DE702629C

DE702629C - Production of homogeneous metal carbide bodies of given dimensions

Info

Publication number: DE702629C
Application number: DE1937SC112322
Authority: DE
Inventors: Hermann Schneider
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1937-03-10
Filing date: 1937-03-10
Publication date: 1941-02-12

Description

Herstellung homogener Metallcarbidkörper vorgegebener Abmessungen Die meist als Hartmetalle bezeichneten Metallcarbide sind bisher so hergestellt worden, daß man Metallpulver mit Kohlepulver im Verhältnis der Äquivalenzgewichte des herzustellenden Metallca.rbids mechanisch innig gemischt und diese Gemische alsdann im Wasserstoffstrom geglüht hat. Dabei bilden sich lose Carbidteilchen, deren Größe im wesentlichen von der Korngröße des Metallpulvers bestimmt wird.Production of homogeneous metal carbide bodies of given dimensions The metal carbides, usually referred to as hard metals, have so far been produced in this way It has been established that one can mix metal powder with carbon powder in the ratio of the equivalent weights of the metal ca.rbids to be produced mechanically intimately mixed and these mixtures then glowed in a stream of hydrogen. Loose carbide particles are formed in the process, the size of which is essentially determined by the grain size of the metal powder.

Die Homogenität beschränkt sich hierbei also auf diese losen Teilchen. Es war bisher nicht möglich, homogene Carbidkörper von Abmessungen herzustellen, die über die Größe dieser Carbi.dteilchen hinausgingen. Da jedoch das Bedürfnis nach Hartmetallgegenständen besteht,- die erheblich größere Abmessungen haben, hatte man ihm bisher dadurch Genüge geleistet, daß man eine ausreichende Anzahl solcher Carbidteilcheri mit Teilchen eines Metalls vorzugsweise durch Sinterung vereinigte, dessen Schmelzpunkt unterhalb der für die Herstellung der Carbidteilchen erforderlichen Glühtemperatur liegt. Die so erzeugten Gegenstände sind inhomogen, und ihre Eigenschaften im großen sind nicht ausschließlich die Eigenschaften der einzelnen Carbidkörner, da diese unregelmäßig im Metall als deren Bindemittel verteilt sind. Die bei diesem Notbehelf hinzunehmende Inhomogenität hat den erheblichen Nachteil im Gefolge, daß bei Bearbeitungen solcher Gegenstände der Verband der Carbidteilchen mit ihrem Bindemittel leicht zerstört wird. Dieser Nachteil macht sich z. B. besonders empfindlich bemerkbar, wenn man derartige Gegenstände durch Anschleifen von Schneiden zu Werkzeugen verarbeitet.The homogeneity is limited to these loose particles. Up to now it has not been possible to produce homogeneous carbide bodies of dimensions which exceeded the size of these carbon particles. However, there the need after hard metal objects - which have considerably larger dimensions it has hitherto been satisfied by having a sufficient number of them Carbide particles combined with particles of a metal, preferably by sintering, its melting point below that required for the production of the carbide particles Annealing temperature is. The objects produced in this way are inhomogeneous, and so are their properties in general it is not only the properties of the individual carbide grains that are because these are irregularly distributed in the metal as their binding agent. The one with this one As a makeshift inhomogeneity to be accepted has the considerable disadvantage that when working on such objects, the bonding of the carbide particles with their binding agent is easily destroyed. This disadvantage makes z. B. particularly noticeable, when processing such objects into tools by grinding cutting edges.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein mechanisches Mischen von Metallpulver mit Kohlepulver nicht zu Metallcarbidteilen von nennenswert großen Abmessungen zu führen vermag, weil die Gemischteile nicht genügend eng nebeneinander gelagert werden können; dies wiederum geht darauf zurück, daß mindestens das mechanisch zu mischende Metallpulver viel zu grobkörnig ist.The invention is based on the knowledge that a mechanical Mixing metal powder with carbon powder does not lead to metal carbide parts of appreciable Can lead to large dimensions because the mixture parts are not sufficiently close to one another can be stored; this in turn is due to the fact that at least the mechanical to mixing metal powder is way too coarse-grained.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vollkommen homogenen MetalIcarbidkörpers. Das Verfahren besteht darin, d.aß innerhalb eines Raumes bestimmter Abmessungen feinst körniges Pulver reinen Kohlenstoffs und äußerst kleine Metallteilchen in vollständiger Regelmäßigkeit zu einem festen Ganzen angeordnet werden, das hernach durch Glühen ins Carbid übergeführt wird. In diesem festen Ganzen liegen also schon vor dem Glühen äußerst kleine Metallteilchen starr untereinander verbunden vor und zwischen diesen in vollkommen gleichmäßiger Verteilung ebenfalls äußerst kleine Kohleteilchen. Die Gesamtheit der Kohleteilchen und Metallteilchen hat bereits die vorgegebenen starren Abmessungen des hinterher durch Glühen fertigzustellenden Metallcarbidkörpers.The invention relates to a method of making a perfect homogeneous metal carbide body. The procedure consists in that within a Space of certain dimensions extremely fine-grained powder of pure carbon and extremely small metal particles arranged in complete regularity to form a solid whole which is then converted into carbide by annealing. In this solid whole So even before the glowing, extremely small metal particles lie rigidly one below the other connected in front of and between them in a perfectly even distribution as well extremely small particles of coal. The entirety of coal particles and metal particles already has the specified rigid dimensions of what is to be finished afterwards by annealing Metal carbide body.

