EP0689617A1 - Cermet und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Cermet und verfahren zu seiner herstellung

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EP0689617A1
EP0689617A1 EP94904953A EP94904953A EP0689617A1 EP 0689617 A1 EP0689617 A1 EP 0689617A1 EP 94904953 A EP94904953 A EP 94904953A EP 94904953 A EP94904953 A EP 94904953A EP 0689617 A1 EP0689617 A1 EP 0689617A1
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EP
European Patent Office
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mass
cermet
phase
powder
weight
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EP94904953A
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EP0689617B1 (de
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Hans Kolaska
Klaus Dreyer
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Widia GmbH
Original Assignee
Widia GmbH
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a cermet with 95 to 75% by mass of hard material phase, the remainder being cobalt and nickel.
  • the invention further relates to a process for the production of such a cermet by grinding a carbide, nitride and / or carbonitride of titanium and tungsten and possibly further elements of the IVa to Vla group of the periodic table and a binding metal, such as Mixture containing cobalt and / or nickel, which is then pressed and sintered.
  • Cermets consisting of 25 to 50% by weight of titanium nitride, 10 to 30% by weight of titanium carbide, 5 to 25% by weight of tantalum carbide, niobium carbide and / or zirconium carbide, 10 to 25% by weight of tungsten carbide and 7.5 to 25% by weight of cobalt and / or nickel binder and optionally 0.01 to 1% by weight of aluminum added to the binder, and a process for the production of cermet are known from DE 34 18 403 C2.
  • a molding is pressed and this molding is sintered above 1400 ° C. under a nitrogen atmosphere with a pressure between 0.13 and 133 mbar.
  • a cermet composition was proposed in US Pat. No. 4,778,521, which consists of 20 to 92% by weight of titanium carbonitride, 5 to 50% by weight of tungsten carbide and 3 to 30% by weight of a binder and has a three-phase grain boundary microstructure which comprises a core phase which is rich in titanium carbonitride, an intermediate phase which is rich in tungsten carbide and which frames the said core phase and an outer phase made of titanium / tungsten carbonitride as the envelope of the aforementioned intermediate phase .
  • the titanium carbonitride powder, tungsten carbide and nickel are mixed and, as mentioned above, further treated.
  • EP 0 270 509 B1 proposes, in order to improve the mechanical properties and in particular to improve the strength against plastic deformation, to heat a mixture of powders of TiC and (Ta, Nb) C and / or TaC after mixing and the mixture which forms after cooling crush solid solution into a powder.
  • This powder to the Periodic Table and a binder mixed with carbides and nitrides or carbonitrides of metals of the IV to VI group, pressed and Gesin ⁇ be tert.
  • the thus created body has a carbonitride as a two-phase mixture with a low nitrogen, but, the metal component of Group VI and nitrogen-rich rich titanium and tantalum rich phase and ei ⁇ ner second phase.
  • the first phase forms the core and is surrounded by the second phase as an edge zone, which likewise forms the main interface with the binder metal alloy.
  • the first (core) phase has a carbonitride which is low in titanium and nitrogen
  • the second phase surrounding the core consists of carbonitrides which are rich in titanium and Are nitrogen.
  • titanium nitride or titanium carbonitride is mixed, precompressed and sintered with a carbonate of tungsten or titanium and possibly one or more elements from the IVa to Vla group of the periodic table.
  • a cermet LE is according to EP 0417333 Al for preparing Government initially a first powder for forming a core structural ⁇ structure of carbides and carbonitrides which contain titanium nitride as well as a second powder to form a boundary zone from Titanni ⁇ , tantalum and tungsten carbide as well as a third powder made of a binding metal, such as cobalt and nickel, whose entire mixture is pre-pressed and sintered.
  • a binding metal such as cobalt and nickel
  • EP 0 406 201 AI describes a carbonitride alloy with at least 80% by volume of hard materials, which form duplex structures from the core and edge zones and which make up 10 to 80% by volume of the entire hard material phase.
  • the carbonitride metals are selected from groups IVa to Via of the periodic table.
