DE516656C - Verfahren zur Herstellung von Gusskoerpern aus Karbiden schwer schmelzbarer Metalle oder Metalloide, z. B. Wolfram - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Karbiden schwer schmelzbarer Metalle oder bletalloide, z. B. Wolfram Es sind Verfahren zur Herstellung von Wolframkarbidkörpern bekannt, die als Ausgangsmaterial Wolframkarbid benutzen und als Fertigprodukt einen gesinterten Wolframkarbidkörper liefern. Nach einem anderen Verfahren wird im Kohlerohrwiderstandsofen ein Gemisch aus Wolfram- oder Molybdänsäur eanhydrid oder -oxyd und Kohle bis zum Schmelzen erhitzt. Ein Gießen außerhalb des Ofens findet jedoch bei diesem Verfahren nicht statt. Es wird lediglich im Ofen ein sprödes, stark kristallinisches, mit Graphitausscheidungen behaftetes Endprodukt von nicht im voraus bestimmbarer Form gewonnen.
• Es liegt in der Natur aller dieser Verfahren begründet, daß stets nur ein Doppelkarbid (z. B. WC mit etwa 6.,2 % C) mit einer mehr oder weniger großen Menge von freiem Kohlenstoff (Graphit) als Endprodukt erhalten wird. Nun ist aber dieses Doppelkarbid noch nicht die härteste Karbidform, und die Graphitausscheidungen machen es noch weicher und brüchiger. Das einfache Karbid (M, C mit etwa 3,1 0,10 C) ist beträchtlich härter und mechanisch fester und kommt in seiner Härte der Diamanthärte sehr nahe. Die bisher erzeugten Doppelkarbide lassen sich mit Karborundum noch schleifen. Das nach gegenwärtigem Verfahren vorzugsweise erzeugbare einfache Karbid vermag indessen Karborundum zu schleifen.
• Die @-orliegende Erfindung ermöglicht nun die Gewinnung dieses .einfachen Karbids W.C bzw. eines Körpers mit beliebigem Gehalt an C in überaus einfacher Weise.
• Das Ausgangsmaterial des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens ist reines hochreduziertes Wolframmetall bzw. ein anderes schwer schmelzbares Metall in fein gepulverter !oder feinkristallisierter Form. Dasselbe wird mit einer geeigneten, vorausbestimmbaren Menge fein gepulverten Kohlenstoffes gemengt, gegebenenfalls auch ohne Kohlezusatz verwendet, und aus dem Gemenge bzw. aus dem Wolframpulver allein wird ein Preßkörper gebildet, der in ein als Schmelzform dienendes Kohlerohr bzw. Graphitrohr eingebracht und mit diesem in einen elektrischen Kohlerohrofen bzw. Graphitrohrofen mit Kohle- bzw. Graphitklemmen eingeführt wird.
• Unterhalb des Preßkörpers (aus Wolfram und Kohlenstoff bzw. aus Wolfram) befindet sich in der Schmelzform ein Gießkanal, der nach einer Gußform, z. B. aus Kohle oder Graphit, führt, welche die genaue Hohlform des zu gießenden Werkstückes besitzt. Wird nun der Preßkörper in der Schmelzform im Wasserstoffstrom bis zum Niederschmelzen erhitzt, so fließt das Schmelzgut sofort durch den Gießkanal in die Form. Der Gießkanal hat oben zuerst Trichterform, in der Weise, daß der Preßling nur mit einer schmalen Fläche auf dem Rande des Trichters aufliegt. Dies hat den Zweck, eine zu starke Kohlenstoffaufnahme durch den Preßling, die zur Bildung des weicheren DoppelkarbidsiWC führen würde, zu vermeiden.
• Versuche haben gezeigt, daß sich die Gußform nicht notwendigerweise innerhalb des Ofens zu befinden braucht, sondern außerhalb des Ofens angeordnet sein kann, namentlich dann, wenn Preßlinge aus reinem Wolfram verwendet werden. Dies ergibt sich aus folgender Überlegung Preßlinge aus reinem Wolfram. schmelzen erst bei etwa 3aoo° C. Da sie nun während des Niederschmelzens aus der Schmelzform immer mehr Kohlenstoff aufnehmen und hierbei in flüssige Karbidstufen übergehen, deren Schmelzpunkt sich mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt mehr und mehr ermäßigt (das Doppelkarbid WC mit etwa 6 % Kohlenstoffgehalt hat z. B. nur mehr einen Schmelzpunkt von etwa z6oo° C), so wird der Schmelzfluß schon bei Aufrechterhaltung der Temperatur von 3aoo° C mehr und mehr überhitzt. Hierzu kommt noch die Temperatursteigerung durch Freiwerden der Bildungswärme desWolframkarbids. Der Schmelzflu kann sich also, wenn beispielsweise die Karbonisierung bis zur vollständigen Bildung des Wolframdoppelkarbids fortgesetzt wird, auf seinem Wege bis in die außerhalb des Schmelzofens liegende Gießform um 6oo° C abkühlen, ohne dabei in die feste Form überzugehen. Aber auch schon dann, wenn der Pr ozeß so geleitet wird, daß nur das einfache Wolframkaxbid entsteht, ist die sich einstellende Überhitzung des Schmelzflusses eine so weitgehende, daß er, ohne zu erstarren, in die außerhalb des Schmelzofens liegende Gießform übergeleitet werden kann. Eine Herabsetzung des Schmelzpunktes kann sogar noch in der außerhalb des Ofens liegenden Gießform erfolgen, wenn dieselbe aus Kohle oder Graphit besteht und der einlaufende Schmelzfluß, für Kohlenstoff noch aufnahmefähig ist. Versuche haben ergeben, daß außerhalb des Ofens gegossene Körper aus Wolframkarbid ein außerordentlich feines, gleichmäßiges, nichtkristallinisches Gefüge besaßen, weil die Kohlenstoffaufnahme nicht groß genug war, um feststellbare oder größere Mengen von Doppelkarbid zu erzeugen.
