DE764510C - Durch Sintern oder Sintern und Eintraenken der Hilfsmetalle erzeugte harte Metallegierungen - Google Patents

Durch Sintern oder Sintern und Eintraenken der Hilfsmetalle erzeugte harte Metallegierungen

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DE764510C
DE764510C DEB159899D DEB0159899D DE764510C DE 764510 C DE764510 C DE 764510C DE B159899 D DEB159899 D DE B159899D DE B0159899 D DEB0159899 D DE B0159899D DE 764510 C DE764510 C DE 764510C
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds

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Description

  • Durch Sintern oder Sintern und Eintränken der Hilfsmetalle erzeugte harte Metallegierungen Es sind bereits Titankarbidhartlegierungen bekannt, die alle das Titankarbid in seiner kohlenstoffreichsten Form, das ist ein Titankarbid mit 2o1/9 Kohlenstoff, enthalten. Die Bildung dieses Titankarbids erfolgt aus dem Titanoxyd - Kohle - Gemisch bei i 7oo bis i&oo°. Die bisher bekanntgewordenen Titankarbidhartlegierungen mit 2,o-1/o Kohlenstoff enthaltendem Titankarbid als wesentlich verbessernder Bestandteil der Legierungen wiesen wohl eine überraschende Härtesteigerung auf, jedoch zeigten diese titanlegiertem Hartmetalle eine so große Sprödigkeit, daB dadurch ihr Verwendungsgebiet stark eingeschränkt blieb. Für die Herstellung von Hartmetallegieru;ngen ist auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem eine Mischung aus Wolframmetallpulver mit etwa io°/a Titankarbid in einem Kohletiegel, gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemetallen, zum Schmelzen gebracht. wird, um eine durchaus homogene Vorlegierung zu erhalten, wobei der Kohlenstoffgehalt der Legierung als aus dem Titankarbid und dem Kohletiegel stammend angenommen wurde. Durch das Schmelzen tritt dabei eine Auflösung des T'itankarbides im Wolfram ein, wobei sich bei nicht ausreichendem Kohlenstoffgehalt für die vollständige Karbidbildung auch Wolframtitanide bilden. Diese erschmolzene Vorlegierung wird dann gepulvert und nach dem Pressen zu hormhörpern g.-sintert. Es handelt sich dabei um eine. ausgesprochene Mischkristallegierung.
  • Gemäß der Erfindung wurde'erkannt, daß durch die Verwendung eines niedrigergekohlten Titankarbides mit nur io bis 14% Kohlenstoff als Titanträger alle bisher bestehenden Mängel beseitigt werden können und sich damit ein auf dem Gebiete der Werkstoffbearbeitung überlegenes Hartmetall erzielen läßt, das gegenüber den nach dem im Stand der Technik angeführten Verfahren hergestellten Produkten einen grundlegend verschiedenen Aufbau besitzt, indem es keine Mischkristallbildung aufweist.
  • Das gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangende niedriggelzohlte Titankarbid wird erhalten durch entsprechende Bemessung des Kohlenstoffzusatzes von z. B. 4o g feinstem Lampenruß auf ioo g Titandioxyd und Brennen dieses O-,zvd-Iiohle-Gemisches bei niedrigeren Temperaturen, als sie im allgemeinen für die Bildung von Titankarbid mit 2o % Kohlenstoff nötig sind. Die Erhitzung des Oxyd-Kohle-Gemisches muß stufenweise erfolgen, und zwar beginnend bei einer Temperatur von id.3o°, wobei die Temperatur stündlich um ioo= bis zu der Temperatur von 1750' gesteigert wird. Die stufenweise Hitzebehandlung des Reduktionsgemisches ist grundlegend wichtig, da hierbei zunächst eine Vorreduktion des Titandfoxvdes und eine langsame Anlagerung des Kohlenstoffes über ein Titanoxvl-zarbid zu dem niedriggekohlten Titankarbid erfolgt. Wird das Oxyd-Kohle-Gemisch sofort auf eine Temperatur von i;oo bis iSoo@ gebracht, so weist das Titan in diesem Temperaturbereich stärkste Neigung auf, sich mit Kohlenstoff abzusättigen. Infolge des niedrig bemessenen Kohlenstoffzusatzes kann sich in diesem Fall nur ein Teil Titankarbid mit 18 bis 2o 0/a Kohlenstoff bilden, während der Rest in Form von niedrigen Titanoxy den zurückbleibt. Die stufenweise Temperatursteigerung verfolgt ferner den Zweck, daß ein Kornwachstum bei der Karbidbildung vermieden bleibt und dadurch ein weiches, feinmehliges, amorphes Karbidpulver erhalten wird.
  • Das auf diese `'Gleise hergestellte niedriggekohlte Titankarbid mit 1o bis 140/0, vorzugscveise mit i 1% Kohlenstoff wird in Mengen von 8 bis 950/ü, vorzugsweise mehr als 2o%. zur Erzeugung von dichten, harten Formstücken mit 3 bis 300/a niedrigerschmelzenden Hilfsmetallen derEisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel) und mit o bis 870/G Vanadinkarbid, Tantalkarbid, Bor, Borkarbid, Zirkonkarbid,Karbiden von Metallen der Chrom- j gruppe oder Nitriden der genannten Basiselemente im Pulverzustand innig vermischt, zu Körpern gepreßt und bis zur Sinterung erhitzt.
