diamantverbrauch für die Abnahme von 1 kg Schleifscheibe, definiert.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein diamanthaltiger Verbundwerkstoff mit einer hohen Abriebfestigkeit herge­ stellt, der sich dadurch auszeichnet, daß der spezifische Diamantverbrauch 1,6 bis 1,8 mg pro 1 kg Schleifscheibe un­ terschreitet.

Die Haftung des Diamanten wird durch die Zählung der Menge von ganzen und abgespaltenen Diamantkörnern im Schnitt eines Erzeugnisses aus dem diamanthaltigen Verbundwerkstoff bestimmt. Die Prüfung auf die Diamanthaftung wird folgender­ weise durchgeführt. Die Oberfläche des Erzeugnisses wird mittels Diamantschleifscheibe angeschnitten, worauf das Er­ zeugnis mit Hilfe eines Schlagwerkes in zwei Teile ge­ spalten wird. Unter dem Mikroskop wird die Menge der im Schnitt sichtbaren abgespaltenen Diamantkörner sowie die Men­ ge der ganz gebliebenen Körner (mit hervortretenden Spitzen) gezählt.

Wird eine feste Adhäsion des Diamanten am Hartmetall erreicht, muß die Anzahl der abgespaltenen Diamantkörner nicht weniger als 50% der Gesamtzahl der Diamantkörner im Schnitt des Erzeugnisses ausmachen. In diesem Fall über­ steigt die Festigkeit der Haftung des Diamanten am Hartme­ tall die des Diamantkornes selbst.

Wenn die Anzahl der abgespaltenen Diamant­ körner weniger als 50% und die der ganzen Diamantkörner mehr als 50% der Gesamtzahl der Diamantkörner im Schnitt des Erzeugnisses ausmacht, ist praktisch keine Adhäsion des Diamanten am Hartmetall zu verzeichnen. Hierbei wird das Er­ zeugnis entlang der Grenze Diamant-Hartmetall zerstört, d. h. es liegt nur eine mechanische Umschließung des Diamantkornes durch das Hartmetall vor.

Die Abriebfestigkeitsprüfung wird zur Bewertung der Funktionstüchtigkeit des diamanthaltigen Verbundwerkstoffes und die Bestimmung der Anzahl der abgespaltenen Diamantkör­ ner im Schnitt des Erzeugnisses hauptsächlich zur Optimie­ rung des Warmpressens herangezogen.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden folgende konkrete Ausführungsbeispiele angeführt. Hierbei werden die Einwaagen des pulverförmigen Hartmetall- Gemisches und des Diamanten zur Erzeugung eines diamanthaltigen Verbundwerkstoffes in Form eines zy­ lindrischen Erzeugnisses von 10 mm Durchmesser und 10 mm Hö­ he berechnet.

Beispiel 1

Es wird ein diamanthaltiger Verbundwerkstoff auf der Basis eines Hartmetalls (85 Masseprozent Wolframcarbid und 15 Masseprozent Kobalt) und eines synthetischen Diamanten mit einer Korngröße von 0,5 mm erzeugt; der Diamantgehalt beträgt im Verbundwerkstoff 40 Volumenprozent.

Zu diesem Zweck wird die Einwaage des pulverförmigen Hartmetall-Gemisches mit einer Masse von 6,6 g (5,61 g Wolframcarbid und 0,99 g Kobalt) mit dem synthetischen Diamanten mit einer Masse von 5,5 Karat vermengt.

Das erhaltene diamanthaltige Gemenge wird in eine Preßform aus Stahl geschüttet und unter einem Druck von 50 MPa kaltgepreßt. Der Grünling wird auf ein Blech geladen und in einen Ofen mit einem re­ duzierenden Mittel gesetzt, als welches Wasserstoff ver­ wendet wird. Nachdem die Ofentemperatur 850°C erreicht hat, wird ein isothermes Halten des Grünlings von 50 min durchgeführt. Dann wird der Grünling in eine Hochdruck­ kammer gebracht und einem Warmpressen bei einer Temperatur von 1100°C und einem Druck von 5 kbar ausgesetzt. Der Druck­ anstieg erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 20 kbar/min und die Temperatursteigerung mit einer Geschwindigkeit von 400°C/min. Die Lagerzeit beträgt beim Warmpressen 0,5 min.

