DE655932C - Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus harten Pulvern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus harten Pulvern

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DE655932C
DE655932C DEH129785D DEH0129785D DE655932C DE 655932 C DE655932 C DE 655932C DE H129785 D DEH129785 D DE H129785D DE H0129785 D DEH0129785 D DE H0129785D DE 655932 C DE655932 C DE 655932C
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Heraeus Vacuumschmelze AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus harten Pulvern Hartmetalle bestehen im wesentlichen aus Wolframcarbid oder ähnlichen harten Carbiden hochschmelzender Metalle mit oder ohne Zusatz niedriger schmelzender Metalle, wie Kobalt, Nickel und Eisen. Ursprünglich wurden Hartmetallegierungen vorwiegend durch Schmelzen hergestellt, dabei hatte man die genaue Bemessung des Kohlenstoffgehaltes nicht genügend in der Hand; namentlich aber erwiesen sich die geschmolzenen und gegossenen Hartmetalle für die meisten Ver-%veildungszwecke als nicht zäh genug. Weiterhin hat man Hartmetallwerkzeuge aus harten Metallcarbiden durch Sinterung hergestellt und später die gesinterten Hartmetalle dadurch verbessert, daß man ihre Poren durch Einsaugenlassen niedriger schipelzender Metalle, wie. Eisen, Nickel oder Kobalt, verringert und dadurch die Zähigkeit erhöht hat. Ferner hat man zur Herstellung von Hartmetallen Metallcarbide in Pulverform mit Pulvern der Metalle Eisen, Nickel oder Kobalt gemischt, gepreßt und gesintert und damit Werkzeuge von erheblich höherer Zähigkeit erhalten, die späterhin noch weiter dadurch verbessert wurden, daß man die Sinterung unter Druck vornahm.
  • Man hat so Werkzeuge erhalten, die hohe Härte mit hoher Zähigkeit vereinigen. Auch die Porosität der Werkzeuge ist bei diesem Herstellungsverfahren weitgehend vermindert; makroskopische Poren sind meist überhaupt nicht mehr festzustellen, nur mikroskopische oder vielleicht sogar submikroskopische Poren sind auch nach dem letztgenannten Herstellungsverfahren nicht mit Sicherheit auszuschließen. Ferner ist es nicht mit voller Sicherheit möglich, die maximal erreichbare Härte mit der maximal erreichbaren Zähigkeit zu vereinigen. Ist nämlich das Metallcarbid in geringem _überschuß und etwas zu wenig von dem gewissermaßen als Bindemittel zugesetzten niedrigschmelzenden Metallpulver vorhanden, so wird die größtmögliche Härte ei#zielt, aber die Zähigkeit bleibt unter dem maximal erreichbaren Wert. Ist andererseits das als Bindemittel verwendete weichere niedriger schmelzende Metallpulver geringfügig im überschuß, so wird zwar die Zähigkeit besonders hoch, aber die Härte undVerschleißfestigkeit erreichen nicht den maximal erreichbaren Wert.
