DE848036C - Process and device for the production of the carbides of metals which can be used for hard metal alloys, in particular titanium, and of boron carbide - Google Patents

Process and device for the production of the carbides of metals which can be used for hard metal alloys, in particular titanium, and of boron carbide

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DE848036C
DE848036C DEP3102D DEP0003102D DE848036C DE 848036 C DE848036 C DE 848036C DE P3102 D DEP3102 D DE P3102D DE P0003102 D DEP0003102 D DE P0003102D DE 848036 C DE848036 C DE 848036C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Ceramic Products (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung der Carbide von für Hartmetall-Legierungen verwendbaren Metallen, insbesondere des Titans, und von Borcarbid I)ic I':rlillllllll@ bctril(t eile @erfahrcll zur Ilcr- strllullg der Carbide eillcrscits \-t111 für llartnlctall- Legierungen \er\\enclllarelt Metallen, insbesondere <ges "Titans. anllerersrits tles Bors durch Sintern ihrer ( )x\ (1e mittels Wllm 1, arbide der cl"\-er- lnetallc. \\ie W. Ta. Ti. \111. \\erden als Hart- B4 1't'I"@trlll'ILl't. l@ili"l"ai"1>111 ( B4 L) liegt auf der t@i'ell@t' i\\I@iIIC'll @lal"tilletallell n1111 @i111C'It1111;te@@1; cs handelt sich t1111 den ll:irtcstetl künstlich erzcu@@tcll Stoff. l#.s ist bekannt. Horcarl»d 1lei etwa 2400° C aus Boroxv(1 und Petrolkoks im elektrischen Wider- standsofen lnit eineng Reinheitsgrad von 751>is9o°/o zu erschmelzen. 1)ie Übrigen Carbide, z. B. \Volf- ranicarlid 1111ohitalliar-llill (TiC). \V"r<lerl ihtrch I.rllitzcll 'Irr Metalle oller der Oxvlle dieser Metalle ge\\mlnell. 1':s ist ferner bekannt, Ti ( )_, mit Kohle i11 Wasserstoeatmosphäre zu erhitzen, wolwi eine Aufkohlung aus der Gasphase über die im Ofen entstehenden Kohlenwasserstoffe stattfindet. Das Ti C entll;ilt nach Beendigung der IZcak21on his 2°'o ( Graphit und Oxyde. f >clngegellüller \\ i1"<1 erflllthlllgsgemü0 vor- I;eschiagen, dali die Carburierung mittels llolz- kohle Voll 0.2 bis o.6 mm Korllgrcilie bei einer Tein- Peratur von mindestens 24oo° C ohne -;clttttzgtts unter Verhinderung des Luftzutritts in clcti Car- burierungsraurn durchgeführt "vird. Zweckmäßig wird die Carburierung in einem diskontinuierlich odrrkmltimrierlich arlleitenclerl 0fenaggreg;tt mittels eines Tiegels durchgeführt, der his über seinen Deckel hinaus in von den abziehenden Reaktionsgasen durchstrichenem Kohlegrieß, Koks oder Graphit körniger Beschaffenheit eingebettet ist.Method and device for the production of the carbides of metals which can be used for hard metal alloys, in particular titanium, and of boron carbide I) ic I ': rlillllllll @ bctril (part @erfahrcll zur Ilcr- strllullg the carbide eillcrscits \ -t111 for llartnlctall- Alloys \ he \\ encompasses metals, in particular <ges "Titans. anllerersrits tles Bors by sintering their () x \ (1e by means of Wllm 1, arbide the cl "\ - er lnetallc. \\ ie W. Ta. Ti. \ 111. \\ earth as hard B4 1't'I "@ trlll'ILl't. L @ ili" l "ai"1> 111 (B4 L) is on the t @ i'ell @ t 'i \\ I @ iIIC'll @lal "tilletallell n1111 @ i111C'It1111; te @@ 1; cs is t1111 den ll: irtcstetl artificially erzcu @@ tcll Material. l # .s is known. Horcarl 'd 1lei about 2400 ° C Boroxv (1 and petroleum coke in the electrical resistance Free-standing oven with a degree of purity of 751> is 90 ° / o to melt. 1) the remaining carbides, e.g. B. \ Volf- ranicarlid 1111ohitalliar-llill (TiC). \ V "r <lerl ihtrch Irllitzcll 'Irr Metals or the Oxvlle of these metals ge \\ mlnell. 1 ': s is also known, Ti ( ) _, with coal i11 To heat a hydrogen atmosphere, wow one Carburization from the gas phase via that in the furnace resulting hydrocarbons takes place. That Ti C elapses after the end of the IZcak21on his 2 ° 'o (graphite and oxides. f> clngegellüller \\ i1 "<1 fulfilled I; eschiagen, dali carburizing by means of wood carbon full 0.2 to 6 mm coral size in a stone Temperature of at least 24oo ° C without -; clttttzgtts with the prevention of air ingress in the clcti car- burierungsraurn carried out "vird. Appropriate the carburization is done in a discontinuous manner or minimally limited furnace aggregate by means of carried out a crucible, which is embedded up to its lid in charcoal grit, coke or graphite of a granular nature which is smeared through by the withdrawing reaction gases.

