DE628508C - Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen Der unter der Bezeichnung Hartmetall in erster Linie für die Verwendung an Schneid-und Ziehwerkzeugen bekannte Werkstoff besteht entweder aus einem Gemenge oder aus einer Legierung von Carbiden schwer schmelzender Metalle, wie beispielsweise desWolframs und Molybdäns. Sowohl bei dem durch Sintern als auch bei dem durch Schmelzen und Legieren erzeugten Hartmetall hat man bisher als Träger der Härte das Carbid angesprochen und aus diesem Grunde in beiden Fällen einen ganz bestimmten Kohlenstoffgehalt im Ausgangsmaterial eingehalten. So enthält eines der bekanntesten Sintermetalle beispielsweise Kohlenstoffgehalte von 3 bis 7 °fo und eine ebenfalls bekannte Schmelzlegierung einen genau abgestimmten C-Gehalt von 3 bis ¢l/2 °/o. Bei den Sintermetallen hat man überdies, entsprechend der Eigenart eines solchen unhomogenen Gemenges, größte Sorgfalt auf die richtige Auswahl eines leicht sinternden Bettungs- oder Hilfsmetalls zu legen, bei den über den Schmelzfluß erzeugten Legierungen dagegen glaubt man durch Schmelzen im Vakuum und Zugabe desoxydierender Stoffe eine Handhabe für die Erzeugung eines dichten und harten Metalls zu haben.
• Wenn auch unter Beachtung aller dieser Maßnahmen es gelungen ist, einen Werkstoff großer Härte herzustellen, so bleiben die Maßnahmen selbst doch immer nur künstliche Hilfsmittel, mit denen der Aufbau der Hartmetalle unnatürlich und nicht organisch wird. Die Erfindung geht demgegenüber von der Erkenntnis aus, daß sich die Vereinigung schwer schmelzbarer Metalle zu harten Metallkomplexen ohne oder mit nur geringen Zuschlägen nichtmetallischer oder metalloider Stoffe und die Vereinigung der harten Metallkomplexe zu einem dichten Hartmetall stets dann erreichen läßt, wenn der Einsatz beträchtlich über den Schmelzpunkt der Legierungselemente erhitzt, die homogene Schmelze plötzlich abgekühlt und während der Abkühlung unter hohem Druck verdichtet wird. Wie es bekannt ist, Eisen- und Kohlenstofflegierungen geeigneten C-Gehaltes durch schroffes Abschrecken zu härten, so sind auch schon Wolfram- oder Molybdäncarbidschmelzen zusammen mit dem Schmelztiegel in Eiswasser abgekühlt worden. Eine gleichzeitige Verdichtung des- Regulus hat dabei aber nicht stattgefunden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann als Ausgangsstoffe alle bisher zur Herstellung von Hartmetallen bekannte Metalle und Hilfsmetalle verwenden, sein Vorzug besteht aber vor allem darin, daß es nicht an die Carbidform dieser Metalle gebunden ist, sondern daß es auch aus reinen Metallen, wie Molybdän, Vanadin, Titan, Wolfram,. Verbindungen herstellen kann, die allein oder zu mehreren ein homogenes äußerst hartes Werkmetall ergeben. Das Eigenartige und Neue bei dem Verfahren besteht nun noch darin," daß die bisher getrennt davon bewerkstelligte Herstellung der reinen Ausgangsmetalle, wie W, Mo, V Ti, aus ihren Oxyden u. dgl. jetzt zusammen und in einem Arbeitsgang mit der Erschmelzung der Hartmetallegierung vonstatten geht. Die Ausnutzung der gleichen Hitze zur Reduktion und zum Schmelzen der Legierungselemente macht das Verfahren in besonderem Maße wirtschaftlich.
• Erfindungsgemäß wird für den Schmelzprozeß als Wärmequelle ein inniges Gemisch von fein zerteiltem Aluminium mit den Oxyden der später weiter zu legierenden und verdichtenden Metalle benutzt. Der die zu legierenden Metalle enthaltende Schmelztiegel, in der Regel ein Kohlenegel, ist genau der Form des aus dem Hartmetall herzustellenden Werkstückes angepaßt und durch einen dicht schließenden Deckel verschlossen. Diese mit .den Legierungsmetallen gefüllte Tiegelform wird nun so in eine nach der zu erzeugenden Wärmemenge bemessene ` Aluminiummetalloxydmenge eingebettet, daß sie allseitig davon umgeben ist, und das Ganze dann durch eine plastische Masse aus feuerfestem Material oder aus Lehm ballenförmig zusammengehalten. Zur Einführung eines der bekannten Zündgemische und für den Abzug .der Schlacke und Gase aus der Aluminiümmetalloxydmasse sind in der feuerfesten Hülle entsprechende Öffnungen gelassen.