Nach dem Warmpressen wird der erzeugte diamanthaltige Verbundwerkstoff auf Raumtemperatur unter gleichzeiti­ ger Druckminderung abgekühlt. Hierbei beläuft sich die Ab­ kühlungsgeschwindigkeit auf 750°C/min und die Geschwindig­ keit für die Druckminderung auf 7 kbar/min.

Der in Form eines Fertigerzeugnisses hergestellte diamanthaltige Verbundwerkstoff ist durch eine hohe Abrieb­ festigkeit gekennzeichnet (der spezifische Diamantverbrauch beträgt 1,4 mg pro 1 kg Elektrokorundschleifscheibe). Hierbei beträgt die Zahl der abgespaltenen Diamantkörner 67% der Gesamtzahl der Diamantkörner im Schnitt durch das Erzeugnis, was von einer festen Adhäsion des Diamanten am Hartmetall zeugt.

Beispiel 2

Es wird ein diamanthaltiger Verbundwerkstoff auf der Basis eines Hartmetalls (90 Masseprozent Wolframcarbid und 10 Masseprozent Kobalt) und eines natürlichen Diamanten mit einer Korngröße von 0,2 mm erzeugt; der Diamantgehalt be­ trägt im Verbundwerkstoff 32 Volumenprozent.

Der diamanthaltige Verbundwerkstoff wird ähnlich wie im Beispiel 1 hergestellt.

Es werden ein Hartmetall- Gemisch in einer Menge von 7,9 g (7,11 g Wolframcarbid und 0,79 g Kobalt) und natürlicher Diamant in einer Menge von 4,2 Karat eingesetzt.

Das diamanthaltige Gemenge wird unter einem Druck von 60 MPa kaltgepreßt.

Die Wärmebehandlung des Grünlings wird in Kontaktgas bei einer Temperatur von 700°C und einem iso­ thermen Halten von 40 min durchgeführt.

Das Warmpressen des Grünlings erfolgt bei einer Tempera­ tur von 1200°C und einem Druck von 25 kbar. Hierbei betragen die Geschwindigkeit für den Druckanstieg 40 kbar/min, die Geschwindigkeit für die Temperatursteigerung 500°C/min, die Haltezeit beim Warmpressen 5 min.

Die Abkühlung des erzeugten diamanthaltigen Verbundwerk­ stoffes wird mit einer Geschwindigkeit von 900°C/min unter gleichzeitiger Druckminderung mit einer Geschwindigkeit von 12 kbar/min durchgeführt.

Der als Fertigerzeugnis hergestellte dia­ manthaltige Verbundwerkstoff ist durch eine hohe Abrieb­ festigkeit gekennzeichnet, der spezifische Diamantverbrauch beträgt 1,5 mg pro 1 kg Elektrokorundschleifscheibe. Hierbei beträgt die Zahl der abgespaltenen Diamantkörner 65% der Ge­ samtzahl der Diamantkörner im Schnitt durch das Erzeugnis, was von einer festen Adhäsion des Diamanten am Hartmetall zeugt.

Beispiel 3

Es wird ein diamanthaltiger Verbundwerkstoff auf der Basis von Hartmetall (94 Masseprozent Wolframcarbid und 6 Masseprozent Kobalt) und von natürlichen Diamanten mit einer Korngröße von 0,6 mm erzeugt; der Diamantgehalt beträgt im Verbundwerkstoff 25 Volumenprozent.

Der diamanthaltige Verbundwerkstoff wird ähnlich wie im Beispiel 1 hergestellt.

