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Verfahren zum Aufbringen von Metallen, insbesondere Lotlegierungen,
auf Hartmetalle Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen
von leichtschmelzenden Metallen oder Metallegierungen und insbesondere silberhaltige
Lotlegierungen auf geformte Hartmetalle, das vor allem zum Verlöten von Hartmetallen
miteinander oder mit anderen Werkstoffen, insbesondere Trägerkörpern für Schneidwerkzeuge,
mit Erfolg herangezogen werden kann.
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Die Verbindung von Hartmetallen miteinander und darüber hinaus das
Auflöten solcher Hartmetalle auf Stahlträger unter Verwendung von verhältnismäßig
niedrigschmelzenden Loten stellt eine in der Technik häufig vorkommende Aufgabe
dar, die bisher in der Mehrzahl der Fälle nicht befriedigend gelöst ist. Die Verwendung
von Kupfer als Bindemetall ist nicht bei allen Hartmetallsorten möglich, während
die Benutzung bekannter Lote, insbesondere Silberlote, bisher stets dadurch erschwert
wurde, daß die Lotlegierungen die Hartmetalloberfiäche entweder gar nicht oder nur
unvollkommen benetzen. Derartige Lötungen weisen, wenn sie überhaupt zu einer Verbindung
zwischen dem Hartmetall und der Unterlage führen, keine genügend hohe Scherfestigkeit
auf, die die Voraussetzung für eine feste Verbindung, beispielsweise bei einem Schneidwerkzeug
bildet.
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Es wurde gefunden, daß man geschmolzene Metalle mit vorteilhaft niedrigem
Schmelzpunkt, insbesondere Lotlegierungen, auf Hartmetalle aufbringen kann,
wenn
die zu überziehenden Hartmetallformkörper vorher einer Glühbehandlung in feuchtem
Wasserstoff, vorteilhaft auf mindestens einem Viertel der absoluten Schmelztemperatur
des Hartmetalls, unterworfen sind. Als besonders geeignet für das Verfahren gemäß
der Erfindung haben sich Hartmetalle, auf Carbidbasis erwiesen, die auf dem Schmelz-,
insbesondere dem Sinterweg hergestellt sind. Die Glühbehandlung derartiger Hartmetallformkörper
erfolgt gemäß der Erfindung zweckmäßig bei Temperaturen zwischen 85o und i2oo°C.
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Die Dauer der Glühbehandlung richtet sich im wesentlichen nach der
Temperatur und kann beispielsweise, sofern die Glühung im Temperaturbereich zwischen
1050 und ii5o'C durchgeführt wird, etwa io bis 3o Minuten betragen. Es hat sich
gezeigt, daß man bei Hartmetallen auf Carbidbasis mit Glühtemperaturen zwischen
105o und 1150°C besonders günstige Ergebnisse im Sinne einer hervorragenden Benetzbarkeit
der Hartmetallkörper durch geschmolzene Metalle erzielt.
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In ähnlicher Weise kann das Verfahren auch auf andere Hartmetalle,
z. B. mit einem Gehalt an Nitriden, angewendet werden.
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Die erfindungsgemäße Glühung kann unabhängig von der Herstellung der
Hartmetallformkörper vorgenommen oder nach einer vorteilhaften Ausführungsform mit
dem Sinterprozeß verknüpft werden. Im allgemeinen werden bekanntlich die Hartmetallkompositionen,
bestehend aus Hartkörpern und Bindemetallen in Pulverform, durch Pressen verformt,
vorgesintert und anschließend durch Hochsinterung, z. B. auf etwa 1400'C und darüber
verfestigt. Wegen der Empfindlichkeit der Hartstoffpulver gegen Oxydation erfolgt
die Sinterung entweder in sorgfältig getrocknetem Schutzgas oder auch im Hochvakuum.
In beiden Fällen macht es keine Schwierigkeiten, nach dem Hochsintern während der
Abkühlung in einem Temperaturbereich zwischen 950 und i2oo'C die gesinterten
Formkörper mit feuchtem Wasserstoff gemäß der Erfindung zu behandeln. Naturgemäß
dürfen Hartmetallformkörper, die mit schmelzflüssigen Metallen überzogen werden
sollen, nach dem Glühen auf den zu überziehenden Flächen keiner mechanischen Bearbeitung,
z. B. durch Schleifen, mehr unterzogen werden.
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Das Verfahren der Erfindung hat besonders Bedeutung für das Auflöten
von Hartmetallplättchen auf Stahlträger zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, wie
Drehmeißel oder hartmetallbestückte Bohrer, kann aber auch für alle anderen Zwecke,
bei denen die Verbindung von Hartmetallen untereinander oder mit anderen Werkstoffen
erforderlich ist, herangezogen werden.
