DE901243C

DE901243C - Sinterwerkstoff hoher Haerte

Info

Publication number: DE901243C
Application number: DED1099D
Authority: DE
Inventors: Ing Sebastian Heiss; Dr Phil Nat Richard Kieffer
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1943-01-29
Filing date: 1943-01-29
Publication date: 1954-01-07

Description

Sinterwerkstoff hoher Härte Es ist bekannt, daß Borkarbid eine außerordentlich hohe Härte besitzt, und es ist daher auch schon verschiedentlich vorgeschlagen worden Borkarbid entweder für sich allein oder in Verbindün,g mit anderen Stoffen, beispielsweise Legierungen, als Hartstoff zu benutzen. So ist es z. B. bekannt, Borkarbid in geringer oder auch überwiegender Menge solchen Sin.terkörpern einzuverleiben, die aus Karbiden hochschmelzender Metalle und Hilfsmetallen bestehen. Solche borkarbid haltigen Hartmetalle haben sich aber in der Praxis nicht eingeführt, obwohl sie außerordentlich ihohe Härte besitzen, und :der Grund ist! offenbar darin zu suchen, daß die Körper infolge ihrer hohen Härte verhältnismäßig spröde sind.
Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit Sinterwerkstoffen auf der Borkarbidgrundlage, die trotz ihrer hohen Härte den oben bezeichneten Nachteil nicht aufweisen und Stoffe enthalten, die bisher in Verbindung mit Borkarbid keine Verwendung .gefunden haben. Der Sinterwerkstoff, der sich durch seine hohe Härte auszeichnet, enthält gemäß der Erfindung 5o bis 97°/a Borkarbid, und der Rest besteht aus einem oder mehreren hochschmelzenden Metall- bzw. Metalloidoxyden, wie z. B. Aluminiumoxyd, Sil.iziumoxyd, Boroxyd, Magnesiumoxyd, Zirkonoxyd und Titanoxyd. Die Legierung kann ferner Mullit oder Sil,limanit enthalten. Mullit ist ein Aluminiumsilikat von der Formel 3 A1203 * 2 S'02. Sillimanit ist ebenfalls ein Aluminiumsilikat, jedoch von der Formel S i 04A1 (Ale).
ZurHerstellung dieser Körper wird so verfahren, daß die pulverförmigen. Ausgangswerkstoffe innig gemischt und zu Formkörpern in der Kälte ,gepreßt werden. Die so gepreßten Körper werden bei 2ooo° und mehr unter Druck gesintert. Der Sinterdruck beträgt zweckmäßi,gerweise roo bis 5oo kg/Cm2. Es kann auch so vorgegangen werden"daß die Pulvermischung unmittelbar in die Drucksi.nterform eingefüllt wird und, die Formgebung ausschließlich bei der Druoksinterung erfolgt. Durch beide Verfahren werden Formkörper hergestellt, die einen metallischen Bruch aufweisen und; vollkommen dicht sind. Die Körper besitzen eine außerordentlich -hohe Härte, die @g;4 bis 98 Rockweh A beträgt. Die Härte der Körper ist so groß, daß bei der Rockwell-Härteprüfung eine ungewöhnliche Zerstörung der Diamanten des Prüfgerätes beobachtet wird. Die Härte des neuen Werkstoffes scheint daher, der des Diamanten sehr nahe :zu kommen.
Infolge der außerordentlich hohen Härte ist der Werkstoff für diie Herstellung solcher Formkörper geeignet, die einem hohen Verschleiß unterworfen sind. Insbesondere sind zunennen Führungsbüchsen und Sandstrahldüsen. Auch Ziehsteine und; Spritzdüsen zum Ummanteln von Schwei.ßdrähtenkönnen aus, diesem Werkstoff hergestellt werden. Er kann ferner dort eingesetzt werden, wo bisher für.Zer. spanunwgsyorgänge Diamanten benutzt -,vorden sind. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Abrichtwerkzeuge für die Bearbeitung von SchleifscUl@eMa. Der Werkstoff eignet sich des weiteren in hervorragendem Maße zur Herstellung von Schleifwerkzeugen in jeder Form, wie belspielaweise von Schleifsteinen, Sdhleifräddhen, Schleifstiften u. d:gl.
Die Härte läßt sich, den einzelnen Verwendungszwecken anpassen,; im allgemeinen kann gesagt werden., "daß ,die Härte um so höher ist, je höher der Borkarbidgetalt gewählt wird. Die Härte hängt jedoch auch teilweise davon ab, welche Oxyde benutzt werden.
