DE69219456T2 - Verfahren zur herstellung eines keramischen schneidwerkzeugs - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines keramischen schneidwerkzeugs

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikkörpers für Schneidwerkzeuge. Das Verfahren ist besonders brauchbar zur Herstellung von Keramikkörpern, die aus irgendeinem Grund, z. B. wegen der äußeren Form, nicht direkt durch uniaxiales Werkzeugpressen zu der Endform verdichtet werden können.
  • Keramikkörper können durch Spritzformung oder Schlickergießen und anschließendes Sintern hergestellt werden. Es ist auch möglich, Keramikkörper durch Werkzeugpressen und Sintern herzustellen. Wie für Keramik sowie für andere harte und verschleißbeständige Materialien muß die endgültig erwünschte Form so weit wie möglich vor dem Sintern erhalten werden, da es sehr teuer und in manchen Fällen nicht möglich ist, zur Endform zu schleifen. Das Schleifen muß mit Diamantwerkzeugen durchgeführt werden. In bestimmten Fällen ist es sogar nicht möglich, alle Flächen zu schleifen. Für Keramikkörper wird das Formen vorzugsweise direkt zu der Endform durchgeführt. Wenn ein Formen des Keramikkörpers durchgeführt werden muß, ist es bevorzugt, dies direkt nach dem Formen, z. B. nach dem Werkzeugpressen, oder nach einem Vorsintern durchzuführen, welches bei einer Temperatur stattzufinden hat, bei welcher der Keramikkörper eine bestimmte Festigkeit erhielt, aber nicht derart stark gesintert wurde, daß die Festigkeit zu hoch wird und das Formen viel schwieriger ist. Ein anderes Verfahren, das zur Herstellung von Keramikkörpern verwendet wird, ist kaltes isostatisches Pressen gefolgt von Sintern. Ein Formen kann gegebenenfalls vor dem Endsintern angewendet werden, um die Abmessungen einzustellen. Das Verfahren ist jedoch relativ teuer und nicht für kleine Teile in großen Volumina geeignet.
  • Wenn kleine Teile in großen Volumina herzustellen sind, ist Werkzeugpressen oftmals ein gutes Verfahren. Viele Teile tragen dann die relativ hohen Kosten für das Werkzeugpressen. Werkzeugpressen solcher Teile hat jedoch einige Beschränkungen. Formen, die zu kompliziert sind, können nach dieser Methode nicht hergestellt werden. Es ist außerdem schwierig, Teile mit großen Verhältnissen von Höhe zu Breite zu verdichten und gleichzeitig auch Dichte in dem gesamten Teil zu erhalten. Während des Sinterns kann das Teil ungleichmäßig schrumpfen, oder in einigen Abschnitten des Körpers kann Porosität gebildet werden. Porosität und/oder Risse können auftreten, wenn die geometrische Form kompliziert ist. In bestimmten Fällen können Körper mit komplexer Geometrie unter Verwendung eines zusammenklappbaren Werkzeugs hergestellt werden, in welchem das Formwerkzeug nach dem Pressen geteilt wird, um den verdichteten Körper freizugeben. Solche Werkzeuge sind jedoch sehr teuer und empfindlich gegen die hohen Verdichtungsdrücke, die verwendet werden, wenn man Keramik und andere harte Legierungen erzeugt.
  • Aus den schwedischen Patentanmeldungen Nr.8 803 769-2 und 9 001 409-3 ist es bekannt, wie man einen Sintercarbidkörper mit komplizierter Geometrie herstellt, indem man den Körper aus einfacheren Teilen zu einem Körper mit der erwünschten komplizierten Geometrie zusammensintert. Das Sintern erfolgt gewöhnlich bei Atmosphärendruck oder darunter, und eine Verbindungsnaht ist allgemein nicht sichtbar, und daher ist die Festigkeit vollständig mit jener eines direkt verdichteten Körpers vergleichbar.