  • DE 40 00 937 A1 describes a process for the production of cermet, in which powdery titanium carbonitride is used, in addition to the binder mixed carbides of the elements tan tal, niobium, tungsten or tantalum and tungsten or titanium, tantalum and tungsten be added.
  • the titanium carbonitride can also be partially mixed with zirconium as the starting material.
  • the microstructure is uniformly fine-grained and essentially has a cubic NaCl crystal structure (bi structure) with a uniformly distributed binder metal phase.
  • the hard material particles can contain a core composition of (Ti, W, Ta and / or Nb) C with 43 to 53% by mass of titanium, 35 to 50% by mass of tungsten, 4 to 8% by mass of tantalum and / or niobium are present, the edge zone corresponding to the aforementioned composition. This means that the interfaces of all hard material particles have the same prescribed composition with respect to the binding phase.
  • the hard material phase exclusively has a cubic bicrystal structure and has an average grain diameter of ⁇ 1.5 ⁇ m with a uniform distribution of the binder metal phase.
  • the cermet alloy can additionally (in mass%) contain 0 to 12 molybdenum, 0 to 5 vanadium, 0 to 2 chromium and / or 0 to 2 aluminum.
  • Wei ⁇ terhin preferably the nitrogen content is chosen relative to the sum of carbon and nitrogen between 0.2 and 0.8.
  • tungsten in the binder metal phase preferably wesent ⁇ Lich larger amounts of tungsten are to remain as a dissolved titanium, in which the tungsten can be partly replaced by molybdenum, vanadium, chromium or aluminum ⁇ minium.
  • this mixed carbide 20 to 50 mass% TiC, 20 to 40 mass% WC and 20 contains up to 40% by mass of TaC, where up to 70% by mass of Ta can be replaced by Nb,
  • TiA ⁇ C, molybdenum and / or molybdenum carbide, chromium and / or chromium carbide and / or vanadium carbide can contain up to 5 masses - in the starting mixture.
  • La, b each SEM micrographs of a cermet, made from Ti (C, N), (Ti, W) C, (Ti, W, Ta, Nb) C, Ni and Co powder (Magnification of 3000: 1 (Fig. Lb) and 5000: 1 (Fig. La)), alloy A,
  • FIGS. La or 2a A respective comparison of FIGS. La or 2a with 3a or 1b or 2b with 3b reveals that the cermet alloy according to the invention is significantly more fine-grained than the alloys known according to the prior art and only particles with a dark core or particles with homogeneous composition ent.
  • backscattered electrons are used for image generation, i.e. dark-colored structural components have a low density and are therefore Ti-rich, light-gray structural components have a higher density and are therefore W and Ta-rich.
  • the binding phase appears almost white.
  • the cermet of alloy C according to the invention is used as a material for a cutting insert of the geometry SPGN 120308 with a cutting edge rounding between 30 to 50 ⁇ m and has been compared with corresponding indexable inserts of the same geometry made of alloys A and B. The results can be found in the following table
  • Comparative cermet (Leg. A) Comparative cermet (Leg. B) Cermet according to the invention (Leg. C) 2. Bolt turning test with feed increase

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Description

Beschreibung
Cermet und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Cermet mit 95 bis 75 Massen-% Hartstoffphase, Rest Binder aus Cobalt und Nickel. Die Erfin¬ dung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines sol¬ chen Cermets durch Mahlen einer Carbide, Nitride und/oder Car- bonitride des Titans und Wolframs und ggf. weitere Elemente der IVa- bis Vla-Gruppe des Periodensystems sowie ein Bindemetall, wie Cobalt und/oder Nickel enthaltenden Mischung, die anschließend gepreßt und gesintert wird.