Zur Durchführung des Verfahrens empfiehlt sich ein z. B. in einem Kohlerohrkurzschlußofen eingesetzter Doppeltiegel mit einem in Kohlegrieß, Koksgrieß, Graphitgrieß od. dgl. eingebetteten Doppeldeckel, der seitliche Offnungen für den Austritt der Reaktionsgase hat. Ein solcher Tiegel gestattet zwar den Austritt der Reakionsgase, verhindert jedoch das Eindringen von Sauerstoff in den Carhurierungsraum, insbesondere beint Abkühlen des Tiegels. Der durch Kontraktion des Gasvolumens angesaugte Sauerstoff, da ohne Schutzgas gearbeitet wird, gelangt nicht bis an die Tiegelfüllting und kann dort keine Reoxydation verursachen.To carry out the process, a z. B. in one Double crucible inserted into a coal tube short-circuit furnace with a Graphite grit od. The like. Embedded double cover, the side openings for the Has exit of the reaction gases. Such a crucible allows the exit of the Reaction gases, but prevents oxygen from entering the carburation room, especially when cooling the crucible. The one sucked in by contraction of the gas volume Oxygen, as no protective gas is used, does not get to the crucible filling and cannot cause reoxidation there.

Man erhält mit dein beschriebenen Verfahren ein Titancarbid mit mindestens 19% gebundenem Kohlenstoff hei liöclistens 0.4% freiem Kohlenstoff in Form 1-0n Graphit.The process described gives a titanium carbide with at least 19% bound carbon is called 0.4% free carbon in the form of 1-0n Graphite.

Die bekannten Wege, die zur Entstehung von Schwermetallcarbiden führen, sind erheblich zeitraubender, liegen im Energieverbrauch höher und erfordern durch Vorbereitung des zu sinternden Grobgutes kostspielige Maßnahmen wie Pressen, Vorsintern, erneuteVermahlung und Nachsinterung des so geschaffenen Endproduktes, das noch keinesfalls frei von Graphit und oxydischen Einschlüssen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es dagegen, in einem Arbeitsgang ein relativ reines Carbid zti erhalten, ohne Pressen iles l-,ohitiaterials und ohne Sclititzgas: Ausführungsbeispiele i. ioo Gewichtsteile Titanoxyd ("Ci O.,) und 81 Gew-ichtstelle körnige Holzkohle (- 45 Gewichtsteile Kohlenstoff (C) in horni von llolzkohle) mit einer Korngröße von o.2 his o,6111111 werden gründlich gemischt. Die Masse wird in einen "Tiegel eingebracht und fest eingedrückt. Der Tiegel wird geschlossen und in einen Kolilerolirkurzschlußofen oder in einen Iloclifretluenzofen nach vorheriger Aufheizung stuf 2;00e C eingesetzt. I)i:se Temperatur muß unbedingt gehalten tverden. Es entwickelt sich Koliletioxyd (CO), das aus dem Ofen austritt und zu CO, verbrennt. Nach Erlöschen der C OZ-Flamme ist die Reaktion beendet. plan kann auch innerhalb des Ofens eine Kühlzone vorsehen, um Oxydation zu vermeiden. I?s ergibt sich die stöchiometrische Menge an 1I,itancarbid finit mindestens 19% gebundenem Kohlenstoff und höchstens 0.40!o Graphit.The well-known ways that lead to the formation of heavy metal carbides, are considerably more time-consuming, have a higher energy consumption and require through Preparation of the coarse material to be sintered expensive measures such as pressing, pre-sintering, Renewed grinding and re-sintering of the end product created in this way, which by no means has yet is free of graphite and oxidic inclusions. The method according to the invention on the other hand, allows a relatively pure carbide to be obtained in one operation, without pressing iles l-, ohitiaterials and without slit gas: working examples i. 100 parts by weight of titanium oxide ("Ci O.,) and 81 parts by weight of granular charcoal (- 45 parts by weight of carbon (C) in horni of llolzkohle) with a grain size of o.2 to o, 6111111 are mixed thoroughly. The mass is placed in a "crucible and pressed in firmly. The crucible is closed and placed in a Kolilerolir short circuit oven or placed in an iloclinic retluence oven after prior heating at level 2; 00e C. I) This temperature must be maintained at all costs. Colil dioxide develops (CO) emerging from the furnace and burning to CO. After the COZ flame has gone out the reaction is over. plan can also provide a cooling zone inside the oven, to avoid oxidation. I? S gives the stoichiometric amount of 1I, itane carbide finite at least 19% bonded carbon and a maximum of 0.40! o graphite.