  • Keramische Materialien sind infolge der Tatsache, daß viele keramische System während des Sinterns keine flüssige Phase enthalten, oftmals schwierig dichtzusintern. Es ist schwieriger, bei Verwendung eines Sinterns in festem Zustand vollständig dichte Materialien zu erhalten, wegen der kovalenten Natur der keramischen Bindungen, beispielsweise in Si&sub3;N&sub4;. In vielen Fällen erfolgen Zusätze zu dem keramischen Gemisch (Matrix), welche das Sintern erleichtern, Komwachstum hemmen und die Festigkeit und/oder Leistung erhöhen, z. B. bei Zusatz von MgO zu Al&sub2;O&sub3;-Keramik.
  • Ein Zusatz von nadelförmigen Einkristallen (Whiskern) ergibt besonders gute Eigenschaften für keramische Zusammensetzungen auf der Basis gewöhnlich von Al&sub2;O&sub3; oder Si&sub3;N&sub4;. Diese Kristalle sind vorzugsweise Carbide, Nitride, Carbonitride, Carbooxynitride und/oder Oxide von Mertallen mit hitzebeständiger Eigenschaft, wie der Metalle der Gruppen 4b (der Ti-Gruppe), 5b (der V-Gruppe) und 6b (der Cr-Gruppe) des Periodensystems und der Metalle B und Si. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser sollte größer als 5 sein. Auch plättchenförmige Kristalle mit einem Verhältnis von Länge-Breite/Dicke größer als 5 zeigten gute Eigenschaften. Besonders gute Eigenschaften wurden mit Gemischen von nadelförmigen und plättchenförmigen Kristallen erhalten. Es zeigte sich auch, daß Materialien mit besonders guten Eigenschaften erhalten werden können, wenn man in große und kleine Teilchen, platten- und nadelförmige Kristalle der obenerwähnten Type in die Keramik mischt.
  • Es ist schwierig, Verbundwerkstoffe mit Zusätzen von nadel- oder plattenförmigen Kristallen zu relativ hoher Dichte, mehr als 98 %, zu sintern. Dies beruht auf der Tatsache, daß es schwierig ist, Pulverkörper mit solchen Zusätzen in homogener Weise zu verdichten. Bei Zugaben von mehr als etwa 10 Vol % müssen spezielle Sinterungsmethoden angewendet werden, um ein gutes Ergebnis zu erzielen.
  • Uniaxiales Drucksintern (Heißpressen) ist eine solche Methode, bei der das Keramikmaterial zu relativ hoher Dichte verdichtet wird. Die Methode setzt anschließende maschinelle Bearbeitung (Schneiden, Schleifen) nach dem Sintern voraus, was teuer ist und in einigen Fällen Körper mit schlechter Leistung ergibt.
  • Keramische Körper können auch mit sogenanntem glaseingekapseltem HIP-Verfahren (HIP bedeutet heißes isostatisches Pressen) hergestellt werden, wobei die Körper in geschmolzenes Glas eingebettet werden, das als drucköbertragendes Medium während des Sinterns wirkt, wie beispielsweise in der US-4 446 100 beschrieben ist. Diese Methode ist für die obenerwähnten keramischen Verbundmaterialien mit größeren Zusätzen nadelförmiger und/oder plattenförmiger Einkristalle besonders geeignet. Während des Sinterns wird die Temperatur derart erhöht, daß das Glas sich zu erweichen beginnt und eine dichte Schicht um die Körper bildet. Danach wird der Druck in dem Ofen auf 50 MPa (es ist möglich, Ar-, N&sub2;- und andere Gase zu verwenden) oder mehr gesteigert, und die Temperatur wird auf Sintertemperatur angehoben. Keramikmaterialien auf Siliciumnitridbasis oder keramische Verbundmaterialien können vorteilhafterweise auf diesem Weg hergestellt werden. Keramikmaterialien oder Keramikverbundmaterialien auf Aluminiumoxidbasis müssen gegen den Einfluß des Glases geschützt werden, und dies kann mit Hilfe einer oder mehrerer Schutzschichten erfolgen. In bestimmten Fällen wird eine innerste Schicht verwendet, die als ein Trennmittel (nachfolgend als Brennschicht bezeichnet) dient. Diese Schicht kann feinkörniges BN umfassen.