  • Das nachfolgend beschriebene Verfahren soll hier eine Verbesserung bewirken, indem dafür gesorgt wird, daß in dem fertigen Werkzeug genau so viel als Bindemittel dienendes niedriger schmelzendes Metall vorhanden ist, daß gerade die Zwischenräume zwischen den dichtest gepackten Carbidpartikeln ausgefüllt werden, ein überschuß aber mit Sicherheit vermieden wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die harten Carbidpartikel wirklich in dichtester Packung vorhanden sind. Zur Erreichung dieses Zieles wird in ähnlicher Weise vorgegangen, wie man dies früher bei der Herstellung von zahnärztlichen Amalgamfüllungen getan hat. Man hat dabei Metallpulver oder Legierungspulver riiit Quecksilber zusammengeknetet, bis eine plastische Mässe entstand und aus dieser plastischen Masse nachträglich den Überschuß an Quecksilber ausgepreßt. In analoger Weise wird hier ein Carbidpulver (z. B. Wolframcarbid, Molybdäncarbid, Tantalcarbid, Borcarbid oder andere harte Pulver, wie Tantalborid, Wolframsilicid usw.) als feines Pulver mit einem Überschuß eines Pulvers aus einem niedriger schmelzenden Metall (z. B. Kobaltpulver, Nickelpulver, Eisenpulver, Molybdänpulver o. dgl.) gemischt und gepreßt. Diese Preßlinge werden entweder als solche oder nach vorausgegangenem Sintern bis zu Temperaturen, die unter dem Schmelzpunkt des Zusatzmetalls liegen, unter Druck auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelzpunkt des Zusatzmetalls liegt und dabei unter der Einwirkung dieses Druckes ein Überschuß an Zusatzmetall ausgepreßt, so daß die Cärbidpartikelchen bis zur dichtesten Pakkung komprimiert werden und nur die absolut notwendige Menge Zusatzmetall in dem fertigen Stück verbleibt. Als Zusatzmetalle können an Stelle reiner Metalle auch pulverförmige Legierungen von entsprechenden mechanischen Eigenschaften, beispielsweise hoher Streckgrenze; Dauerstandsfestigkeit, hoher Verschleißfestigkeit oder auch Legierungen verwendet werden, deren mechanische Eigenschaften in an sich bekannter Weise durch thermische Vergütung verbessert werden können: Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren, bei dem eine Erhitzung unter Druck bis über den Schmelzpunkt des Zusatzmetalies erfolgt, wird das Zusatzmetall nicht lediglich als Bindemittel, sondern ;mehr nach Art eines Lötmittels verwendet, indem unter den geschilderten Bedingungen die einzelnen Carbidpartikelchen sich oberflächlich bis zu einer minimalen Schichtdicke mit dem Zusatzmetall oder der Zusatzlegierung legieren können und dadurch ein Übergangsgefüge geschaffen wird, das erhöhend auf Festigkeit und Zähigkeit -wirkt. Da die Behandlung bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Zusatzlegierung unter Druck erfolgt, werden durch diese Lötwirkung besonders die Punkte beeinflußt, an denen sich die einzelnen Carbidpartikel berühren, so daß an diesen Stellen unter der Einwirkung des Druckes eine Legierungsbildung leichter erfolgt und dadurch eine Verformung bzw. Abtragung der Carbidpartikel an den Berührungspunkten eintritt, die eine noch dichtere Packung der Carbidpartikel bewirkt. Es wird so erreicht, daß in einem gegebenen Volumen eine größere Menge von Carbid untergebracht werden kann, als es möglich wäre, wenn das Carbid Ohne das Zusatzmetall bei der gleichen Tempg,-atur unter Druck gesintert würde.
  • Das Herauspressen eines Bestandteiles bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Zusatzmetalls: ist etwas gänzlich anderes als ein beim Pressen von Gemischen von Metallpulvern im plastischen Zustand gelegentlich beobachtetes Hochsteigen des Werkstoffes in der Form. Bei Anwendung von Druck und Temperatur im Gebiete des plastischen Zustandes von Werkstoffen läuft nicht ein einzelner Bestandteil des eingesetzten Gemisches fort, sondern, der in der Form hochsteigende Anteil besitzt im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die gesamte Masse. Bei dem Auspressen gemäß der Erfindung wird dagegen aus einer teigigen Masse, d. h. einer Masse, die teils fest und teils verflüssigt ist, ein Bestandteil vorwiegend heraüsgepreßt, so daß die Grundmasse sich in ihrer Zusammensetzung ändert und auch der herausgepreßte Anteil in seiner Zusammensetzung von der ursprünglich eingesetzten Zusammensetzung abweicht.
  • Es ist zwar schon früher beobachtet worden, daß sich Teile abweichender Zusammensetzung auspressen, aber es wurde nicht beobachtet, daß der übrigbleibende andere Anteil nach dein Auspressen ein Werkstoff von überragenden Eigenschaften ist.
