DE764144C - Verfahren zum Herstellen von harten Auflagen fuer Messer, Schneidwerkzeuge und sonstige Arbeitsgeraete - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von harten Auflagen für Messer, Schneidwerkzeuge und sonstige Arbeitsgeräte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von harten Auflagen für Messer, Schneidwerkzeuge und sonstige Arbeitsgeräte.
• Um metallische Auflagen auf Gegenständen und Werkzeugen anzubringen, gibt es die ,verschiedensten Verfahren, wie Bronzieren, galvanische Auftragung, Metallspritzverfahren u. dgl. mehr, wobei aber zwischen der aufgetragenen Schicht und. der Unterlage keine innige metallische Verbindung hergestellt ist. Diese Verfahren dienen in den meisten Fällen dem Rost- und Oxydschutz sowie Zwecken der Verschönerung; so hergestellte Überzüge ' lösen sich mehr oder weniger schnell ab; auch bilden sich zwischen der aufgetragenen Schicht und der metallischen Unterlage sehr leicht Oxyde, wodurch ein Abblättern begünstigt wird.
• Ferner sind auch Verfahren zum Herstellen von verschleißfesten Auflagen auf Gegenständen, die dem Verschleiß ausgesetzt sind, bekanntgeworden; aber auch diese weisen mehr oder weniger Nachteile auf. L'tll salche L`herzüge herzustellen, hat matt empfohlen, angefeuchtete Metallpulver auf Flächen aufzutragen und dann stach :#rt der .#uftragsschweißung die so aufgebrachte Schicht mittels eines Schweißbrenners mit der Unterlage zu verschweißen. Hierbei wird aber durch die unregelmäßige Führung des Schweißbrenners ein ungleichmäßiger Einbrand hervorgerufen, -%s-odürch die aufgetragene Schicht mit der Unterlage mehr oder weniger gleichmäßig legiert. Außerdem findet durch den jeweils nur örtlich arbeitenden Brenner eine ungleichmäßige Erwärmung statt, wodurch das Werkstück Spannungen erhält und die Auflage sehr oft Risse zeigt. Das Herstellen von gleichmäßig dünnen Schichten auf metallischen Unterlagen ist nach diesem Verfahren sehr schlecht möglich, da beim Flüssig-Z, werden der jeweils vom Brenner behandelten Stelle der Auflage sich diese infolge der Oberflächenspannung tropfenförmig zusamtnenzieht, wodurch Stellen entstehen, die überhaupt keinen Überzug besitzen. Will man alter glatte Flächen. herstellen, so ist ein nachträgliches Schleifen erforderlich, und es wird hierbei sehr oft die ganze Auflage wieder abgeschliffen.
• Ein anderer Vorschlag geht dahin, den Überzug auf die hierfür vorgesehenen Gegenstände mittels Elektrophorese od eer durch Elektrodenzerstäubung aufzutragen. Das Aufbringen nach diesem Verfahren erfordert aber sehr teure Apparate und Einrichtungen, die je nach der Größe der behandelten Gegenstände veränderliche Stromquellen und Aufnahmevorrichtungen erfordern. Soweit Hart- .' stoffschichten gewünscht werden. ist eine nachträgliche Karburierung erforderlich, die-; nicht an allen Stellen gleichmäßig in die aufgebrachten Schichten eindringt; es entstehen also ungleichmäßig harte Schichten, welche . erst nach dem darauf erfolgten Sintern durch Härteprüfungen festgestellt werden können.
• Es ist ferner noch bekannt, Werkzeuge mit Hartmetallplättchen durch HartIötung zu besetzen. Dieses Verfahren ist infolge des hohen Preises der Hartmetalle sehr teuer; außerdem , werden aber diese Hartmetallformstücke bis heute nur in beschränkten Abmessungen hergestellt.