  • Die US-Patentschrift Nr.4 579 703 beschreibt die Herstellung eines Keramikkörpers, eines Turbinenrades aus Si&sub3;N&sub4;, wobei zunächst wenigstens zwei Teile gebildet werden, von denen wenigstens eines ein aus Pulver eines mit einem Weichmacher vermischten keramischen Materials gebildeter geformter Pulverkörper ist. Die einzelnen Teile werden zu einem Körper erwünschter Form zusammengebaut und die zusammengebauten Teile mit einer gasundurchlässigen Schicht, wie z. B. Glas, umgeben. Schließlich werden die zusammengebauten Teile unter Bildung eines dichten homogenen Körpers einer HIP-Behandlung unterzogen.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, daß mit Werkzeug gepreßte Keramikteile während des Sinterns wirksam miteinander verbunden werden können, indem man die Merkmale des obenerwähnten Glas-HIP-Verfahrens anwendet. Wenn man so vorgeht, können Körper mit komplizierter Geometrie und/oder unterschiedlicher Zusammensetzung erhalten werden. Die Verbindung ist allgemein nicht sichtbar, und die Festigkeit ist vollständig vergleichbar mit jener eines direkt verdichteten Körpers. In einigen Fällen kann die Verbindung in der Struktur gesehen werden, z. B. dadurch, daß die Kristalle unterschiedliche Ausrichtung oder etwas erhöhte Porosität bekommen. Die Festigkeit der Verbindung wird jedoch dadurch nicht vermindert.
  • Es ist zweckmäßig, daß die Verbindung oder Verbindungen, wenn möglich, in einer solchen Weise angeordnet sind, daß symmetrische Teile erhalten werden. Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Oberfläche eines oder mehrerer der zu verbindenden Teile mit einem oder mehreren Vertiefungen und Knöpfen oder Nuten versehen wird, die die relativen Positionen der Teile sichern, und/oder daß die Teile geeignet festgelegt werden. Eine andere Möglichkeit ist die, zwischen den Körpern eine Art von "Klebstoff" aufzubringen, welcher während des Vorsinterns verschwindet oder stattdessen verbleibt und das Sintern erleichtert. Es ist natürlich erwünscht, daß die Teile bereits ihre Endform während des Pressens erhalten, doch ist es auch möglich, die Teile nach dem Verdichten oder Vorsintern in einem bestimmten Umfang zu formen.
  • Die Idee hinter der Glas-HIP-Methode nach der Erfindung ist die, zwei oder mehr mit Werkzeug gepreßte (und in bestimmten Fällen vorgesinterte) Teile zu nehmen und zusammenzubauen. Einige der Teile können vor dem Zusammenbau vollständig oder teilweise gesintert werden. Danach werden je nach dem keramischen System die zusammengebauten Teile von einer Ablösungsschicht und einer oder mehreren Schutzschichten derart umgeben, daß keine Schicht zwischen den Berührungsflächen der Teile vorliegt. Dies kann beispielsweise durch Lackieren, Besprühen oder Tauchen geschehen. Danach wird der Körper auf einer Glaspulverschicht in einem Graphitschmelztiegel angeordnet, und der Schmelztiegel wird mit Glaspulver gefüllt. Organische Zusätze zu den Pulvern werden verdampft. Der Schmelztiegel wird dann in einen HIP-Ofen gegeben und einer HIP-Behandlung unterzogen.