Cermets, bestehend aus 25 bis 50 Gew.-% Titannitrid, 10 bis 30 Gew.-% Titancarbid, 5 bis 25 Gew.-% Tantalcarbid, Niobcarbid und/oder Zirkoniumcarbid, 10 bis 25 Gew.-% Wolframcarbid und 7,5 bis 25 Gew.-% Bindemittel aus Cobalt und/oder Nickel sowie ggf. dem Binder zugegebenen 0,01 bis 1 Gew.-% Aluminium, sowie ein Verfahren zu der Cermet-Herstellung sind aus der DE 34 18 403 C2 bekannt. Bei dem angesprochenen Verfahren wird ausgehend von einem Pulvergemisch der vorgenannten Zusammenset¬ zung ein Formung vorgepreßt und dieser Formung über 1400°C unter einer Stickstoffatmosphäre mit einem Druck zwischen 0,13 bis 133 mbar gesintert.
Zur Verbesserung der Zähigkeit wurde in der US-A-4 778 521 eine Cermet-Zusammensetzung vorgeschlagen, die aus 20 bis 92 Gew.-% Titancarbonitrid, 5 bis 50 Gew.-% Wolframcarbid und 3 bis 30 Gew.-% eines Binders besteht und eine dreiphasige Korngren- zenmikrostruktur aufweist, die eine Kernphase umfaßt, die reich an Titancarbonitrid ist, eine Zwischenphase, die reich an Wolf¬ ramcarbid ist und die die genannte Kernphase umrahmt und eine äußere Phase aus Titan/Wolfram-Carbonitrid als umhüllende der vorgenannten Zwischenphase. Zur Herstellung dieses Cermets wer¬ den Titancarbonitridpulver, Wolframcarbid und Nickel vermengt und, wie oben angesprochen, weiterbehandelt. Die EP 0 270 509 Bl schlägt zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und insbesondere zur Verbesserung der Festigkeit gegen plastische Deformation vor, ein Gemisch von Pulvern aus TiC und (Ta,Nb)C und/oder TaC nach dem Mischen zu erhitzen und die nach Abkühlung entstehende feste Lösung zu einem Pulver zu zerkleinern. Dieses Pulver soll mit Carbiden und Nitriden oder Carbonitriden von Metallen der IV- bis VI-Gruppe des Perioden¬ systems sowie einem Bindemittel vermischt, gepreßt und gesin¬ tert werden. Der hierdurch geschaffene Körper besitzt eine Carbonitridkomponente als zweiphasiges Gemisch mit einer an Stickstoff armen, aber Titan- und Tantal-reichen Phase und ei¬ ner zweiten Phase, die reich an Metallkomponenten der Gruppe VI und Stickstoff-reich ist. Die erste Phase bildet den Kern und wird von der zweiten Phase als Randzone umgeben, welche glei¬ chermaßen die Hauptgrenzfläche mit der Bindemetall-Legierung bildet.
Insbesondere für Zerspanungsarbeiten mit hohen Schnittgeschwin¬ digkeiten wird vorgeschlagen, zunächst ein Mischcarbonitrid der Zusammensetzung (Ti,Ta,W) (C,N) herzustellen und die hieraus ge¬ wonnene Carbonitrid-Pulvermischung mit einem Binder zu mischen, zu mahlen zu einem Preßling vorzupressen und anschließend unter Stickstoff zu sintern.
Nach der EP 0 302 635 AI sollen hingegen zwei Phasen vorliegen, bei denen die erste (Kern-)Phase ein Carbonitrid besitzt, das arm an Titan und Stickstoff ist, während die zweite den Kern umgebende Phase aus Carbonitriden besteht, die reich an Titan und Stickstoff sind. Dies soll dadurch erreicht werden, daß beispielsweise Titannitrid oder Titancarbonitrid mit einem Car¬ bonitrid des Wolframs oder Titans und ggf. einem oder weiteren Elementen aus der IVa- bis Vla-Gruppe des Periodensystems ge¬ mischt, vorgepreßt und gesintert werden. Nach der EP 0 417 333 AI wird zur Herstellung einer Cermet-Le- gierung zunächst ein erstes Pulver zur Bildung einer Kernstruk¬ tur aus Carbiden und Carbonitriden, die Titan enthalten, ebenso wie ein zweites Pulver zur Bildung einer Randzone aus Titanni¬ trid, Tantalcarbid und Wolframcarbid sowie ein drittes Pulver aus einem Bindemetall, wie Cobalt und Nickel, vorbereitet, de¬ ren Gesamtmischung vorgepreßt und gesintert wird.
