DE736810C - Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen

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DE736810C
DE736810C DES103700D DES0103700D DE736810C DE 736810 C DE736810 C DE 736810C DE S103700 D DES103700 D DE S103700D DE S0103700 D DES0103700 D DE S0103700D DE 736810 C DE736810 C DE 736810C
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    • 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
    • C22C1/053Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor with in situ formation of hard compounds
    • C22C1/056Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor with in situ formation of hard compounds using gas

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Description

  • Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen. Die neue Arbeitsweise besteht darin, daß zuerst aus einem oder mehreren zur Bildung harter Carbide befähigten Metallen, wie Wolfram, Tantal, und einem oder mehreren weichen, zur Carbidbildung praktisch nicht befähigten Metallen, wie Kupfer, Silber, gegebenenfalls unter Zusatz von Vanadin oder Mangan, eine Zwischenlegierung hergestellt und diese dann etwa durch Erhitzen in kohlender Atmosphäre einem Kohlungsprozeß unterworfen wird. Technisch kann diese Arbeitsweise bei der Herstellung von Formstücken beispielsweise so ausgeführt werden, daß man aus der Zwischenlegierung die gewünschten Formstücke zunächst in der annähernd endgiltigen Form herstellt und diese dann dem Kohlungsprozeß unterwirft. Auch kann man vor der endgültigen Formung und darauffolgenden Kohlung die Zwischenlegierung zunächst einem plastischen Verformungsprozeß durch Hämmern, Walzen oder Ziehen aussetzen.
  • Die neue Arbeitsweise bezieht sich somit vor allem auf solche Metallegierungen, bei denen ein sehr harter Grundbestandteil, wie Wolframcarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid, Titancarbid o. dgl. (aber auch ein hartes Borid oder Silicid), mit einem weicheren, zur Carbidbildung nicht neigenden Metall, wie Kupfer, Silber, nicht aber Nickel, Kobalt oder Eisen, legiert ist, wobei das weichere Metall meist in geringeren Mengen vorhanden ist als die harte Metallverbindung.
  • Solche Legierungen hat man bisher in der Technik entweder durch Zusammenschmelzen der Bestandteile oder durch Sinterung aus Pulvern hergestellt. Nach der Erfindung geschieht die Herstellung in der Weise, daß zuerst aus dem metallischen Bestandteil des Carbids (Borids, Silicids u. dgl.), z. B. Wolfram, Tantal, und dem weicheren Bestandteil, z. B. Kupfer oder Silber, eine Legierung hergestellt wird, sei es durch Schmelzen oder durch Sintern, worauf dann diese Legierung einem Kohlungsprozeß (Boridbildungs- oder Sälicierungsprozeß) ausgesetzt wird, sei es durch Erhitzen in einer kohlenstoffhaltige Gase enthaltenden Atmosphäre, sei es durch Erhitzen in Gegenwart von festem Kohlenstoff. Der Kohlenstoff dringt dann durch Diffusion in die Legierung ein und verwandelt die entsprechenden Metalle in Carbide. Für den Fall, daß auch die weicheren Metalle zur Carbdbildung fähig sind, muß durch geeignete Leitung des Kohlungsprozesses dafür gesorgt werden, daß diese von der Kohlung nicht oder nur so weit erfaßt werden, als für die Eigenschaften der Leg:ierung günstig ist, z. B. durch Bemessung der Dauer des Prozesses oder durch Bemessung der Konzentration des kohlenstoffhaltigen Gases oder durch Regulierung der Temperatur. Da die nur aus Metallen bestehenden Zwischenlegierungen verhältnismäßig weich sind. ist es möglich, ihnen vor dem Kohlungsprozeß clie endgültige Form der herzustellenden Hartmetallgegenstände zu geben, sei es durch plastische oder spanabhebende Verformung, und dann an den fertiggeformten Stücken den Kohlungsprozeß durchzuführen.
  • Besonderen Vorteil erreicht man, wenn die kohlenstofffreie Zwischenlegierung duktil ist, z. B. Wolframkupfer (gegebenenfalls mit Zusützen von Kobalt oder Chrom zur Erhöhung der Hä rte und Zähigkeit des fertigen Hartmetallproduktes), und man sie vor der endgültigen Formgebung einem Verformungsprozeß durch Hämmern, Walzen oder Ziehen unterwirft. Man erreicht so nicht mir eine größere Dichtigkeit des Endproduktes, insbesondere wenn man von gesinterten Legierungen ausgeht, sondern man kann auch Körper herstellen, die sich sonst schwer herstellen lassen. Z. B. kann man Grammophonnadeln in der Weise herstellen, daß eine Wolfram-Ku lpfer-Legierung zu Draht gewalzt und gezuwen wird und die aus ihr hergestellten Nadeln durch den Kohlungsprozeß die gewünschte Härte erhalten.