  • Die Erfindung ist für alle keramischen Systeme, die nicht mit dem Glas reagieren, welches den Druck (wenn kein Schutzüberzug verwendet wird) überträgt, z. B. für Keramik auf Si&sub3;N&sub4;-Basis oder für Keramik, bei der Schutzschichten verwendet werden sollten, z. B. Keramik auf der Basis von Al&sub2;O&sub3;, TiB&sub2;, ZrO&sub2;, SiC usw., anwendbar. In beiden Fällen ist eine Ablösungsschicht zweckmäßig. Die Erfindung ist vorzugsweise für keramische Körper, die nadel- und/oder plattenförmige Einkristalle enthalten, wie oben beschrieben, insbesondere für Keramik auf Al&sub2;O&sub3;-Basis, anwendbar. Sie ist auch für keramische Verbundmaterialien, die mono- oder polykristalline Teilchen enthalten, anwendbar. Der Anteil an Einkristallen oder Teilchen liegt vorzugsweise bei 10 bis 15 Vol %.
  • Das verwendete keramische Pulver, um die Teile zu verdichten, ist typischerweise Standardpulver mit für Werkzeugpressen von Schneidwerkzeugen geeigneten Schmiermitteln, d.h. daß kein Weichmacher erforderlich ist. Ein solcher Zusatz ist allgemein vorhanden, wenn Spritzformen angewendet wird. Die Schmiermittelmenge in dem Pulver nach der Erfindung ist geringer als 6 Gew.%, vorzugsweise 2,5 bis 5 Gew.%. Das Schmiermittel wird aus den Teilen vor dem Einbetten in Glaspulver, oder wenigstens bevor das Glas unter Bildung eines dichten Einschlusses geschmolzen wurde, verdampft.
  • Die Erfindung ist weiterhin für die Herstellung keramischer Verbundkörper, vorzugsweise solcher mit Sandwichstruktur, deren verschiedene Teile aus Material mit unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Struktur bestehen, z. B. Keramikmaterialien mit einem zähen Kern und einer verschleißfesten Oberfläche, anwendbar. Wenn man so vorgeht, werden der Kern getrennt und das Oberflächenteil oder die Oberflächenteile getrennt verdichtet. Außerdem ist es möglich, die Zusammensetzung der Teile einzustellen und auf diese Weise einen Keramikkörper zu bekommen, der z. B. teilweise unter Kompressionsspannung steht, was einer Rißbildung entgegenwirkt, und teilweise unter Zugspannung steht.
  • Wenn der Unterschied in der Schrumpfung während des Sinterns des Verbundmaterials zu groß ist, können ein oder mehrere Risse nach der Glas-HIP-Behandlung gebildet werden, allgemein aber nicht in der Verbindung. Diese ist in den meisten Fällen porenfrei und enthält keine anderen Fehlstellen.
  • Ein Beispiel eines geeigneten keramischen Verbundmaterials ist ein Material mit einem zähen Kern von whiskerverstärkter (25 bis 60 Vol.%) Aluminiumoxidkeramik und einem äußeren Teil von reinem Aluminiumoxid mit kleinen Zusätzen von Zirkoniumoxid (1 bis 10 Vol.%), das erwähnt werden kann. Andere Beispiele sind Verschleißteile aus einer zähen Keramik, wie whiskerverstärktem Aluminiumoxidverbundmaterial oder Zirkoniumoxid mit einem verschleißbeständigen Teil beispielsweise von Aluminiumoxid. Die Erfindung ist auch für andere Typen von keramischem Verbundmaterial, z. B. Systemen, wo es aus geometrischen Gründen erforderlich ist, Preßkörper herzustellen, die zusammengebaut und gesintert werden, anwendbar. Auch Teile, die aus technischen Verdichtungsgründen (Risse, Porosität) schwierig oder nicht hergestellt werden können, sind für die Herstellung nach der Erfindung geeignet.
  • Das Verbundmaterial kann als eine Sandwichstruktur geformt werden, doch da es durch Glas-HIP möglich ist, die Schrumpfung zu steuern, können auch die Außenteile beispielsweise als eine Kappe geformt werden, die die Freiflächen teilweise oder vollständig bedeckt. Die Dicke der Außenteile kann einige zehn Mikrometer bis zu mehreren Millimetern betragen, und durch anschließendes Schleifen kann die Dicke der Schicht weiter reduziert werden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung gibt die Möglichkeit für die Herstellung von Körpern mit Schichten (Verbundmaterialien), die nicht leicht mit herkömmlichen CVD- oder PVD- Methoden hergestellt werden können.