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Die Erfindung wird gerade für den speziellen Zweck der Autlötung verschieden
zusammengesetzter Hartmetalle auf Stahlträger mit Hilfe von gängigen Silberlotlegierungen
im folgenden durch einige Beispiele weiterhin erläutert Beispiel i Hartmetall i,
bestehend aus 7o °/o Wolframcarbid, 21 % Titancarbid und Tantalcarbid, 9
°/o Kobalt. Das Lot LAg 45 nach Din-Normblatt 1734 läßt sich hierauf nicht aufbringen,
da es kugelt und nicht benetzt. Das Lot LAg 49 benetzt ein solches Hartmetall zwar
schwach, verläuft aber nicht ausreichend für eine sichere Lötung. Wird ein Formkörper
aus dem Hartmetall i jedoch in feuchtem Wasserstoff bei i ioo'C 1/2 Stunde geglüht,
so verschießt das Lot LAg 49 sofort und bedeckt gleichmäßig und festhaftend die
gesamte Oberfläche des Hartmetallkörpers.
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Beispiel 2 Hartmetall 2, bestehend aus 77,2 °/o Wolframcarbid, 17,1
% Titancarbid, 5,7 °/o Kobalt.
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Das unbehandelte Hartmetall läßt sich von dem Lot LAg 45 nicht benetzen.
Das Lot kugelt in ähnlicher Weise, wie im Beispiel s beschrieben. Auch ein fluoridhaltiges
Borax-Flußmittel benetzt kaum.
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Nach Glühung unter den im Beispiel i genannten Bedingungen läßt sich
das Hartmetall durch Flußmittel auf Basis Borax außerordentlich gut benetzen. Eine
befriedigende Benetzung läßt sich auch erreichen mit dem Lot LAg 45, wenn man die
Benetzung durch Verreiben mit einem Chromnickeldraht unterstützt. Das Lot LAg 49
benetzt unmittelbar ohne Verreiben und ergibt einen gleichmäßigen Oberflächenüberzug.
Beispiel 3 Hartmetall 3, bestehend aus 70,5 % Wolframcarbid, 24 °/o Titancarbid,
5,5 °/o Kobalt.
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Die Lote LAg 45 und LAg 49 benetzen unbehandeltes Hartmetall 3 bestenfalls
auf der Unterseite des Schmelztropfens. Nach der Behandlung mit feuchtem Wasserstoff
erfolgt eine ausgezeichnete Benetzung durch Flußmittel ebenso wie durch die Lote;
das Lot LAg 45 muß etwa 5o bis 8o' über die Arbeitstemperatur erhitzt werden.
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Beispiel q.
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Hartmetall q., bestehend aus 96 °/o Wolframcarbid, q. °/o Kobalt.
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Unbehandeltes Hartmetall q. wird von Silberloten, z. B. LAg 45 oder
LAg 49, fast gar nicht benetzt. Wird ein Formkörper aus diesem Hartmetall jedoch
nur io Minuten bei etwa io5o'C in feuchtem Wasserstoff geglüht, so verlaufen alle
Lote auf der Hartmetalloberfläche wie auf Kupfer, Nickel, Messing, Stählen oder
ähnlichen Metallegierungen.
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Die erhebliche Verbesserung der Benetzbarkeit ist bei allen Hartmetallsorten
festzustellen, auch bei denjenigen, die infolge ihres hohen Kobaltgehaltes schon
im unbehandelten Zustand eine gewisse Benetzbarkeit aufweisen. Ein weiterer Vorteil
des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht in der sehr wesentlichen Erhöhung der
Scherfestigkeit der Lötungen.
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Auch ergibt sich aus den Beispielen, daß die Vorbehandlung von mit
Metallen zu überziehenden Hartmetallen durch Glühen in feuchtem Wasserstoff solche
Hartmetallkompositionen ebenfalls einwandfrei benetzbar macht, deren Oberfläche
im unbehandelten Zustand schmelzflüssige Metalle und Legierungen überhaupt nicht
annehmen.
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Obwohl nach den bisherigen Erfahrungen der Ausschluß auch von Spuren
Feuchtigkeit bei der
Sinterung von Hartmetallen als unabdingbare
Voraussetzung für die Gewinnung eines einwandfreien Produktes gilt, hat sich überraschenderweise
gezeigt, daß die erfindungsgemäße Behandlung von fertig gesintertenHartmetallformkörpern
infeuchtemWasserstoff bei Temperaturen zwischen 95o und r2oo°C auf die mechanischen
Eigenschaften, insbesondere auf das Schneideverhalten der Hartmetallwerkstoffe,
keinerlei nachteiligen Einfluß ausübt.