• Das auf diese Weise vorbereitete Verfahren wickelt sich nun in drei zeitlich zum Teil zusammenfallenden Stufen ab.: Nach der Zündung des Aluminiummetalloxydpulvers erfolgt zunächst eine rasche und kräftige Reduktion seiner Metalloxyde, wobei die Metalle selbst zu einer den Kohletiegel einbettenden festen und -undurchdringlichen Masse zusammengeschmolzen werden. _ Durch die mit der Oxydation des Aluminiums entstehende hohe Temperatur von über 3000° C und durch die dabei frei werdende große Wärmemenge wird gleichzeitig der Tiegeleinsatz in kurzer Zeit geschmolzen, hoch überhitzt und dabei innig legiert. Nach dem Abbrennen des Aluminiummetalloxydpulvers, dessen Menge; wie beschrieben, sich nach der zum Schmelzen und Überhitzen erforderlichen Wärmemenge bemißt, wird nun erfindungsgemäß der kompakte und den Kohlenegel einschließende Metallkörper schroff, abgeschreckt, wobei als Härtebäder Wasser normaler Temperatur, Eiswasser oder je nach der Härte der zu erzielenden Endlegierung auch andere Bäder geeignet sind. Bei dieser schroffen Abküh- lung schwindet und schrumpft jetzt die die Tiegelform umschließende reduzierte Metallmasse so stark, daß der Kohletiegel und. das darin befindliche innig legierte Metall während der Abkühlung unter höchsten Druck gebracht wird. Dadurch .verdichtet es zu einem festen, homogenen und dichten Hartmetallkörper. Nach seiner Abkühlung wird der den Tiegel umhüllende Metallkörper zerschlagen und der Kohletiegel mit seinem Inhalt freigelegt. Die aus den später wieder im Tiegelgefäß zu legierenden ttnd zu verdichtenden Ausgangsmetallen bestehende Metallhülle kann nun anschließend für den neuen Einsatz gepulvert und 'aufbereitet werden. Es liegt auch auf der Hand, daß man durch die gleichzeitige Mischung verschiedener Metalloxyde mit Aluminiumpulver mit dem Verfahren auch eine Art Vorlegierung schaffen kann, die durch ein anschließendes zweites Schmelzen zu läutern und zu einem hochwertigen Hartmetall zu verdichten ist. Immer aber ist durch das Verfahren gemäß der Erfindung ein ungewöhnlich dichtes und homogenes Hartmetall und in einem Arbeitsgang und unter Ausnutzung der gleichen Hitze in einfacher Weise aus oxydischen Rohstoffen ein reines und brauchbares Ausgangsprodukt zu schaffen. Das Verfahren läßt es, vor allem infolge der bei der Abkühlung herrschenden hohen Drucke, auch zu; Metalle zu schmelzen und zu legieren, die man mit den bisherigen Mitteln noch nicht zu einem brauchbaren Hartmetall zusammenbringen konnte.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmetalle gegebenenfalls. zusammen mit den Hilfsmetallen in einem Tiegel, der von einem innigen Gemisch -aus Aluminium und Metalloxyden umhüllt ist, durch die Verbrennung des Aluminiums zum Schmelzen gebracht und die den Tiegel aufnehmende, äußerlich durch einen feuerfesten Stoff o. dgl. zusammengehaltene Aluminiumoxydmetallmasse alsdann so schroff in Wasser oder in einem anderen Härtebad abgekühlt wird, daß der Tiegelinhalt durch den bei der Abkühlung im Innern des Al.uminiumoxydmetallkörpers entstehenden Druck hoch verdichtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gelcennzeichnet, daß mit fein zerkleinertem Aluminium Oxyde der Legierungsstoffe für die Herstellung des Hartmetalls innig gemischt und die reduzierten Metalle nach der Entfernung des Schmelztiegels aus der ihn umgebenden Metalhnasse durch Zerkleinerung und Aufbereitung für das anschließende Hartmetallschmelzen vorbereitet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r und z, dadurch gekennzeichnet, daß mit fein zerkleinertem Aluminium Oxyde mehrerer Metalle aufs innigste gemischt werden; so daß nach der Verbrennung des Aluminiums eine Art Vorlegierung entsteht, die dann im anschließenden Tiegelschmelzen auf Hartmetall geschmolzen und verdichtet wird.