  • Die Erfindung gibt auch die Möglichkeit für die Herstellung keramischer Einsätze mit Spanbrechern, die während der Verdichtung gebildet werden, und/oder mit mittigen Löchern für das Verklammern sowie von Keramikkörpern mit inneren Hohlräumen oder Kanälen.
  • Eine weitere Anwendung der Erfindung ist die Herstellung von Teilen, die dazu bestimmt sind, während einer längeren Zeitdauer Wärme zu halten oder abzugeben. Dies kann erreicht werden, indem man verdichtete Körper herstellt, die einen oberen Teil und einen unteren Teil mit Hohlräumen umfassen. Diese Hohlräume enthalten kristalline oder glasartige Materialien, die beim Erhitzen Gegenstand einer Phasenumwandlung sind, welche stark endotherm ist. Die Phasenumwandlung ist reversibel. Während Temperaturabnahme ist die Reaktion stark exotherm und gibt Wärme an den umgebenden Körper ab, welcher auf diese Weise seine Wärme für lange Zeit behalten kann. Die verdichteten Teile und das Material, welches Gegenstand einer Phasenumwandlung ist, werden miteinander zu einer Einheit versintert. Umgekehrt gibt die Erfindung auch die Möglichkeit, Kühlkörper herzustellen.
  • In bestimmten Fällen kann ein Teilsintern der Keramikteile derart stattfinden, daß die Oberflächen der Teile dicht gesintert werden (gasundurchlässig), gefolgt von einer Steigerung des Sintergasdruckes, um einen Körper mit einer wirksamen Verbindung zu erhalten. Sinterdrücke von ≤ 200 bar können in einigen dieser Fälle verwendet werden. Dieses Sintern sowie die Gas-HIP-Behandlung werden unter Verwendung herkömmlicher Techniken durchgeführt.
  • Was oben über Keramikkörper gesagt wurde, gilt auch für andere Systeme vom Typ der Carbonitridlegierungen auf Titanbasis, die oftmals als Cermets bezeichnet werden, für keramisches Metall und andere Systeme, die in herkömmlicher Weise schwierig dichtzusintern sind.
  • Nachfolgend finden sich einige Beispiele, um die Erfindung zu erläutern.
    • Beispiel 1
  • Si&sub3;N&sub4;-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 2 µm wurde zusammen mit 1 Gew.% Y&sub2;O&sub3; und 0,5 Gew.% Al&sub2;O&sub3; sowie mit 3 Gew.% Polyvinylalkohol, gelöst in Propanol, vermahlen. Nach 10stündigem Vermahlen in einer Vibratormühle wurde der Schlamm auf Böden in einer Trockenkammer getrocknet und mit einem 400 µm-Sieb zerteilt. Das Pulver wurde zu Rohlingen vom Typ SPGN 120 312 (gemäß ISO) verdichtet. Ein Graphitschmelztiegel wurde auf der Innenseite mit BN, das mit Propanol vermischt war, bestrichen. In den Boden des Schmelztiegels wurde ein Glaspulver (bestehend aus 40 Gew.% SiO&sub2;, 2 Gew.% Al&sub2;O&sub3; und 58 Gew.% B&sub2;O&sub3;) gefüllt. Die Rohlinge wurden in dem Schmelztiegel zwei um zwei mit den kleinsten Rechteckoberflächen gegeneinander angeordnet. Der Schmelztiegel wurde anschließend mit Glaspulver gefüllt. Der Schmelztiegel mit seinem Inhalt wurde 1 h in Wasserstoff auf 500 ºC erhitzt, um das Schmiermittel zu verdampfen, und dann wurde die Temperatur auf 1000 bis 1200 ºC in Argon bei Atmosphärendruck angehoben, wonach der Druck auf 200 MPa und die Temperatur auf 1750 ºC gesteigert wurden, was 1 h gehalten wurde. Wenn sich der Ofen auf etwa 50 ºC abgekühlt hatte, wurde er geöffnet, und der Schmelztiegel mit Glas und Rohlingen wurde entnommen. Das Glas wurde durch Sandstrahlen entfernt. Auf diese Weise wurde ein Einsatz mit acht positiven Kanten erhalten, welche nach leichtem Abrunden der Kanten für Drehzwecke verwendet werden können. Der erhaltene Körper hatte eine Verbindung mit einer Struktur, die nicht von der Struktur der anderen Teile des Materials unterscheidbar war.