  • Zur Frage der Legierungsfähigkeit von Wolfsam sei bemerkt, daß ein heterogenes Gemisch von Kupfer und Wolfram in feiner Verteilung auch als eine Legierung im ineren Sinne angesprochen werden darf, auch wenn keine Mischkristallbildung oder keine chemische Verbindung zwischen Kupfer und Wolfram erfolgt. Der technische Vorteil der Kupfer-Wolfram-Legierungen in dem Sinne, wie dies zum Ausdruck gebracht wird, besteht darin, daß der nachträgliche Kohlungsprozeß bei Verwendung einer solchen Leierung leicht so geleitet werden kann daß nur das Wolfram karburiert wird, weil das anwesende Kupfer keinen Kohlenstoff aufnimmt. Es entsteht dadurch ein definierter Körper. während z. B. bei Verwendung von Eisen und Wolfram beim Karburieren auch ein Teil des Eisens Kohlenstoff aufnehmen wird, so daß im Enderzeugnis dann nur eine undefinierte Menge Hilfsmetall vorhanden ist.
  • Die für die Güte der harten Legierungen sehr wichtigen Korngrößenverhältnisse können durch die Wahl der Ausgangspulver bei der Sinterung durch den plastischen Verformungsprozeß, durch die Temperatur der Verkohlung, aber auch durch nachträgliches Abschrecken oder Erwä rmen auf geeignete Tempe raturen weitgehend beeinflußt werden. Auch können nicht nur die weicheren Bestandteile gleichzeitig aus verschiedenen Me tallen bestehen, etwa, wie oben erwähnt, Kupfer und Silber, es können auch mehrere,carbidbildende Metalle, z. B. Wolfram und Tantal, gleichzeitig verwendet werden. Auch Vanadin und Mangan eignen sich als Zusätze.
  • An sich war es der Technik schon bekannt, eins ein hartes Carbid bildendes Metall erst einer mechanischen Bearbeitung zu unterwerfen und dann einem Kohlungsprozeß zu unterziehen. Die Zähigkeit des Enderzeugnisses soll bei dieser Arbeitsweise durch den mechanischen Bearbeitungsvorgang und (die dadurch verursachte Strukturänderung erzielt werden, während bei der neuen Arbeitsweise das weiche Einbettungsmetall die Grundlage für die Zähigkeit bildet. Es ist zu beachten. daß bei der neuen Arbeitsweise es sich um die Herstellung von Einbettungslegierungen handelt und es hierbei naturgemäß darauf an kommt, daß der einzuführende Kohlenstoff nur an das das harte Carbid bildende Metall, wie z. B. Wolfram, angelagert wird. nicht aber an das Einbettungsmittel gebunden wird. Dies wird möglich durch die besondere Natur der erfindungsgemäß anzuwendenden Einbettungsmittel. Während bei den bisher bekannten Verfahren fertiges Carbid mit dem weicheren Metall, die beide in Pulverform vorlagen, gemischt und dann nach demn Pressen gesintert wurde, wird nach der neuen Arbeitsweise erst eine Legierung aus dem Carbid bildenden Metall und dein Einbettungsgut hergestellt und dann der härtende Kohlenstoff hinzugebracht, wodurch verschiedene Vorteile erreicht werden. nämlich: die Möglichkeit, von gegossenen Legierungen auszugehen; die weitere Möglichkeit, die Vorlegierung in sonst nicht herstellbaren Formen herzustellen, insbesondere durch plastische Verformung in duktilem Zustand, und dann durch Kohlenstoftaufnahmne zu härten: die Möglichkeit, eine dichtere Carhidlegierung zu erzielen als nach den in der Technik gebräuchlichen Arbeitsweisen: die Möglichkeit. eine dichtere Legierung bei niedrigeren a1s den in Tier Technik üblichen Temperaturen herzustellen: die Möglichkeit. eine Auflösung des Carbids durch das Einbettungsnetall durch Flüssigwerden des letzteren bei der üblichen Sintertemnperatur zu vermeiden, da bei der erfindungsgemäl:i vorgenommenen Kohlung kein Flüssigwerden des Einbetttinstoffes notwendig ist und trotzdem eine gute Dichte erreicht wird. So ergibt sieh der Grundgedanke der neuen Erfindung: Ein ein hartes Carbid lieferndes Metall, wie Wolfram oder- Tantal, ist in weiches, kein Carbid lieferndes Metall einzubetten. also eine Zwischenlegierung herzustellen, beispielsweise uni eine Wolfräm-Kupfer-Legierung, z iichst und diese Zwischenlegierung ist dann in einem zweiten Arbeitsgang zu kohlen. Z_wischenlegierungen, die neben denn Carbid bildenden Metall, z. B. Wolfram, der Hauptmenge nach Metalle der Eisengruppe enthalten, wie z. B. Wolframeisenlegierung oder Wolfrarnkobaltlegierungen, sind auszuschließen, da