Die EP 0 406 201 AI beschreibt eine Carbonitrid-Legierung mit wenigstens 80 Vol.-% Hartstoffen, die Duplex-Strukturen aus Kern- und Randzone bilden und die 10 bis 80 Vol.-% der gesamten Hartstoffphase ausmachen. Die Carbonitrid-Metalle sind aus den Gruppen IVa bis Via des Periodensystems gewählt.
Die DE 40 00 937 AI beschreibt ein Verfahren zur Cermet-Her- stellung, bei dem von pulverförmigem Titancarbonitrid ausgegan¬ gen wird, dem neben dem Binder Mischcarbide der Elemente Tan¬ tal, Niob, Wolfram oder Tantal und Wolfram oder Titan, Tantal und Wolfram zugemengt werden. Das Titancarbonitrid kann auch teilweise mit Zirkon als Ausgangswerkstoff versetzt sein.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Cermet-Verbin- dung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, bei der sowohl die Zähigkeit als auch die Verschleißbeständigkeit bei der Zerspanung zu nach dem Stand der Technik bekannten Cer¬ mets erheblich verbessert sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Cermet nach Anspruch 1 gelöst.
Weiterentwicklungen des Cermets sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 aufgeführt.
Soweit keine einheitliche Kern-Rand-Struktur über den gesamten Cermet-Körper vorliegt, besteht 40 bis 60 Vol.-% der Hartstoff¬ phase aus Teilchen mit einer Kern-Rand-Struktur mit einem Stickstoff-reichen Kern aus TiCN(N/(N+C) ≥0,7) ) und einer Rand¬ zone aus (Ti,W,Ta und/oder Nb)C mit Ti = 50 bis 65 Massen-%, W = 15 bis 30 Massen-%, Ta und/oder Nb = 8 bis 20 Massen-% und 60 bis 40 Vol.-% der Hartstoff hase aus Teilchen einer homoge¬ nen Zusammensetzung entsprechend der vorbeschriebenen Randzone, wobei der Bindephasenanteil zwischen 5 und 25 Massen-% liegt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß unter Einhaltung der vorstehend genannten erfindungsgemäßen Zusammensetzung bzw. Wahl der Ausgangsstoffe eine weitaus feinkörnigere Cermet- Legierung mit verbesserten Zähigkeitseigenschaften geschaffen werden kann. Die Gefügeausbildung ist gleichmäßig feinkörnig und besitzt im wesentlichen eine kubische NaCl-Kristallstruktur (Bi-Struktur) mit einer gleichmäßig verteilten Bindemetall¬ phase.
Auf Kosten der Teilchen homogener Zusammensetzung können bis zu 5 Vol.-% der Hartstoffteilchen eine Kernzusammensetzung aus (Ti,W,Ta und/oder Nb)C mit 43 bis 53 Massen-% Titan, 35 bis 50 Massen-% Wolfram, 4 bis 8 Massen-% Tantal und/oder Niob be¬ sitzen, wobei die Randzone der vorgenannten Zusammensetzung entspricht. Dies bedeutet, daß die Grenzflächen aller Hart- stoffteilchen gegenüber der Bindephase die gleiche vorbe¬ schriebene Zusammensetzung haben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Hartstoffphase aus¬ schließlich eine kubische Bi-Kristallstruktur auf und besitzt einen mittleren Korndurchmesser von <1,5 μm bei gleichmäßiger Verteilung der Bindemetallphase.
Ferner kann die Cermet-Legierung zusätzlich (in Massen-%) 0 bis 12 Molybdän, 0 bis 5 Vanadium, 0 bis 2 Chrom und/oder 0 bis 2 Aluminium enthalten. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt der Bin¬ der in einem Verhältnis von Ni/(Ni+Co) = 0,2 bis 0,8 vor. Wei¬ terhin vorzugsweise wird der Stickstoffanteil relativ zu der Summe von Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0,2 und 0,8 gewählt.
