DE3837006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hartmetall, dessen Hartstoffphase aus Wolframcarbid und dessen Bindemetallphase aus Nickel und Chrom besteht, und das aus pulverförmigen Rohstoffen durch Pressen und Sintern hergestellt ist.

Derartige Hartmetalle sind bereits bekannt, z. B. beschreibt die DE 35 11 220 A1 ein Hartmetall, das neben der Hartstoffphase 5 bis 25 Gew.-% Bindemetallphase enthält, die aus 5 bis 15 Gew.-% Chrom und Rest Nickel zu­ sammengesetzt ist, und daß das Hartmetall nach dem Sintern während einer Zeit von 20 bis 200 Minuten in einer Edelgasatmosphäre, vorzugsweise einer Argon­ atmosphäre, bei einer Temperatur von 1300 bis 1400°C und einem Druck von 20 bis 3000 bar behandelt wird.

Durch die US-PS 32 15 510 ist ein Hartmetall bekannt, das aus 10 bis 30 Massen-% einer Chrom-Nickel-Bindelegierung, Rest Wolframcarbid be­ steht, wobei das Gewichtsverhältnis von Chrom zu Bindemetall zwischen 0,015 und 0,15 liegt. Dieses Hartmetall wird aus pulverförmigen Rohstoffen durch Pressen und Sintern hergestellt.

Ferner wird in der DE-Druckschrift von Kieffer und Benesowsky, Hartmetalle, 1965, Seiten 220, 221 und 228 ein 90 Massen-% Wolframcarbid, 8 Massen-% Nickel und 2 Massen-% Chrom bestehendes Hartmetall beschrieben. Diese an sich korrosionsfesten Hartmetalle besitzen eine geringe Festigkeit und insbesondere eine sehr geringe Zähigkeit, so daß ihre Verwendungs­ möglichkeiten eingeschränkt sind.

Aus der EP 00 28 620 B1 ist ferner eine Sinterhartlegierung bekannt, bei der zum Zweck jeweils guter Festigkeit, Zähigkeitseigenschaften und Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit 55 bis 95 Vol-% Hartstoffe mit mindestens 90% WC und gegebenenfalls weiteren Carbiden sowie 5 bis 45 Vol.-% Einphasenbinde­ mittel mit mindestens 50% Nickel, 2 bis 25% Chrom, 1 bis 15% Molybdän und jeweils maximal 10% Mangan, 5% Aluminium, 5% Silicium, 10% Kupfer, 30% Kobalt, 20% Eisen und 13% Wolfram besteht.

Schließlich wird in der EP 02 14 679 A1 eine korrosionsfeste Hartmetallegierung vorgeschlagen, die aus 31 bis 84 Gew.-% Wolframcarbid, 15 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer Carbide der Gruppe Tantalcarbid, Niobcarbid, Zirkoniumcarbid, Titancarbid, Chromcarbid, Molybdäncarbid sowie 1 bis 9 Gew.-% einer Binde­ legierung aus Nickel und/oder Kobalt mit 2 bis 40 Gew.-% Chromzusatz besteht. Auch diese Legierung soll gute mechanische Festigkeitseigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen.

Erfahrungen haben gezeigt, daß die bisher bekannten Legierungen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit nicht ausreichend sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hartmetallegierung an­ zugeben, die sowohl eine hohe mechanische Festigkeit als auch eine hohe Ver­ schleißfestigkeit aufweist und dazu eine verbesserte Korrosionsfestigkeit be­ sitzt.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Hartmetall dadurch gelöst, daß das Hartmetall bezogen auf die Masse der Bindemetallphase 0,1 bis 10 Massen-% TiN enthält. Die Vorteile dieser Legierung liegen in der verbesserten Korro­ sionsbeständigkeit und der gleichzeitigen erheblichen Reduktion des Abrasiv­ verschleißes. Die mechanischen Eigenschaften ermöglichen eine unbedenkliche Verwendung der Legierung im Chemieanlagenbau sowie als extremen Verbrennungs­ temperaturen ausgesetzten Wirkstoffen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Hartmetall 8 bis 13 Massen-% Bindemetallphase mit 2 bis 5% Titannitrid, 8 bis 12% Chrom, Rest Nickel.