Die Carburierungszeit ist verhältnismäßig kurz und 1leträgt hei einem Einsatz. von ioo g Ti O., - 4; g C etwa 1,5 Minuten. Die Reaktion verläuft über die Gasphase, im Entstehungszustand Kohlenwasserstott, nach der Gleichung Ti0z+3C=TiC )-2C0.The carburization time is relatively short and slow Mission. of 100 g Ti O., -4; g C about 1.5 minutes. The reaction runs over the gas phase, in the formation state hydrocarbon, according to the equation Ti0z + 3C = TiC ) -2C0.

Der Temperaturbereich von 1200 bis 160o° C sollte schnell durchfahren werden, da die in Frage kommenden Metalle, z. B. Ti, Ta, W, V, Zr, hier leicht Nitrid bilden, wend der Luftzutritt nicht sorgfältig aufgeschlossen ist. Man erreicht dies durch vorherige Auflleizinig des Ofens.The temperature range from 1200 to 160o ° C should be driven through quickly because the metals in question, e.g. B. Ti, Ta, W, V, Zr, here slightly nitride when the air inlet is not carefully opened. One achieves this through previous exposure of the furnace.

2. ioo g entwässerte Borsäure bzw. Borglas (B,0,) und 84 g Kohlenstott (C) l)zw. entsprechend mehr Holzkohle in kürni@I cr Form werden wie vor behandelt. Man erhält nach der Gleichung 2 BZ O.; + 7 C - 13,C -]- 6C(_> die stöchiotnetrische -Menge Borcarbid (BIG). Wichtig ist die Korngr<ilie der Holzkohle zwischen o,21)iso,6mm, dadiesellolzkolilehöchsteReaktiotisfähigkeit hat. plan kann auch Zuckerkohle oder Tierkohle verwenden, wenn diese körnig ist; Ruß eignet sich wehren zu geringer Reaktionsfähigkeit dagegen nicht. Aschearine Holzkohle von Nadelholz verdient den Vorzug. Die Temperatur soll mindestens 2400° C betraget i; normal ist 260o= C. Die Carhurierungszeit liiitigt ab voni Reaktionsverlauf, vor allem vt»n l?insatz und voti der Ofengröße bzw. Ofenleistung, z. 13. Zoo k@V ausreichend für eine Ausbeute 1-0n t kg/li, im kontinuierlichen Verfahren.2. 100 g of dehydrated boric acid or boron glass (B, 0,) and 84 g of carbon (C) l) between. Correspondingly more charcoal in kürni @ I cr form are treated as before. According to equation 2 BZ O .; + 7 C - 13, C -] - 6C (_> the stoichiotetric amount of boron carbide (BIG). What is important is the grain size of the charcoal between 0.21) iso.6mm, since diesel wood colile has the highest reactivity. plan can also use sugar charcoal or animal charcoal if it is grainy; Soot is not a suitable defense against too low reactivity. Ashearine charcoal from softwood deserves preference. The temperature should be at least 2400 ° C i; normal is 260o = C. The carburation time ends from the course of the reaction, especially when the furnace is used and the furnace size or furnace output, e.g. 13. Zoo k @ V sufficient for a yield of 1-0n t kg / li, in the continuous process.

In der Zeichnung ist ein schematisches Ausführungsbeispiel der benutzten Einrichtung dargestellt.In the drawing is a schematic embodiment of the used Facility shown.