• Schließlich ist auch schon ein Verfahren ; zum Herstellen harter Werkzeuge bekanntgeworden, bei dem ein Pulvergemisch aus Karbiden. mit Hilfsmetallen auf die Unterlage aufgepreßt und durch Sinterst befestigt wird. Diese Art der Befestigung unter Druckanw-c:nclung führt bei dünnwandigen Gegenständen zu unerwünschten Verformungen und erfordert überdies die.lnfertigung besonderer I'reßfornien bzw. Stempel. .#ligc.@#Iten davon läßt sich (las .#ttfpresscn l:ei 1<onil)lizierteren (itstaltungen des Trägers nicht innncr durchführen, z. I)3. hui der l-Ierstrlluii#, von li:irten .#uflagcn auf dis gewüll>ten Spiralnuten vfiit I3ohr°rn.
• Es ist auch ein Verfahren zum .lufbringen einer hupfer-Zinl:-I_egierun lakannt. 1-K i dem feinverteiltes Kupfer- und 7_inkpnIver ist eifitem Dispersionsmittel auf ein Blech g-estrichen und dieses darauf ist einem Ofen erhitzt wird. s:) daß die feinen Kupfer- und Zinkteilchen iticiliaild°r diffundieren und eitre Messinglegierung bilden. In einer '/.weiten.
• _ stärkeren Erhitzung wird dann die g@°ltilrlete dünne Überzugsschicht mit der Unterlage verbunden. Es entsteht hier eine verhältnismäßig weiche. zähe Sinterschicht. die infolgedessen den Wärmedehnungen und anderen Beanspruchungen ohne Schwierigkeiten folgen kann, ohne Risse zu bekommen oder abzuplatzen.
• Bei der Verwendung von Hartstoffen, nämlich Metallkarbiden, -nitriden oder -beriden liegen jedoch ganz andere Verhältnisse vor. Hier zeigt lediglich das _gegebenenfalls zur Bindung verwendete Hilfsmetall ähnliche Eigenschaften, während die liartstoffteilchen bei den Temperaturen, cli; für das Aufsintern in Betracht kommen kannett, praktisch vollkommen starr sind. Daß eine solche Mischung, die zum grüßten "feil aus spröden, unnachgiebigen Teilchen und nur ist kleiner Menge aus -zähen Metallteilchen Irr steht, sich ohne Bildung von Rissest und Sprüngen aufsintern und auch weiterhin handhaben läßt, ohne al>zul>latzen, war nicht vorauszusehen, auch nicht aus den bekannten Verfahren zu entnehmen.
• Ein besonders einfaches und hiiliges Verfahren, Messer, Schn.-iciwerkzeuge sowie Gegenstände aus Stahl, die eiti:m starken Verschleiß unterliegen, mit einer harten Oherfläche in Form einer dünnen Schicht von größter Gleichmäßigkeit zu überziehen. kann entsprechend der Erfindung derart ausgeführt werden, daß man eine Pulvermischun- aus mindestens 2o0!0 eines Wolframkarbides und bis zu So°% einer Kobalt-Eisen-Legierung, beide möglichst in einer Korngröfie unter .4o u, herstellt, mit Äther oder Alkohol zii einer Paste anrührt und diese mit einem weichen Pinsel auf die Fläche streicht. die mit der Hartschicht versehen werden soll, nachdem diese zweckmäßig vorher unter einem Sandstrahlgebläse etwas auf#gerauht und in Tetrachlorkohlenstoff gereinigt war. Der so vorbereitete Gegenstand wird nunmehr in einen Ofen eingebracht und erhitzt. wolx#i inan zur @'erineidung von Osvclationen den t;-.:;':naand mit einem Gas getnisch au. #'@'as;@ raoft-Stirl:.tott uni.pült. Die Erhitzung -kann. auch in - -einem Vakuum erfolgen. Zur Heizung bedient man sich- zweckmäßig eines Hochfrequenzofens, obwhl natürlich auch andere Heizvorrichtungen verwendet i werden können. Während einer Erhitzung von _ etwa 125o bis 135o°, die einige Stunden dauert; sintert die aufgebrachte Schicht so fest an die Unterlage an, da8 der Körper mit seine- Auflage nach dein Erkalten wie ein zusammenhängender Körper wirkt. Ein nachträgliches Schleifen der aufgebrachtenn Schicht ist nicht erforderlich; da diese vollständig glatt aufliegt. Die so aufgebrachte Schicht ist außerordentlich verschleißfest; so leergestellte Werkzeuge leisten ein Vielfaches von- besten Stahlwerkzeugen.