Es werden ein Hartmetall-Ge­ misch in einer Menge von 8,9 g (8,37 g Wolframcarbid und 0,53 g Kobalt) und natürlicher Diamant in einer Menge von 3,5 Karat eingesetzt.

Das diamanthaltige Gemenge wird unter einem Druck von 75 MPa kaltgepreßt.

Die Wärmebehandlung des Grünlings wird unter Wasserstoff bei einer Temperatur von 600°C und einem isothermen Halten von 25 min durchgeführt.

Das Warmpressen erfolgt bei einer Tempe­ ratur von 1300°C und einem Druck von 50 kbar. Hierbei betra­ gen die Geschwindigkeit für den Druckanstieg 60 kbar/min und die Geschwindigkeit für die Temperatursteigerung 600°C/min, die Haltezeit beim Warmpressen 10 min.

Die Abkühlung des erzeugten diamanthaltigen Verbund­ werkstoffes wird mit einer Geschwindigkeit von 1000°C/min un­ ter gleichzeitiger Druckminderung mit einer Geschwindigkeit von 20 kbar/min durchgeführt.

Der als Fertigerzeugnis hergestellte diamanthaltige Ver­ bundwerkstoff ist durch eine hohe Abriebfestigkeit gekenn­ zeichnet, der spezifische Diamantverbrauch beträgt 1,8 mg pro 1 kg Elektrokorundschleifscheibe. Dabei beträgt die Zahl der abgespaltenen Diamantkörner 57% der Gesamtzahl der Diamantkörner im Schnitt durch das Erzeugnis, was eine feste Adhäsion des Diamanten am Hartmetall bedeutet.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es also, einen diamanthaltigen Verbundwerkstoff in Form von Fertigerzeugnis­ sen mit einer hohen Abriebfestigkeit bei einer festen Adhäsion des Diamantkornes am Hartmetall herzustellen. Hierbei werden der technologische Energieaufwand erheblich reduziert, der Arbeitsaufwand für die Herstellung der genannten Erzeugnis­ se gesenkt und die Lebensdauer der Hochdruckkammern erhöht.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines diamanthaltigen Verbund­ werkstoffs auf Wolframcarbid-Kobalt-Basis, mit­ tels:

   • - Durchmischen von Diamantkörnern mit einem pulverför­ migen Hartmetall-Gemisch, das zu 85 bis 94 Masse-% aus Wolframcarbid und zu 6 bis 15 Masse-% aus Kobalt besteht, zu einem diamanthaltigen Gemenge, wobei der Diamant in ei­ ner Menge genommen wird, daß dessen Gehalt im diamanthal­ tigen Verbundwerkstoff 25 bis 40 Volumen-% beträgt,
   • - Warmpressen bei einer Temperatur von 1100 bis 1300°C unter Hochdruck, und
   • - Abkühlung des erzeugten diamanthaltigen Verbundwerk­ stoffes unter Druckabfall,
2. dadurch gekennzeichnet, daß man

   • - vor dem Warmpressen ein Kaltpressen des diamanthal­ tigen Gemenges zu Grünlingen durchführt, die einer Wärmebe­ handlung in einem reduzierenden Mittel bei einer Temperatur von 600 bis 850°C mit einem isothermen Halten für 25 bis 50 min unterzogen werden,
   • - worauf man die Grünlinge bei einem Druck von 5 bis 50 kbar mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 60 kbar/min für den Druckanstieg und mit einer Geschwindigkeit von 400 bis 600°C/min für eine Temperaturerhöhung warmpreßt, anschlie­ ßend die Grünlinge bei Solltemperatur und Solldruck 0,5 bis 10 min hält, und
   • - den so erhaltenen diamanthaltigen Verbundwerkstoff unter gleichzei­ tigem Druckabfall abkühlt, wobei die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 750 bis 1000°C/min und der Druckabfall mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 20 kbar/min erfolgen.