    • Beispiel 2
  • Ein Pulvergemisch aus 70 Gew.% Al&sub2;O&sub3; und 30 Gew.% SiC-Whiskern wurde auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Runde Platten mit einem Durchmesser von 13 mm und einem Freiwinkel von 7º wurden aus diesem Gemisch gepreßt. Die Platten wurden in einem kombinierten Verdampfungs- und Vorsinterungszyklus bis zu einer Sinterungstemperatur von 1300 ºC in einem Vorsinterofen mit Schutzgas hitzebehandelt. Die Platten wurden zusammen zwei um zwei mit den kleinsten runden Oberflächen gegeneinander angeordnet. Sodann wurde eine 0,5 mm dicke Ablösungsschicht auf die zusammengebauten Platten gesprüht, wonach eine gleich dicke Schutzschicht aufgestrichen wurde. Die Ablösungsschicht bestand aus BN, gemischt mit Propanol, und 5 % Plexigum P 26. Die Schutzschicht bestand aus einem Gemisch von Mullit in Ethylmethylketon mit 5 % Plexigum P 26. Der erhaltene Körper wurde in einen Schmelztiegel mit Glaspulver gegegen. Der Schmelztiegel wurde mit Glaspulver gefüllt. Die Zusammensetzung des Glases war 80 Gew.% SiO&sub2;, 12 Gew.% B&sub2;O&sub3;, 3 Gew.% Al&sub2;O&sub3;, 4 Gew.% Na&sub2;O und 1 Gew.% K&sub2;O + CaO. Der Schmelztiegel mit seinem Inhalt wurde in einen Hochdruckofen gegeben, Bindemittel in den Schichten wurden im Vakuum bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 600 ºC verdampft, und die Temperatur wurde auf 1000 bis 1200 ºC bei Atmosphärendruck angehoben, um das Glaspulver zu schmelzen und es für das Druckmedium (Argon) undurchlässig zu machen. Danach wurden der Druck auf 160 MPa und die Temperatur auf 1550 ºC gesteigert und für 1 h auf diesen Werten gehalten. Nach dem Kühlen wurden das Glas und die Schutzschichten entfernt. Der erhaltene Körper, ein doppelt positiver runder Einsatz, hatte eine nicht sichtbare Verbindung.
    • Beispiel 3
  • Zwei Rohre wurden aus Al&sub2;O&sub3;-Pulver durch kaltes isostatisches Pressen mit einem Außendurchmesser von 25 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Länge von 100 mm hergestellt. Zwei Platten mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Höhe von 3 mm wurden durch Werkzeugpressen verdichtet. Um ein mit Boden versehenes Rohr herzustellen, wurde eine der Platten auf die Spitze eines der verdichteten Rohre aufgesetzt und in üblicher Weise in Luft bei 1500 ºC während 1 h aufgesintert. Rohr und Deckel erhielten volle Dichte, doch konnte der Deckel ziemlich leicht von dem Rohr gelöst werden. Im zweiten Fall wurde der Deckel auf das Rohr aufgesetzt, und eine Ablösungsschicht und eine Schutzschicht wurden aufgebracht. Der zusammengebaute Körper wurde in einen Graphitschmelztiegel mit Glaspulver, alle gemäß Beispiel 2, gegeben. Nach HIP-Behandlung bei 1500 ºC während 1 h in Argon mit dem Druck von 160 MPa wurde ein mit Boden versehenes Rohr mit perfekter Verbindung zwischen Deckel und Rohr erhalten.