Das Hartmetall wird in bekannter Weise nach dem Sintern während einer Zeit von 20 bis 200 Minuten in einer Edelgasatmosphäre, insbesondere einer Argonatmosphäre, bei einer Temperatur von 1300 bis 1400°C und einem Druck von 20 bis 3000 bar behandelt. Hierdurch enthält das Hartmetall eine gute Festigkeit und eine hervorragende Zähigkeit, was auf einen hohen Verdichtungsgrad des Hart­ metallgefüges zurückzuführen ist. Insbesondere ist es möglich, die gesinterten Körper abzukühlen und dann in einer gesonderten Anlage bei 100 bis 3000 bar zu behandeln oder unmittelbar nach der Sinterung in der Sinteranlage bei 20 bis 100 bar zu behandeln. Dies zeigt, daß die unmittelbare Behandlung nach der Sinterung ein Arbeiten bei niedrigem Druck zuläßt.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel sind drei Legierungen, die denselben Behandlungsschritten unterworfen gewesen sind, miteinander verglichen worden. In allen Fällen ging man von einem pulverförmigen Rohstoffgemisch aus mit ei­ ner Teilchengröße zwischen 0,5 und 5 µm. Das Pressen und Sintern des Hartme­ talls ist nach dem Stand der Technik in bekannter Weise bei ca. 1400°C durchgeführt worden. Die massenprozentuale Zusammensetzung ergibt sich aus folgender Tabelle:

Werkstoff 1: 90,5 Massen-% WC, 8,5% Ni, 1% Cr
Werkstoff 2: 90,2 Massen-% WC, 8,5% Ni, 1% Cr, 0,3% Mo
Werkstoff 3: 90,2 Massen-% WC, 8,5% Ni, 1% Cr, 0,3% TiN

Die fertig gesinterten und anschließend einer Edelgasatmosphäre unter Druck ausgesetzten Hartmetalle zeigten den aus Fig. 1 ersichtlichen spezifischen Massenverlust: Der Abrasivverschleiß der erfindungsgemäßen Hartmetalle war dabei deutlich niederiger als der der beiden anderen nach dem Stand der Tech­ nik bekannten Werkstoffe 1 und 2.

Die Lösungen waren wie folgt zusammengesetzt: H₂O mit 300 mg Cl⁻/l und 200 mg SO₄ ^--/l als Natriumsalze mit Essigsäure auf ph = 4 eingestellt. Die dabei gemessenen Stromdichte-Potential-Kurven sind in Fig. 2 abgedruckt. Das Hartmetall mit dem erfindungsgemäßen TiN-Zusatz zeigt unter den eingestellten Prüfbedingungen erst bei positiveren Potentialen einen Stromanstieg und ist damit korrosionsunempfindlicher.

Claims (3)

1. Hartmetall, dessen Hartstoffphase aus Wolframcarbid und dessen 5 bis 25 Massen-% Bindemetallphase aus 5 bis 15 Massen-% Chrom, Rest Nickel besteht und der aus pulverförmigen Rohstoffen durch Pressen und Sintern hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall zusätzlich, bezogen auf die Masse der Bindemetallphase, 0,1 bis 10 Massen-% Titannitrid enthält.

2. Hartmetall nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anteil an Titan­ nitrid und Bindemetallphase von 8 bis 13 Massen-%, wobei dieser Anteil aus 2 bis 5 Massen-% Titannitrid, 8 bis 12 Massen-% Chrom, Rest Nickel besteht.

3. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 30 Massen-% Wolframcarbids durch Titancarbid, Tantalcarbid und/oder Niobcarbid ersetzt sind.