Metalle der Eisengruppe zu leicht kohlen. Der Vorteil bei der Verwendung des Hilfsmetalls, Kupfer oder Silber, erschöpft sich nicht darin, daß man ein weiches, zähes Metall in den schließlichen Formkörper hineinbringt; er ist vor allem in chemischer Hinsicht zu erblicken; weil dieses Hilfsmetall kein Carbid liefert, kann man die Kohlung des Carbid liefernden Metalls unbeschadet der Anwesenheit des Hilfsmetalls so leiten, wie es notwendig ist, um zu optimalen Bedingungen in bezug auf die Herstellung des gewünschten Carbids zu gelangen. Hierbei wird im allgemeineren Sinne ein heterogenes Gemisch von Kupfer und Wolfram in feiner Verteilung als Legierung angesprochen, wenn auch keine Mischkristalle bzw. keine chemische Verbindung zwischen Kupfer und Wolfram sich bilden. Der technische Vorteil einer solchen Kupfer-Wolfram-Legierung besteht darin, daß der nachträgliche Kohlungsprozeß leicht so geleitet werden kann, daß nur das Wolfram gekohlt wird, während das anwesendeKupfer keinenKohlenstoff aufnimmt; es entstehen so leicht definierte Körper. Der erfindungsgemäß vorgesehene Zusatz von Vanadin und Mangan ist so gedacht, daß diese Metalle als Zusatz zum Hilfsmetall sich im Ergebnis darstellen, wodurch dieses einerseits härter wird, andererseits beispielsweise Wolfram besser benetzt. Solche Zusätze wird man vorzugsweise dann vornehmen, wenn man ein Hilfsmetall verwendet, das, wie Kupfer, zu diesen Metallen eine so große Affinität hat, daß es ins Hilfsmetall übergeht. So ist eine Vanadincarbidbildung nur wenig zu befürchten, da Vanadin starke Affinität zu Kupfer besitzt und das Vanadin, in einer Legierung mit Kupfer weniger leicht gekohit wird als das Wolfram, das zu Kupfer keine Affinität besitzt und das als besondere Phase vorhanden ist. Ähnliches gilt von Mangan, das auch mit Kupfer sehr leicht unter Bildung von Mischkristallen sich legiert und durch diese Legierung der Einwirkung des Kohlenstoffs entzogen ist. Eine Bildung von Vanadincarbid oder Mangancarbid kann nicht in nennenswertem Ausmaße stattfinden (sie ist übrigens unschädlich), weil bei Herstellung der Zwischenlegierung die genannten Metalle nur an das Kupfer gehen, denn zu ihrer Legierung mit Wolfram sind höhere Temperaturen erforderlich. Ist doch die Reaktionsgeschwindigkeit der Legierung hochschmelzender Metalle, wie Wolfram, noch gering bei Temperaturen, bei denen Kupfer sich bereits rasch mit Metallen legiert.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst aus einem oder mehreren zur Bildung harter Carbide befähigten Metallen (Wolfram, Tantal) und einem oder mehreren weichen, zur Carbidbildung praktisch nicht .befähigten Metallen, wie Kupfer, Silber, gegebenenfalls unter Zusatz von Vanadin oder Mangan, eine Zwischenlegierung hergestellt und diese dann einem Kohlun:gsprozeß unterworfen wird, etwa durch Erhitzung in kohlender Atnosphäre.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i zur Herstellung von Formstücken aus der harten Metallegierung, dadurch gekennzeichnet, d:aß aus der Zwischenlegierung die ge- wünschten Formstücke in der annähernd endgültigen Form hergestellt und dann dem Kohlungsprozeß unterworfen werden.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung von harten Formstücken nach-Anspruch i und z, dadurch gekennz:eichnet,daß dieZwischenlegierung einem plastischen Verformun:gsprozeß durch Hämmern, Walzen oder Ziehen ausgesetzt wird, worauf dann die endgültige Formgebung und darauf die Kohlun.g erfolgt.
DES103700D 1932-03-13 1932-03-13 Verfahren zur Herstellung harter Metallegierungen Expired DE736810C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE925276C (de) * 1952-02-09 1955-03-17 Walther Dr-Ing Habil Dawihl Verschleissfeste Werkstoffe
DE1076550B (de) * 1956-10-31 1960-02-25 Carborundum Co Verfahren zur Herstellung feuerfester Koerper
DE1133300B (de) * 1958-11-28 1962-07-12 Pechiney Prod Chimiques Sa Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formkoerpern
DE1202090B (de) * 1956-06-09 1965-09-30 Deutsche Bundespost Verfahren zur Herstellung von warmfesten, insbesondere aus duennen Blechen bestehenden Roehrenbauteilen

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