Ein Köhleröhrkurzschlußofen i, an dessen Stelle auch ein Ilochfretluenzofen treteil kann. enthält einen Carburierungsratim 2 zum Einsatz eitles Tiegels finit dem lletalloxvd und der Holzkohle. Der Carburierungsratini ist finit einem Deckel 3 verschlossen, der illit I)urchtrittsöffnungen 4 für Gien :\u stritt der IZeaktü)nsgase v(-rsclieii ist. 1 )er Deckel 3 ist als Doppeldeckel ausgel»ldet find weist über (teil Durclitritts<iFFntnigeil 4 eilte Hattbe 3 auf, die oben dicht ist und lediglich seitlicheDurchtrittsöffnungen 6 besitzt, durch die (lie 1>e1 4 austretenden Reaktionsgase entweichen können. Vber dein Doppeldeckel 4 bzw. 5 1)elindet sich ein Rautn 7, der zur Aufnahme von Kohlegrieß, Koksgrieß, körnigem Graphit od. dgl. bestimmt ist. Der Raun'; ist durch einen Deckel 8 al>gcschlossen, der ebenfalls mit Durchtrittsöffnungettversehen ist. Die im Carburierungsraum befindliche Charge wird durch die Kohlegrießfüllung gegen angesaugten Sauerstoff geschützt, die, obwohl ein Schutzgas nicht vorhanden ist, die Tiegelfüllung nicht erreicht, sondern vorher als Kohlenoxyd verbrennt.A Köhleröhr short-circuit furnace i, in its place also an Ilochfretluenzofen treteil can. contains a carburization rate in 2 for the use of vain crucible finite the lletalloxvd and the charcoal. The carburizing ratini is finite with a lid 3 closed, the illit I) passage openings 4 for Gien: \ u disputed the IZeaktü) nsgase v (-rsclieii ist. 1) The cover 3 is triggered as a double cover and is over (Teil Durclitritts <iFFntnigeil 4 hurried up Hattbe 3, which is tight above and only has lateral passage openings 6 through which (lie 1> e1 4 exiting reaction gases can escape. Over your double cover 4 or 5 1) there is a diamond 7, the to accommodate coal meal, coke meal, granular graphite or the like. Is intended. The murmur; is closed by a cover 8, which is also provided with a passage opening is. The charge in the carburization room is filled with the charcoal Protected against sucked in oxygen, which although a protective gas is not available is, the crucible is not filled, but burns beforehand as carbon oxide.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur flerstellutig der Carhide von für Hartmetall-1_egierungen verwendbarer Metallen. insbesondere des Titans, und von Borcarbid durch Sintern ihrer Oxvde mittels Kohle, dadurch gekenilzeicliiiet. daß die Carburierung mittels Holzkohle voll 0.2 1)1s 0.0111111 Korngröße bei einer "l'einperatur von mindestens 2400°C unter Verliinderutig des Lufteintritts in den Carhurierungsraum durchgeführt wird. PATENT CLAIMS: i. Process for the extensive carhide of metals that can be used for hard metal alloys. in particular of titanium, and of boron carbide, by sintering their oxides by means of carbon. that the carburization by means of charcoal is carried out fully 0.2 1) 1s 0.0111111 grain size at a temperature of at least 2400 ° C with reduced air entry into the carburization room. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Carburierung in einem Tiegel durchgeführt wird, der bis über seinen 1>eckel hinan: in von den abziehenden Reaktions- g@i:i-ii durch:trichenein Kohle- oder Koksgrieß bzw. Graphit in k(*iriiiger 1#orm eingebettet ist. 3. Einrichtung zur Durchführung des Ver- fahreiiIN iiacü :Xn,;l)rucli t oder 2. gekennzeichnet durch einen Tiegel. gegehenenfalls einen Doppel- tiegrl. mit einem in Kohle- oder Koksgrieß bzw.
Graphit in körniger Form eingebetteten Doppeldeckel, der mit seitlichen Öffnungen für den Austritt der Reaktionsgase versehen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift \r.672 352: USA.-Patentschriften Nr. 2 040 854, 2 123 i58.
2. The method according to claim i, characterized in that the carburization is carried out in a crucible that extends beyond his 1> back up: in from the withdrawing reaction g @ i: i-ii through: trichen a coal or coke meal or graphite is embedded in k (* iriiiger 1 # orm. 3. Facility for carrying out the fahreiiIN iiacü: Xn,; l) rucli t or 2. marked through a crucible. if necessary a double deeply with one in coal or coke grits or
Graphite in a granular form embedded double lid, which is provided with side openings for the exit of the reaction gases. Cited publications: German patent specification 672 352: USA patent specifications No. 2,040,854, 2,123,158.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3019084A (en) * 1954-03-05 1962-01-30 British Aluminum Company Ltd Production of refractory carbides, borides and the like

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2040854A (en) * 1934-07-09 1936-05-19 Titanium Alloy Mfg Co Titanium compound and method of making same
US2123158A (en) * 1935-11-21 1938-07-05 Norton Co Electric furnace structure for making abrasive metal carbides
DE672552C (en) * 1932-11-22 1939-03-04 Norton Co Process for the production of almost graphite-free boron carbide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE672552C (en) * 1932-11-22 1939-03-04 Norton Co Process for the production of almost graphite-free boron carbide
US2040854A (en) * 1934-07-09 1936-05-19 Titanium Alloy Mfg Co Titanium compound and method of making same
US2123158A (en) * 1935-11-21 1938-07-05 Norton Co Electric furnace structure for making abrasive metal carbides

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3019084A (en) * 1954-03-05 1962-01-30 British Aluminum Company Ltd Production of refractory carbides, borides and the like

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