In der Bindemetallphase sollen weiterhin vorzugsweise wesent¬ lich größere Mengen an Wolfram als an Titan gelöst sein, wobei das Wolfram teilweise durch Molybdän, Vanadium, Chrom oder Alu¬ minium ersetzt sein kann.
Die auf das Verfahren bezogene Aufgabenstellung wird durch die Maßnahmen nach Anspruch 10 gelöst, deren Neuerung darin be¬ steht, daß die Ausgangspulvermischung folgende Bestandteile aufweist:
(a) 15 bis 45 Massen-% (Ti,W,Ta,)C mit einer mittleren Korn¬ größe <1,5 μm, wobei dieses Mischcarbid 20 bis 50 Massen-% TiC, 20 bis 40 Massen-% WC und 20 bis 40 Massen-% TaC ent¬ hält, wobei bis zu 70 Massen-% des Ta durch Nb ersetzt sein können,
(b) 3 bis 15 Massen-% WC mit einer mittleren Korngröße <1,5 μm,
(c) 5 bis 25 Massen-% Nickel und/oder Cobalt und
(d) Rest Ti(C,N) mit einer mittleren Korngröße von <1,5 μm und N/(C+N) > 0,7, vorzugsweise 25 bis 65 Massen-% Ti(C,N).
Diese Ausgangspulvermischung, deren Komponenten a) und d) durch Vorlegieren herzustellen sind, wird in nach dem Stand der Technik bekannter Weise gemahlen, zu einem Grünling gepreßt und gesintert. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens kann TiA^C, Molybdän und/oder Molybdäncarbid, Chrom und/oder Chromcarbid und/oder Vanadiumcarbid bis zu 5 Massen-- in der Ausgangsmischung enthalten sein.
Vorzugsweise wird das Mischcarbid (W,Ti,Ta,Nb)C in einer mitt¬ leren Feinkörnigkeit von 0,5 μm im Verhältnis der Carbide WC : TiC : (Ta,Nb)C = 1 : 1 : 1 gewählt. Weiterhin kann das Titancarbonitrid in einer mittleren Korngröße von 1,2 μm mit einem Verhältnis von N/(C+N) = 0,75 in der Ausgangssubstanz verwendet werden.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind 29,6 Massen-% (W,Ti,Ta,Nb)C einer mittleren Körnung von 0,5 μm mit gleichen TiC-, WC- und (Ta,Nb)C-Anteilen (mit Ta/(Ta+Nb) = 0,9) und 43,4 % Ti(C,N) einer Körnung von ca. 1,2 μm und einem N/(N+C) = 0,75-Verhältnis von 9,3 Massen-% WC, 8,2 Massen-% Ni, 8,5 Massen-% Co und 1,0 Massen-% Ti AlC mit¬ einander vermischt, naßgemahlen, zu einem Grünling gepreßt und anschließend zu einem Schneidwerkzeug gesintert oder druckge¬ sintert worden. Der so hergestellte Sinterwerkstoff zeichnete sich gegenüber nach dem Stand der Technik bekannten Cermet-Sin- terstoffen vergleichbarer Bruttozusammensetzung durch eine erheblich höhere Feinkörnigkeit aus. Es zeigen
Fig. la, b jeweils REM-Gefügeaufnahmen eines Cermets, her¬ gestellt aus Ti(C,N)-, (Ti,W)C-, (Ti,W,Ta,Nb)C-, Ni- und Co-Pulver (Vergröße¬ rung von 3000 : 1 (Fig. lb) und 5000 : 1 (Fig. la)), Legierung A,
Fig. 2a, b REM-Gefügeaufnahmen eines Werkstoffes, herge¬ stellt aus TiN-, TiC-, WC-, (Ta,Nb)C-, Ni- und Co-Pulver (Vergrößerung 3000 : 1 (Fig. 2b) und 5000 : 1 (Fig. 2a)), Legierung B, Fig. 3a, b REM-Gefügeaufnahmen der erfindungsgemäßen, in obenstehendem Ausführungsbeispiel dargelegter Zusammensetzung in einer Vergrößerung von 3000 : 1 (Fig. 3b) und 5000 : 1 (Fig. 3a), Legierung C.