Dieses Verfahren wird so ausgeübt, daß auf eine Unterlage gleichzeitig das Metall des herzustellenden Metallcarbids und reiner Kohlenstoff im Äquivalenzgewicht des Carbids durch Kathodenzerstäubung niedergeschlagen und dann das niedergeschlagene Metall-Kohlenstoff-Gemisch allein oder gemeinsam mit der Unterlage geglüht wird bis zur f.'berführung des Gemisches ins Carbid. Dieses Gemisch ist zufolge seiner Herstellung aus molekularen Metallteilen und aus molekularen Kohlenstoffteilen zusammengesetzt.This procedure is practiced so that on one pad at the same time the metal of the metal carbide to be produced and pure carbon in equivalent weight of the carbide precipitated by sputtering and then the precipitated Metal-carbon mixture is annealed alone or together with the base until the mixture is converted into carbide. This mixture is according to his Manufactured from molecular metal parts and composed of molecular carbon parts.

Die Kathodenzerstäubung gestattet auch eine schichtweise Herstellung des Gemischkörpers, indem wechselweise auf eine Unterlage das Metall des herzustellenden Metallcarbids und reiner Kohlenstoff im Äquivalenzgewicht des Carbids durch Kathodenzerstäubung niedergeschlagen wird; der geschichtete Gemischkörper wird dann durch Glühen ins Carbid übergeführt. Dieses Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil durch Benutzen einer selbsttätigen Einrichtung ausüben, die sich durch eine von einem ständig laufenden Zeitmotor gesteuerte Schaltvorrichtung, vorzugsweise eine von einem Synchronmotor getriebene Schaltuhr, zum periodischen Umschalten von der einen auf die andere Zerstäubungskathode mit sowohl einzeln als auch gemeinsam einstellbaren Einschaltzeitspannen kennzeichnet.The cathode sputtering also allows a layer-by-layer production of the mixture body by alternately placing the metal of the to be produced on a base Metal carbide and pure carbon in the equivalent weight of the carbide by sputtering being knocked down; the layered body of the mixture is then annealed into Carbide transferred. This method can be used with particular advantage an automatic exercise, which is through one of a continuously running Time motor controlled switching device, preferably one of a synchronous motor driven timer, for periodic switching from one to the other sputtering cathode with switch-on times that can be set individually as well as together.

Der durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellte Metallcarbidkörper beliebiger Abmessungen weist an jeder Stelle die Eigenschaften auf, die man bisher nur in den obenerwähnten kleinen Metallcarbidkörnern verkörpert fand. Man kann aus ihm z. B. Werkzeuge von bisher unerreichbarer Vollkommenheit herstellen, die auch bei dem wegen der natürlichen Abnutzung notwendigen Nachschleifen ungemindert erhalten bleibt bis zum völligen Aufbrauch.The metal carbide body made by the method of the invention Any dimensions has the same properties at every point found embodied only in the aforementioned small grains of metal carbide. One can go out him z. B. Manufacture tools of previously unattainable perfection that too received undiminished during the regrinding necessary due to the natural wear and tear remains until it is completely used up.