  • Als besonders vorteilhafte Hilfsmetalle haben sich Nickel und Kobalt oder auch deren Bervlliumlegierungen mit etwa 2 bis solo Beryllium erwiesen. Unter den Bervlliumle-f:rungen ist auch Kupferberyllium oder Kupfer-; ickel-Bervlliuin mit 2 bis ; % Beryllium als Bindemittel gut geeignet.
  • Die genannten anderen harten Verbindungen Vanadinkarbid, Tantalkarbid, Bor oder Borkarbid, Zirkonkarbid und die Karbide der Chromgruppe oder die `; itride der genannten Elemente dienen als teilweiser Ersatz des niedriggekohlten Titankarbides, jedoch darf dessen Gehalt nicht unter 8% sinken. Es hat sich aber z. B. gezeigt, daß das niedriggekohlte Titankarbid in Verbindung mit den Karbiden der Chromgruppe und den Hilfsmetallen der Eisengruppe eine wesentliche Verbesserung der bekannten Schneidinetalle schon ergibt, wenn sein Gehalt bei etwa 8% liegt. Diese auch schon in kleinen Anteilen hervortretende Wirkung des niedriggekohlten Titankarbides erklärt sich aus seinem geringen spezifischen Gewicht und dem verhältnismäßig hohen Volumanteil gegenüber dem spezifisch schweren Wolframkarbid. Das niedriggekohlte Titankarbid ist demnach in den Legierungen nach vorliegender Erfindung auch dann noch als der grundlegend wichtige wirksame Bestandteil zu betrachten. wenn sein Gewichtsanteil in weitaus geringeren Prozentgehalten als alle übrigen Stoffe in Erscheinung tritt. '\'on den Karbiden der Chromgruppe haben sich Molybdänkarbid und Wolframkarbid besonders bewährt. Vorteilhaft werden entsprechend dem niedriggekohlten Titankarbid die kohlenstoffärmeren Karbide 1Zoz C mit etwa 6 0% Kohlenstoffgehalt und W2 C mit etwa 3 % Kohlenstoffgehalt gewählt.
  • Der technische Fortschritt bei der Verwendung von Titankarbid mit io bis 140/0 Kohlenstoff für Hartmetalle liegt in der Erkenntnis, daß dieses den Hartlegierungen eine bedeutend gesteigerte Härte verleiht und neben dieser hohen Härte die Zähigkeit der Schneidmetalle nicht so sehr vermindert, wie dies bei Verwendung von Titankarbid mit 2o% Kohlenstoff erfolgt. Diese Tatsache kann dadurch erklärt werden, daß die Kittmasse in den gesinterten Körpern, die aus den leichter schmelzenden Hilfsmetallen und aus weggelösten Karbidteilen besteht, durch die Aufnahme von weniger Kohlenstoff zäher wird.
  • Die verschiedenen Karbide werden zweckmäßig einzeln hergestellt und dann in entsprechenden Anteilen innigst gemischt. Das gewünschte Karbidgemisch läßt sich aber auch durch gemeinsame Kohlung aus dem Oxydgemisch herstellen, wobei aber die Kohlungstemperatur nur vorsichtig so weit gesteigert werden darf, etwa bis 16,5o°, dq,ß ein nur leicht gefritteter Pulverkuchen entsteht, damit einerseits ein Kornwachstum und anderseits die Bildung homogener Mischkarbide vermieden bleiben. Die Karbidmischung wird nach der innigen Vermahlung mit den pulverförmigen Hilfsmetallen zuFormkörpern gepreßt und anschließend einem Sinterungsvorgang unterworfen. Zum Schutz vor Aufkohlung während des Sinterungsprozesses werden die Formstücke zweckmäßig auf eine Wolframunterlage gelegt. Die Hilfsmetalle oder deren Legierungen können aber auch in geschmolzenem Zustand in den auf Rotglut erhitzten Karbidkörper eingetränkt werden.
  • Zum Gegenstand der Erfindung gehören z. B. nachstehende Ausführungsbeispiele:
    I II III
    85 0% Ti C (11,5 0,/o C) 46 0% Ti C (I I,5 °,'o C) 8 0/0 TiC (1r,5 0,/', C)
    7,5 % Ni 200/0 W C 70 0@o W C
    7,50o CC 200/0mC2C 120% Mo C
    14 0/0 Ni 10 0% Co.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Durch Sintern oder Sintern und Eintränken der Hilfsmetalle erzeugte harte Metallegierungen, gekennzeichnet durch die Verwendung folgender Ausgangsstoffe: a) 8 bis 95 °/a, vorzugsweise mehr als 2o 0/a T'itankarbid mit io bis 1q.0/0, vorzugsweise i 10/9 Kohlenstoffgehalt, b) 5 bis 30% eines oder mehrerer niedrigschmelzender Hilfsmetalle, und zwar Eisen, Kobalt oder Nickel, und c) o bis 87 % eines der harten Stoffe Vanadinkarbid, Tantalkarbid, Bor, Borkarbid; Zirkonkarbid, der Karbide von Metallen der Chromgruppe oder der Nitride der genannten Basiselemente, einzeln oder zu mehreren.
  2. 2. Hartmetallegierungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmetall eine Legierung aus 2 bis 711/o Beryllium, Rest Kobalt öder Nickel oder Kupfer oder Kupfer und Nickel verwendet ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erüeilungsr verfahren folgende; Druckschriften in Betracht gezogen worden: Schweizerische Patentschrift Nr. 156 813; britische Patentschriften Nr. 331 121, 360 709; Zeitschrift für anorganische Chemie, Bd. 144, 1925, S. 1701 und 188; Becker, Hochschmelzende Metalle und ihre Anwendung, 19.33, S. 18.
DEB159899D 1933-03-01 1933-03-01 Durch Sintern oder Sintern und Eintraenken der Hilfsmetalle erzeugte harte Metallegierungen Expired DE764510C (de)

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