Besonders bewährt hat sich ein Werkstoff mit 8o %9 Bonkarbid und 2o % Aluminiumoxyd für die Herstellung von rädchenförmigen Abrichtwerkzeugen. Ein Werkstoff mit 6o 0/a Borkarbi-d@, 3 0/0, Boroxyd, 25% Zirkonoxyd und i2% Siliziumoxyd zeigt ebenfalls eine außerordentlich hohe Härte und kann vorwiegend für Abrichtwerkzeuge und FührungsbücJhsen benutzt werden. Eia Werkstoff mit go 0/a Bonkarbid. und 1o 0/9 Mullift bat sich geeignet erwiesen als Werkstoff für Sandstrahldüsen, Es ist bereits angeführt worden, daß der neuartige Werkstoff sich zur Herstellung von Schleifwerkzeugen aller Art eignet. Die Schleifwerkzeuge können hierbei unmittelbar als Formkörper aus dem- @hoc(hborkarhi,dhaltigen @i.nterwerkstoff hergestellt werden. Es hat sieh aber auch als, besonders zweckmäßig erwiesen, den Werkstoff als Schleifkorn zu benutzen. Zu diesem Zweck wird ein Si:nterwerkstoff der oben gekennzeichneten Art, z. B. in der Zusammensetzung 99% Borkarb.id und zo°/o Mullft, nach dem Sintern gepulvert und auf eine geeignete Körnung gebracht, die bei etwa o,or, bis 3 mm liegt. Der gekörnte Werkstoff wird in eine beliebige Trägermasse eingebettet. Solche Trägermassen sind an sich bereits bekannt. Es handelt sich, .dabei um Hartmetall, Legierungen, Eisen, Kunstharz oder auch keramische Massen., wie porzellanähnliche Stoffe od.,dgl. Bei der Herstellung der Formkörper wird so verfahren, daß -der S.interwerkstoff geeigneter Körnung mit dem pulverförmigen Ausgangswerkstoff für dne Trägermasse gleichmäßig vermischt wird. Der so erzeugte Körper wird durch Sintern in, die gewünschte Farm gebracht, wobei eine DrucJkanwendung während des Sinterns im allgemeinen zweckmäßig ist.
Das, Hartmetall für die Trägermasse kann aus Karbiden hochschmelzender Metalle, wie Wolframkarb.id, Titankarb.id Molybdänkarbnd usw., und einem niedrigscbmelzenden Hilfsmetall bestehen. Als Metallegierungen sind unter anderengeeignet: Eisenlegierungen mit 7'0% Eisen, 3o% Nickel; Nickellegierungen mit, 7y 0/nNickel, 25 % Molybdän; Wolframlegierungen mit 8o bis go% Wolfram, Rest Kupfer-Nickel. Bei der Verwendung von Eisen als Trägermasse kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß ein porös gesintertes Eisenskelett hergestellt wird, in dem hoohborkarbi,dhalti;ge Sinterkörner eingelagert sind. Das Eisenskelett wird sodann ,durch Ei.nseigern eines geeigneten Metalls oder einer geeigneten Legierung ver-,dichtet: Als Trägermasse kommen außerdem alle Werkstoffe in. Frage, die bei, der Herstellung von Schleifscheiben üblicherweise verwendet werden, wie Kunstharz oder keramische Massen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Sinterwerkstoff hoher Härte, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 5o bis 97% Borkarbi-d und Rest eines oder mehrerer hochschmelzender Oxyde, Wie Aluminiiumoxyd, S ilizi,umoxyd, Boroxyd,Magnes,iumoxyd;Zirkon@ oxyd, Titanoxyd, oder der Silikate Mullft und Sillimanit.
2. Sinterwerkstoff, :gekennzeichnet durch einen Gehalt von 8o0/9 Bonkarbid und' 2o0/9 Aluminiumoxyd.
3. Sinterwerkstoff,:gek ennzeichnetdurdh.einen, Gehalt von 69°/o Bonkarbid, 3 % Bonoxyd, 2,5% Zirkonoxyd und 120/a Siliziumoxyd. q..
Sinterwerkstoff nach Anspruch z, gekennzeichnet durch einen Gehalt von go% Borkarbid und ro 0% Mullft.
5. Verwendung dien Sinterwerkstoffe nach Anspruch z bis 3 oder q., in zerkleinerter Form eingelagert im eine gesinterte Trägermasse aus Hartmetall, Legierungen, Eisen, keramischen Massen od. @dgl. sowie aus Kunstharz als Werkstöff für Sdhleifsaheiben und Abrichtwerkzeuge. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 504 48q., 588 911.