Die für die fiberführung der verfahrensgemäß erzeugten molekularen Mischung der Komponenten bzw. des Gemischkörpers in Carbid erforderliche Glühtemperatur liegt beträchtlich unterhalb der Glühtemperatur, der die bisherigen inhomogenen mechanischen Gemische unterworfen werden mußten, um aus ihnen kleine -Ietallcarbidkörner herzustellen. Daher kann man z. B. den nach der Erfindung erzeugten starren Gemischkörper unmittelbar auf einen zähen Werkzeugstahl als Schicht aufbringen und diesen Werkzeugstahl vor seiner Ingebrauchnahme der für die Cberführung der Auflageschicht in Metallcarbid erforderlichen Temperatur unterwerfen. Der @@'erkzeugstahl behält hierbei seine Zähigkeit sowie seine sonstigen Eigenschaften und dient der mit ihm fest verbundenen, außerordentlich harten Metallcarbidschicht als Träger.The molecular ones generated for the transfer of the process Mixing of the components or the mixed body in carbide required annealing temperature is considerably below the annealing temperature, which was previously inhomogeneous mechanical mixtures had to be subjected to small metal carbide grains from them to manufacture. Therefore you can z. B. the rigid mixture body produced according to the invention Apply directly to a tough tool steel as a layer and apply this tool steel before it is used, the one for converting the overlay layer into metal carbide subject to the required temperature. The @@ 'tool steel keeps its Toughness as well as its other properties and serves the firmly connected, extremely hard metal carbide layer as a carrier.

Die Erfindung ermöglicht es auch, Gegenstände aus Metallen hinreichend hohen Schmelzpunkts an bestimmten Stellen mit Metallcarbidschichten gewünschter Stärken zu überziehen, z. B. Lagerschalen aus Gußeisen mit Laufflächen aus Eisencarbid herzustellen, so daß man Lager erhält, die trotz eines Geringstaufwands an Wartung in bisher unerreichbar geringem Maß verschleißen. Preßwerkzeuge, z. B. -Matrizen zur Herstellung von Schallplatten, ferner Preßformen, Stempel, Ziehwerkzeuge u. dgl., erhalten durch einen verfahrensgemäßen Metallcarbidüberzug eine erheblich verlängerte Gebrauchsdauer.The invention also makes it possible to produce objects made of metals sufficiently high melting point at certain points with metal carbide layers more desirable To cover starches, e.g. B. Cast iron bearing shells with iron carbide treads produce, so that you get bearings that despite a minimal amount of maintenance wear out to a previously unattainable level. Pressing tools, e.g. B. matrices for the production of records, press molds, stamps, drawing tools and the like. Like., Obtained by a metal carbide coating according to the method a considerably extended service life.

Der Glühprozeß vereinfacht sich in vielen Fällen deshalb, weil es nicht erforderlich ist, den nach der Erfindung erzeugten starren Gemischkörper im Wasserstoffstrom zu glühen: eine etwaige Oxydation ergreift nämlich nur die Oberflächenschicht des starren Gemischkörpers, hindert im übrigen aber nicht die Cberführung aller übrigen Teile dieses Gemischkörpers ins Carbid.The annealing process is simplified in many cases because it is not necessary, the rigid mixture body produced according to the invention in Glowing hydrogen stream: a possible oxidation only affects the surface layer of the rigid body of the mixture, but does not hinder the transfer of all remaining parts of this mixture body into the carbide.

Die Erfindung ermöglicht die Ersparnis großer Mengen teurer Roh- und Werkstoffe.The invention enables the saving of large amounts of expensive raw and Materials.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Process for the production of homogeneous metal carbide bodies Desired abbots, characterized in that on a base at the same time the metal of the metal carbide to be produced and pure carbon in equivalent weight of the carbide precipitated by sputtering and then the precipitated -metal-carbon mixture alone or together with the document is annealed in a manner known per se.

2. The method according to claim i, characterized in that that the carbide components are deposited alternately on a pad and then the precipitated metal-carbon mixture alone or together with the substrate is annealed.