Ein jeweiliger Vergleich der Fig. la bzw. 2a mit 3a oder 1b bzw. 2b mit 3b läßt erkennen, daß die erfindungsgemäße Cermet- Legierung deutlich feinkörniger ist als die nach dem Stand der Technik bekannten Legierungen und ausschließlich Teilchen mit dunklem Kern bzw. Teilchen mit homogener Zusammensetzung ent¬ hält. Bei den dargestellten REM-Aufnahmen werden rückgestreute Elektronen zur Bilderzeugung verwendet, d.h., dunkel abgebil¬ dete Gefügebestandteile haben eine geringe Dichte und sind des¬ halb Ti-reich, hellgraue Gefügebestandteile haben eine größere Dichte und sind deshalb W- und Ta-reich. Die Bindephase erscheint fast weiß.
Das erfindungsgemäße Cermet der Legierung C ist als Werkstoff für einen Schneideinsatz der Geometrie SPGN 120308 mit einer Schneidenverrundung zwischen 30 bis 50 μm verwendet und vergli¬ chen worden mit entsprechenden Wendeschneidplatten derselben Geometrie aus Legierungen A und B. Die Ergebnisse können fol¬ gender Aufstellung entnommen werden
1. Genutete Welle,
Werkstückstoff: CK45N, Festigkeit: 700 N/mm2
Schnittbedingungen:
Vergleichscermet (Leg. A) Vergleichscermet (Leg. B) Erfindungsgemäßes Cermet (Leg. C) 2. Bolzendrehtest mit Vorschubsteigerung
Werkstückstoff: CK45N, Festigkeit: 720 N/mm2
Schnittbedingungen: 250 m/min = 2,0 mm
Vorschubreihe (mm) 0,10-0,12-0,16-0,20-0,25-0,31 je Vorschubstufe 3 Überläufe
Anzahl der Überläufe
Vergleichscermet (Leg. A) 7,8 (Mittelwert aus 3 Vergleichscermet (Leg. B) 7,7 Schneidecken) Erfindungsgemäßes Cermet (Leg. C) 9,5

Claims

Patentansprüche
Cermet mit 95 bis 75 Massen-% Hartstoffphase, Rest Binder¬ phase aus Cobalt und/oder Nickel mit einer Bruttozusammen¬ setzung aus 30 bis 60 Massen-% Ti, 5 bis 20 Massen-% W, 5 bis 15 Massen-% Ta, das bis zu 70 % durch Nb ersetzt sein kann, 5 bis 25 Massen-% Ni und/oder Co, mit mehr als 80 Mol-% - bezogen auf die genannten Übergangselemente - an Kohlenstoff und Sticksstoff, die aus einer festen pulv¬ rigen Ausgangsmischung mit 15 bis 45 Massen-% (Ti,W,Ta)C und/oder (Ti,W,Ta,Nb)C, 3 bis 15 Massen-% WC, 5 bis 25 Massen-% Co und/oder Ni, Rest Ti(C,N), vorzugsweise zu 25 bis 65 Massen-%, jeweils einer Korngröße <1,5 μm durch Mahlen, Pressen und Sintern hergestellt worden ist und die Hartstoffteilchen im Gefüge mit einer Kern-Rand-Struktur mit Kernen aus Ti(C,N), N>C und homogenen Randzonen auf¬ weist.
Cermet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 40 bis 60 Vol.-% der Hartstoffphase aus Teilchen mit einer Kern-Rand-Struktur mit einem Stickstoff-reichen Kern aus TiCN mit N/(N+C) > 0,7) und einer Randzone aus (Ti,W,Ta)C mit Ti = 50 bis 65 Massen-., W = 15 bis 30 Massen-., Ta = 8 bis 20 Massen-% besteht und daß 60 bis 40 Vol.-% der Hartstoffphase aus Teilchen einer homogenen Zusammensetzung entsprechend der vorbeschriebenen Randzone bestehen, wobei in den Hartstoffphasen bis zu 70 % des Ta durch Nb ersetzt sein können.