• Das Niederschmelzen des Preßluigs erfolgt im Wasserstoffstrom oder in einem anderen reduzierenden oder indifferenten Gase. Die Verwendung von hochreduziertem Wolfram- usw. Pulver ist aus dem Grunde besonders vorteilhaft, weil sonst während des Schmelzprozesses Reduktionsgase entstehen würden, die das Produkt porös oder zum wenigsten weniger dicht machen könnten.
• Die Menge des dem Wolframpulver bzw. Metallpulver zuzusetzenden Kohlenstoffs kann nach Belieben abgestuft werden. Im allgemeinen soll sie chemisch äquivalent zur Menge des verwendeten Wolframpulvers sein, so daß sie gerade ausreicht, um alles Wolfram in Wolframkarbid überzuführen. In der Praxis muß diese Menge je nach Art, Form und Größe der verwendeten Einrichtungen eine empirische Korrektur erfahren, da der Preßling vor, während und nach dem Schmelzen sowohl aus der Schmelzform wie auch aus der Gießform Kohlenstoff aufzunehmen pflegt. Die Menge dieses letzteren Kohlenstoffs kann von der Menge des ursprünglich denn Wolframpulver beizumengenden in Abzug gebracht werden. Es kann aber auch sogar, wie schon oben erwähnt, lediglich reines Wolframpulver zur Bildung der Preßlinge Verwendung finden, je nach der Größe der beim Schmelzen zu erwartenden Kohlenstoffaufnahme und je nach dem Produkt, das man zu erzielen wünscht.
• Man kann auch, j e nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes, dem Preßling gewisse Zusätze beimengen, die entweder als bloße Zusätze oder bloß oder gleichzeitig als Kontaktsubstanz wirken, wie z. B. Eisen, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Chrom usw. Eisen wirkt beispielsweise hauptsächlich als Kontaktsubstanz und ist bei Beginn des Niederschmelzens in der Regel bereits wieder verdampft. Molybdän wird karbonisiert und findet sich (unter Umständen mit metallischem Molybdän) im Endprodukt. Überschüssiges Wolfram. verleiht dem Endprodukt eine größere Festigkeit, Vanadium eine größere Zähigkeit. Die Wirkungen aller dieser Beimengungen sollen hier nur angedeutet werden.
• Das Verfahren erstreckt sich auch auf die Erzeugung anderer Karbide, insbesondere solcher von Schwermetallen, wie Molybdän, Titan, Uran, Chrom sowie von Bor-, Siliziumka.rbid usw., die bekanntlich ebenfalls große Härte und hohe Schmelzpunkte aufweisen. Insbesondere können damit auch die elektrischen Eigenschaften (Widerstand) der Silizi4mkarbide, die bekanntlich als Heizkörper Verwendung finden, nach Belieben abgestuft werden. Diese Siliziumkarbide wurden bis jetzt nicht aus dem Schxnelzfluß erhalten, sondern durch einen bloßen Sinter ungsprozeß gewannen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Karbiden schwer schmelzbarer Metalle oder Metalloide, wie z. B. Wolfram, Bor u. dgl., unter Verwendung außerhalb des Ofens liegender Formen, dadurch gekennzeichnet, daß, die überhitzung des in Tiegeln aus Kohlenstoff niedergeschmolzenen Metalls oder Metalloids mit solcher Geschwindigkeit erfolgt, daß eine übermäßige Anreicherung der Schmelze an Kohlenstoff vermieden wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Karbidbildung erforderlicheKohlenstoff der Schmelz-und Gießform entnommen wird, indem der Schmelzprozeß derart geleitet wird, daß eine Kohlenstoffaufnahme durch das Schmelzgut erst nach Beginn des Schmelzens eintritt. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den in Karbide überzuführenden Metallen oder Metalloiden leichter schmelzende Metallpulver (Eisen, Nickel, Aluminium usw.) als Kontaktsubstanz zugesetzt werden, die während des Schmelz- und Gießvorganges ganz oder teilweise verdampfen.