DE935178C

DE935178C - Hartkoerper

Info

Publication number: DE935178C
Application number: DEW1989D
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Phil Dr Mont H Skaupy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-06-30
Filing date: 1940-06-30
Publication date: 1955-11-10

Description

Hartkörper

rung mit einem an der Luft beständigen -Metall. z. B. Kupfer oder Eisen oder -\Nickel, als Binde-Tnetall verwandt «-erden. Andere Metalle wie Titan können sowohl in reinem Zustand als auch legiert z. B. mit -Metallen der Eisengruppe, insbesondere -Nickel und Kobalt, das Bindemittel bilden.
Man hat zwar vorgeschlagen, als Bindemetall für Aluminiumoxyd Eisen zu verwenden, das kleine Zusätze von Aluminiumoxyd Verschleißfestigkeit des Eisens erhöhenden -Metallen, wie Chrom, Titan, Kobalt oder Nickel, enthält. Demgegenüber werden erfinrdunbsgeinäß Metalle wie Titan, Chrom nicht zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit, sondern ihrer Reaktionsfähigkeit wegen verwendet und aus diesem Grunde in größerer -Menge als bei den vorbekannten Legierungen, in denen die Höhe des Zusatzes 5% nicht überschreiten soll; denn die erfindungsgemäßen reaktionsfähigen Metalle vermögen infolge ihrer Reaktionsfähigkeit die Hartstoffe gut zu benetzen und dadurch einen festen Zusammenhalt des aus hartem Stoff und Bindemetallen durch Sintern unterhalb oder oberhalb des Schmelzpunktes des letzteren erzeugten Hartkörpers zu gewährleisten, wenn sie in genügender Menge vorhanden sind. Diese Menge hängt von der Natur des Metalls ab. Durch die Verwendung solcher reaktionsfähiger Metalle bzw. Legierungen als Bindemetall wird etwas Ähnliches erreicht wie bei dem bekannten Wolframcarbid und Kobalt-Hartmetallen durch die Verwendung des Kobalts als Bindemetall, das bekanntlich bei der S.intertemperatur mit der Oberfläche des Wolframearbids reagiert. Bei den erfindungsgemäß angewandten Oxyden bzw. Carbiden hat man bisher geeignete reaktionsfähige Bindemetalle nicht verwandt oder bei so tiefen Temperaturen, daß ihre Reaktionsfähigkeit nicht genügend in Wirkung treten konnte.
Während bei Alkalimetallen und Erdalkalimetallen bereits ,ein Vomhundertsatz von 50/0, im Hilfsmetall genügt, werden bei Metallen wie Titan Mengen von mehr als io% erfordert. Eine Legierung z. B. von 40% Titan und 60% Nickel benetzt Aluminiumoxydkörper so gut, daß man diese mit dem geschmolzenen Metall überziehen kann.
Wie schon erwähnt, kann die Sinterung oberhalb oder unterhalb des Schmelzpunktes des Bindemetalls durchgeführt werden. Bei höherschmelzenden Bindemetallen oder Bindemetallegierungen, d. h. solchen, die etwa über 1200° schmelzen, genügt es, wenn unterhalb des Schmelzpunktes des Bindemetalls gesintert wird, weil bei den höheren Temperaturen die Adhäsionskräfte schon genügend in Wirksamkeit treten. Anders liegt es bei leicht schmelzbaren Bindemetallen, wie Aluminium. Hier genügen Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes nicht, eine genügende Sinterung herbeizuführen, und dies um so weniger, als die Oxydschichten des Aluminiums die Schwierigkeiten der Sinterung noch erhöhen. Hier muß man oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums -sintern, und zwar über iooo°, damit eine Benetzung und eine oberflächliche Reaktion zwischen Hartstoff und Bindemetall eintreten kann, im Gegensatz zu vorbekannten Produkten dieser Art, bei denen z. B. Aluminium in Staubform verwendet und die Erwärmung nur bis zum Sintern der Metallteile getrieben wurde. Man hat zwar auch schon aus Aluminiumschmelze verhältnismäßig harte kristallinische Körper, wie Eisenzink, Eisensilizid, Silizium od. dgl., auskristallisieren lassen, doch handelt es sich hier nicht um Hartstoffe im Sinne der Technik. Die Verhältnisse liegen hier insofern grundsätzlich anders, als eine Benetzung auf Grund einer Reaktionsfähigkeit zwischen Metall und Hartstoff gar nicht erfordert wird, da ja die Hartstoffe beim Ausscheiden aus der Schmelze von vornherein benetzt sind.
Die Härte des Hartbestandteils läßt sich steigern, wenn man statt einfacher Stoffe Mischkristalle verwendet, z. B. aus Aluminiumoxyd und Chromoxyd, wobei man von letzterem vorzugsweise weniger als 50% verwenden wird. Zu ihrer Herstellung kann man die innig gemischten Oxyde bei Temperaturen von 150o° und darüber glühen, wobei sich diegrüne Farbe in ein Rubinrot verwandelt. Man kann auch gemischte Lösungen von Aluminium- und Chromsalzen in Ammoniak gießen, die entstehenden Hydroxyde glühen.
Man kann auch Mischkristalle herstellen, deren zweiter Bestandteil relativ leicht reduzierbar ist, z. B. Aluminiumoxyd und Eisenoxyd. Werden solche Mischkristalle vor der Zugabe des Bindemetalls oder durch das Bindemetall anreduziert, so verbessert dies die Haftung des Bindemetalls noch mehr, da die Oberfläche der Mischkristallkörper dann metallischen Charakter trägt.
Hartkörper nach der Erfindung können auch Zusätze harter metallischer Carbide, Silizide u. dgl., zum Beispiel W olfram-Carbid, Tit.ancarbid, enthalten. Das Sintern des erfindungsgemäßen Hartkörpers kann zweckmäßig auch unter gleichzeitiger Anwendung äußeren Druckes erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern aus Oxyden, nämlich Aluminiumoxyd, Chromoxyd, Berylliumoxyd, oder harten nichtmetallischen Carbiden, nämlich Borcarbid, Siliziumcarbid, mit einem vorzugsweise in geringerer Menge vorhandenen Bindemetall, dadurch gekennzeichnet, daß diese harten Verbindungen unter Verwendung von bei der Sintertemperatur mit deren Oberfläche reaktionsfähigen Stoffen, wie Alkal.imetallen, Erdalkahmetallen, Erdmetallen, soweit sie luftbeständig sind, andernfalls deren luftbeständigen Legierungen, insbesondere aber den Metallen Titan, Zirkon, Niob bzw. deren Legierungen, bei Temperaturen oberhalb 100o°, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck, gesintert werden.
2. Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Oxyde bzw. Carbide mit einem Bindemetall aus einer Legierung von mindestens io% Titan und/oder Zirkon mit Metallen der Eisengruppe, vorzugsweise Nickel oder Kobalt, gesintert werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 639 257, 687 397, 687 398, 748 036; österreichische Patentschriften Nr. 157 679, 135 324; schweizerische Patentschrift Nr. 121 603; USA.-Patentschrift Nr. 1 973 422; S k a u p y, »Metallkeramik«, 1930, S. 52 bis 54; Becker, »Hochschmelzende Hartstoffe«, 1923, S. 92 und 93, S. 61; Kieffer-Schwarzkopf, »Hartstoffe und Hartmetalle«, 1953, S. 686, 689; Chemisches Centralblatt, 1940, I. S. 3318.