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.