    • Beispiel 4
  • Ein keramischer Verbundkörper wurde durch Verdichten von zwei runden Platten von Al&sub2;O&sub3;-Pulver mit einem Durchmesser von 13 mm und einer Höhe von 1 mm hergestellt. In dem gleichen Preßwerkzeug wurde ein 10 mm hoher Körper von ZrO&sub2;-Pulver verdichtet. Die Preßdrücke wurden so eingestellt, daß die Platten die gleiche Sinterschrumpfung hatten. Die verdichteten Al&sub2;O&sub3;-Platten wurden auf den verdichteten ZrO&sub2;-Körper in solcher Weise aufgelegt, daß die beiden Al&sub2;O&sub3;-Platten zu den beiden runden Oberflächen des ZrO&sub2;-Körpers hinblickten. Eine Ablösungsschicht und eine Schutzschicht wurden auf den Verbundkörper aufgestrichen, welcher gemäß dem gleichen Verfahren, wie in Beispiel 2 beschrieben, einer HIP-Behandlung unterzogen wurde. Die Endsinterungstemperatur war 1480 ºC. Der erhaltene Verbundkörper hatte eine defektfreie Verbindung ohne Risse.
    • Beispiel 5
  • Ein Verbundkörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Verdichtungsdrücke so eingestellt wurden, daß das ZrO&sub2;-Material während des Sinterns etwa 1 % mehr als das Al&sub2;O&sub3;-Material schrumpfte. Auch in diesem Fall wurde eine defektfreie Verbindung erhalten.
    • Beispiel 6
  • Ein Pulvergemisch aus 80 Gew.% Si&sub3;N&sub4;, 8 Gew.% Y&sub2;O&sub3;, 6 Gew.% Al&sub2;O&sub3; und 6 Gew.% AIN wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Platten wurden mit der Abmessung 13 x 13 x 4 mm gepreßt. Nach dem Vorsintern bei 600 ºC während 1 h in Wasserstoff wurden die Platten zwei um zwei in einem Graphitschmelztiegel auf einem Pulverbett eines Gemisches von BN und Si&sub3;N&sub4; mit einem Gewichtsverhältnis von 4 : 1 angeordnet. Auf diese Weise wurde ein aktives Pulverbett erhalten, das einen erhöhten Druck von SiO-Gas um die Platten herum ergab, was wichtig ist, um dichtes Sintern und Verbindung zu erhalten. Oben auf jedes Plattenpaar wurden ein Stück gesintertes Sialon plaziert, welches als Gewicht wirkte, wonach der Schmelztiegel mit dem Pulvergemisch gefüllt wurde. Die Platten wurden 1 h bei 1800 ºC in Stickstoff von Atmosphärendruck gesintert. In den erhaltenen Körpern konnte eine schwach sichtbare Verbindung beobachtet werden (erhöhte Porosität). Das Sialon-Gewicht konnte leicht von den verbundenen Teilen entfernt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs eines keramischen Materials auf Nitrid- oder Oxidbasis, wobei dieses Schneidwerkzeug eine solche Geometrie hat, daß es durch uniaxiales Verdichten nicht zur Endform verdichtet werden kann, indem man mit Werkzeug gepreßte Teile zu einem Körper mit erwünschter Form zusammenbaut, in Glaspulver einbettet und durch heißes isostatisches Pressen sintert, wobei die mit Werkzeug gepreßten Teile aus Pulver mit < 6 Gew.% Schmiermittel hergestellt sind und das Schmiermittel verdampft wird, bevor das Glas unter Bildung eines dichten Einschlusses geschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile unterschiedliche Zusammensetzung und/oder Struktur haben.
3. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablösungsschicht und/oder eine oder mehrere Schutzschichten auf den zusammengebauten Teilen vor dem Sintern aufgebracht werden.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Teile 10 bis 50 Vol.% nadel- und/oder plattenförmige Einkristalle in einer keramischen Matrix umfaßt.
5. Verfahren nach dem vorausgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix auf Aluminiumoxidbasis beruht.
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