Cermet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf Kosten der Teilchen homogener Zusammensetzung zusätzlich bis zu 5 Vol.-% der Hartstoffteilchen eine Kernzusammen¬ setzung aus (Ti,W,Ta,Nb)C mit 43 bis 53 Massen-% Titan, 35 bis 50 Massen-% Wolfram, 4 bis 8 Massen-% Tantal und/oder Niob besitzen. 4. Cermet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Hartstoffphase ausschließlich eine kubi¬ sche B^-Kristallstruktur und einen mittleren Korndurchmes¬ ser <1,5 μm bei gleichmäßiger Verteilung der Bindemetall¬ phase aufweist.
5. Cermet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zusätzlich in Massen-% 0 bis 12 Mo, 0 bis 5 V, 0 bis 2 Cr und/oder 0 bis 2 AI enthalten sind.
6. Cermet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Binder in einem Verhältnis von Ni/(Ni+Co) = 0,2 bis 0,8 vorliegt.
7. Cermet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in der Bindemetallphase größere Mengen an Wolfram als an Titan gelöst sind.
8. Cermet nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Menge an gelöstem Molybdän, Vanadium, Chrom und Wolfram größer ist als die an Titan.
9. Cermet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Stickstoffanteil relativ zu der Summe von Kohlenstoff und Stickstoff zwischen 0,2 bis 0,8 liegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Cermets nach einem der An¬ sprüche 1 bis 9, durch Mahlen einer Carbide, Nitride und/oder Carbonitride des Titan, Wolfram, Tantal und ggf. weiterer Elemente der IVa- bis Vla-Gruppe des Perioden¬ systems sowie Cobalt und/oder Nickel enthaltenden Mischung, die anschließend gepreßt und gesintert wird, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Ausgangspulvermischung fol¬ gende Bestandteile aufweist: (a) 15 bis 45 Massen-% (Ti,W,Ta,)C mit einer mittleren Korngröße <1,5 μm, wobei dieses Mischcarbid 20 bis 50 Massen-% TiC, 20 bis 40 Massen-% WC und 20 bis
40 Massen-. TaC enthält, wobei bis zu 70 Massen-% des Ta durch Nb ersetzt sein können,
(b) 3 bis 15 Massen-% WC mit einer mittleren Korngröße <1,5 μm,
(c) 5 bis 25 Massen-% Nickel und/oder Cobalt und
(d) Rest Ti(C,N) mit einer mittleren Korngröße von <1,5 μm und einem Verhältnis von N/(C+N) >0,7, vor¬ zugsweise 25 bis 65 Massen-% Ti(C,N).
11. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Ausgangspulvermischung zusätzlich bis zu
5 Massen-% mindestens eines der Bestandteile TiAl2C, Mo, Mo2C, Cr, Cr2C3 und V enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Mischcarbid (W,Ti,Ta)C oder (W,Ti,Ta,Nb)C in einer mittleren Feinkörnigkeit von 0,5 μm im Verhältnis der Carbide WC : TiC : TaC oder (Ta,Nb)C = 1 : 1 : 1 vorliegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Ti(C,N) in einer mittleren Korngröße von 1,2 μm mit einem Verhältnis von N/(C+N) = 0,75 vor¬ liegt.
EP94904953A 1993-03-23 1994-01-22 Cermet und verfahren zu seiner herstellung Expired - Lifetime EP0689617B1 (de)

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DE4309261 1993-03-23
DE4309261 1993-03-23
DE4344576 1993-12-24
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EP0689617A1 true EP0689617A1 (de) 1996-01-03
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US (1) US5670726A (de)
EP (1) EP0689617B1 (de)
JP (1) JPH08508066A (de)
CN (1) CN1054164C (de)
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