• ' Es können nach diesem Verfahren vorzugsweise Messer; Holzbearbeitungsmesser, Hobel--messer, Spiralbohmef sowie Gegenstände und Werkzeuge-aller Art mit. einer. Schne'idkante bzw. mit verschleißfesten Oberflächen her-.
• . gestellt werden. Der besondere -Vorteil dieses Verfahrens, beispielsweise für Messer;. Hobel-Messer, Spiraabohrer u. dgl., liegt auch- darin, :daB :derartige Werkzeuge .nur einseitig- gepanzert . werden, während .sie an, der-;gegenüberfegenden Fläche jeweils nach Bedärfnachgeschl.iffen-werden. -Die angegebene Temperatur ist nicht verhindlich, da die Zeit der Erhitzung hierhei` -elzernfalls maßgebend ist: Man braucht nicht ]ei-, der Höchsttemperatur zu arbeiten, vorzugsweise dann nicht, wenn man eine längere Erhitzung' wählt.- - -Für Werkzeuge; die ]->-ei der Arbeit einer Federwirkung ausgesetzt-sind, ist es, zweck-, mäßig, eine längere Erhitzung anzuwenden, wobei- dann,-eine teilweise bis vollständige Diffusion der aufgetragenen Schicht.in die Unterlage stattfindet. Das Verfahren ist nicht beschränkt auf--die mit 20% Wölframlärl)idangegebenen, Hartstoffe, vielmehr können auch-Auflagen: bis zu ioo°/o y\'olfrainkarlyid aufgetragen werden; ferner 'können je nach. -der - Zweckmäßigkeit ' und- -aus Billigkeilsgründen auch Karbide; Boride und Nitrideder Metalle Wolfram,. %Zoly#bdän, Chrom, Titan: und Vänadium verwendet: ,-erden; wobei es jeweils erforderlich sein kann., diese einzelnen, in` Gemischen oder auch: in Legierungen aufzuträgen.,Ebenso können auch die Zusätze an Stelle--der angegebenen 8o°/oigen Eisen=Kohalt-Legierung- aus einzelnen Pulvern, Gemischeir öderLegierungen: der Metalle-Eisen, Kobalt, Chrom,,. -Nickel; - Molvlydiiii, Mangan, Silicium; Vänadium und Wolfram bestehen. Werden die Metalls,, einzeln, z. ß. , Kobalt, gewählt, so -ist zum Sintern eine Temperatur von etwa 137o bis 140o° °erforderlich. Werden mclirere Metalle verwendet, $o ist u tmpfehlen,-cliese vorher in dein gewünschten \'erliiiltnis zu einer -Legierung zu i-#@rsrhnielzc@n und die so entstandene Legerunlr; die in den meisten 1:1 iillen eiiicai niederen Schmelzpunkt hat, in pulverisierte-r Form zu verwe@nclren. 1>a das Sintern bei einer "1 'einperatur stattfindet, die in der Nähe. des Er-«:cicliungspunkaes der l.egerung, also heträchtlich unter dein Schmelzpunkt liegt; ist es möglich, durch '\,rerscliinelzen von zwei, drei oder noch mehr reinen 'Metallen solche Legierungen zu erhalten, deren Schmelzpunkte bei goo bis iioo° und deren Sintertemperaturen entsprechend: tiefer liegen. Da sehr viele handelsübliche selbsthärtende Stähle ihre Härtetemperatur in dieseln Ternperafurbereich haben, ist' es auf diese Weise. möglich,- die Werkzeugschäfte direkt aus der Sintertemperatur abzukühlen- und herdurch gleichzeitig zu härten. _ Um besonders =harte Auflagen zu erhalten; kann man die Zusatzmetalle oder Legierungen zu den Karbiden:, Böriden und Nitrden vorher mit Hartstoffen anreichern und sättigen; indem maii bei der Bildung der- Leg ieru gen Hartstoffe in gewünschten Mengen mit ein-,schmilzt- -uiid diese Legierung; wie -bereits beschrieben;, pulverisiert und an Stelle