  • Durch die Wahl zusammengehöriger Werte von Druck und Temperatur hat man es außerdem bei dem Verfahren nach der Erfindung in der Hand, die Struktur des fertigem Stückes noch weitgehend zu beeinflussen, in.-dem man beispielsweise zunächst bei verhältnismäßig hoher Temperatur und niedrigem Druck den Hauptüberschuß des Zusatzmetalls auspreßt und erst dann durch Drucksteigerung auf dichteste Packung unter Verformung der einzelnen Carbidpartikelchen hinzielt, oder indem man zunächst bei einer Temperatur möglichst dicht oberhalb des Schmelzpunktes des Zusatzmetalls unter starkem Druck das Zusatzmetall möglichst vollständig auspreßt und erst dann unter Steigerung der Temperatur die einzelnen Carbidpartikelchen namentlich an ihren Berührungspunkten mit dem Zusatzmetall anlegiert und dadurch ein homogeneres Gefüge erreicht.
  • Um zu vermeiden, daß die durch Pressen und nachfolgendes Sintern bei niedrigerer Temperatur gebildeten Rohkörper bei der Erhitzung unter Druck auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Zusatzmetalls i zerquetscht werden, kann man das Drücken entweder in geschlossenen Formen vornehtuen, die beispielsweise aus Wolfram oder Wolfrarncarbid öder auch aus Kohle bestehen können. Man kann aber auch das Erhitzen unter Druck auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Zusatzmetalls zwischen zwei Preßflächen vornehmen und den zu pressenden Teil samt den Preßköpfen mit einem Pulver umhüllen, das beispielsweise aus Ruß oder Kohlepulver oder aus Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd o. dgl. bestehen kann, und dieses Pulver für sich unter Druck setzen, so daß der herzustellende Körper außer dem Druck der Preßorgane in der Preßrichtung noch unter allseitigem Druck des umgebenden Pulvers steht. Schließlich ist es auch möglich. den allseitigen Druck durch ein niedriger schmelzendes Metall zu bewirken, das sich mit dem Carbid nicht zu legieren vermag und auch nicht zur Legierungsbildung mit dem Zusatzmetall befähigt ist oder aber zwar nicht zur Legierungsbildung mit dem Carbid, wohl aber zur Legierungsbildung mit dein Zusatzmetall befähigt ist, so daß es den ausgepreßten überschuß des letzteren aufzunehmen oder zu lösen vermag.

Claims (1)

  1. PATENTAN5PRÜCHL: z. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus harten Pulvern, wie Carbiden, Boriden, Siliciden, Titaniden schwer schmelzbarer Metalle unter Zusatz eines Überschusses an niedriger schmelzenden Metallen oder Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohformlinge bei einer über der Schmelztemperatur des Zusatzmetalls .oder der Zusatzlegierung liegenden Temperatur einem solchen Druck unterworfen werden, daß der überschuß an Zusatzmetall oder Zusatzlegierung ausgepreßt wird. z. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohformlinge mit einem Pulver umhüllt werden, das unabhängig vom eigentlichen Preßdruck regelbar unter Druck gesetzt werden kann. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen unter einem Metall von niedrigerem Schmelzpunkt erfolgt, das für sich unter Druck gesetzt werden kann.
DEH129785D 1931-12-09 1931-12-09 Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus harten Pulvern Expired DE655932C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750271C (de) * 1939-06-16 1945-01-03 Werkzeug, dessen Arbeitsflaechen aus Metall mit eingelagerten Diamanten bestehen
US3405015A (en) * 1965-12-03 1968-10-08 Owens Illinois Inc Copper alloy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750271C (de) * 1939-06-16 1945-01-03 Werkzeug, dessen Arbeitsflaechen aus Metall mit eingelagerten Diamanten bestehen
US3405015A (en) * 1965-12-03 1968-10-08 Owens Illinois Inc Copper alloy

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