der ursprünglichen Metallegierung mit den Hartstoffen vermischt: Der hierdurch: erzielte Vorteil i=st der;-- daß die Hartstoffe während -des Sinterprozesses keine härtenden Bestandteile an diese Metallegierung mehr abgehen., vielmehr die 17Iartstoffe- in_ ihrer anfänglichen Härte verbleiben. _ Für gewisse Sonderfälle ist die Beigabevon kleineren IZengen Bor, -lleryllitiin, Niobium und-Zirkon bis zu e0io zu-empfehlen. Es hat- sich leerausgestellt; ..däß 1>c1 der Zumischuni; von kleineren Mengen .der- vor-;-r@välinten Stoffe, ciiizelii oder iii.N.-Iiscli.ungen, eine:grobe -I#ristallbildung-liei der Erhitzung verhindert wird, also die Hartstoffe in feinverteilter Körnung auf den Unterlagen; ' in diesem Fall-Stahlteileri, aufgebracht- werdenkönnen.. Da es'sich hier um die Aufbringung sehr dünner Schichten handelt, ist eine feinkristallinische Ausbildung der= aufgebrächtett lIärtstoffe frön Vorteil. Die angegebenen Zusätze -@=erliindern auch; daß die Qberfä chen der Stahlunterlage grobkristallinische Ausbildung annehmen; sie haben also in. diesem 1# all eine doppelte Wirkung. Die nach diesem -Verfahren hergestellten Messer und :Schneid-\verkzeuge zeichnen sich durch einen außernrdentlich: gleichmäßigen verschleißfesten -0lzerzul; aus und haben eine-- vielfache Geistung gegenüber Stalrlwerl:zeulzen.

Claims (5)

1. PATGNTANSPRUCIIE: i. Verfahren zuni Herstellen vonhärten _\ tflygcii fier - @'ltsser,- Schneidwcrl:zetige und sonstige Arbeitsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension von Nletalikarbiden, -nitriden oder -boriden und gegebenenfalls einem Hilfsmetall bz-#v: einer Metallegierung in einem Dispersionsmittel auf die einer Abnutzung unterliegenden Flächen an Werkzeugen, aufgestrichen und der Gegenstand daraufhin einer Erhitzung zwecks Sinterung der Auftragung und Diffusion mit dieser unterzogen wird.
2. 2. Die Anwendung des im Anspruch i angegebenen Verfahrens auf Pulvergernische folgender Zusammensetzung: 2o bis ioo% Karbide; Nitride oder Boricla der Metalle Wolfram, Molybdän, Chrom, Titan, Vanadium einzeln, in PulvergemischenoderinLxgierungen, o bis 8o% der.Metalle Eisen, Kobalt, Chrom, Nickel; Mangan, Molybdän, Silicium, Vanadium, Wolfram einzeln oder in Pulvergemischen oder Legierungen von zwei oder mehreren der Metalle.
3. 3. Die Verwendung des im Anspruch i angegebenen Verfahrens- auf solches im Anspruch 2 genannten Pulvergemische, bei denen jedoch die Zusatzmetalle zuvor mit Hartstoffen vermischt, die Mischung geschmolzen, pulverisiert und mit weiteren gepulverten Hartstoffen vermischt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch die Zugabe von Bor, Beryllium, Niobium und Zirkon in kleinen Mengen bis zu 801o.
5. 5. Die Anwendung des im Anspruch i angegebenen Verfahrens auf solche Meta11-pulver, die bis auf eine Körnung unter 40,u zerkleinert werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:: Schweizerische Patentschrift Nr: 162 52o; deutsche Patentschriften Nr. 497 558, 498 349; -USA.-Patentschriften Nr. 1848 .899, 1815 638; Kanadische Patentschrift Nr. 302 302; Becker, Hochschmelzende Hartstoffe, 1937 S.88ff. .