ES2225019T3 - Aleacion de metal duro para el conformado mediante procedimiento de mecanizado electroerosivo. - Google Patents

Aleacion de metal duro para el conformado mediante procedimiento de mecanizado electroerosivo.

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ES2225019T3 ES00203424T ES00203424T ES2225019T3 ES 2225019 T3 ES2225019 T3 ES 2225019T3 ES 00203424 T ES00203424 T ES 00203424T ES 00203424 T ES00203424 T ES 00203424T ES 2225019 T3 ES2225019 T3 ES 2225019T3
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Abstract

Uso de una aleación de metal duro WC-Co con > 90% en peso de proporción de WC en la fase carburo y con 8 a 15% en peso, referido a la aleación del metal duro, una fase aglutinante compuesta mayoritariamente de cobalto, en la que se disuelve completamente un aditivo metal, encontrándose este aditivo en una proporción de 0, 1 a 3% en peso, referido a la fase aglutinante y comprendiendo al menos un metal del grupo de Re, Ge, Ga, Ir, Os, Pd, Ag, Au, Pt, Te, Sb, Rh y Ru, para la fabricación de piezas mecánicas o piezas de herramientas, para cuyo conformado se aplica un procedimiento de mecanizado electroerosivo.

Description

Aleación de metal duro para el conformado mediante procedimiento de mecanizado electroerosivo.
La invención se refiere al uso de una aleación de metal duro de carburo de wolframio y cobalto para piezas mecánicas que se conforman a partir de las correspondientes piezas en bruto de metal duro mediante un procedimiento de mecanizado electroerosivo. Un punto importante se encuentra en el uso de la aleación para herramientas de corte y punción de geometría compleja, que se moldean mediante procedimientos de electroerosionado por alambre o avellanado por electroerosión.
Un gran número de diferentes tipos de metal duro, usado durante largo tiempo, sobretodo, como placas de corte en herramientas de troceado, sirven cada vez más como material para piezas de construcción o mecánicas resistentes al desgaste, por ejemplo, en la construcción de herramientas.
El corte y/o la conformación de piezas de trabajo mediante electroerosión se desarrolló en los años 50 para el mecanizado de materiales de acero y actualmente se ha incrementado para el mecanizado de conformación de piezas de trabajo de metal duro. La fabricación de cuerpos de moldeo geométricamente complejos mediante el procedimiento de erosión es claramente más económica para una calidad comparable, que mediante la usual compresión del molde y el siguiente mecanizado de extracción.
Se entiende como mecanizado electroerosivo de una pieza de trabajo, su conformación bajo evaporación de tipo explosión de partículas de material de la superficie de la pieza de trabajo, causado por el calentamiento local debido a impulsos de corriente eléctrica con formación de plasma entre la pieza de trabajo y la herramienta de erosión en un dieléctrico fluido, usualmente agua o sustancias orgánicas, como petróleo o queroseno.
Para ello se carga un electrocondensador y se descarga al alcanzar el voltaje de rotura entre la pieza de trabajo y la herramienta como impulso de corriente eléctrica elevado y breve bajo formación de un plasma (T > 10.000ºK) en el dieléctrico. En la práctica se han probado con éxito el avellanado por electroerosión y el electroerosionado por alambre y/o de corte. En el avellanado por electroerosión, la herramienta y/o el electrodo de erosión presentan el molde negativo de la geometría de la pieza de trabajo. El electrodo se reduce correspondientemente al progreso del corte en la pieza de trabajo. Al erosionar alambre se pasa un electrodo de alambre de usualmente 0,05 mm a 0,3 mm de diámetro por una vía en la pieza de trabajo, correspondiente al perfil de la pieza de trabajo.
Mientras tras el proceso de avellanado por electroerosión en el desbastado son usuales rendimientos de extracción entre 20 mm^{3}/min y 50 mm^{3}/min y en el pulido hasta 1 mm^{3}/min, en el electroerosionado por alambre se alcanzan rendimientos de desbastado de 200 mm^{3}/min a 500 mm^{3}/min y en el pulido de aproximadamente 10 mm^{3}/min. La rugosidad de las superficies R_{a} se encuentra en el pulido mediante avellanado por electroerosión en un valor de aproximadamente 14 \mum, en el electroerosionado por alambre en el caso más favorable a aproximadamente 0,2 \mum. Con esto las superficies erosionadas de las piezas de trabajo no necesitan, por regla general, ningún postmecanizado mecánico de las superficies.
El metal duro, según la definición, está compuesto por partículas de una fase sólida dura que se depositan en una fase aglutinante metálica. La pluralidad de aleaciones de metal duro diferentes presentan propiedades muy diferenciadas, en muchos casos mutuamente excluyentes. Los tipos de metal duro con aglutinante de níquel, dado el caso con aditivo de cromo, son más resistentes a la corrosión que aquellos con aglutinante de cobalto. Sin embargo, los primeros poseen por regla general menor dureza y como consecuencia de ello menores propiedades de desgaste abrasivo y tenacidad. Los valores dados actualmente de propiedades varían con el tamaño de partícula y/o de grano en el metal duro, que se definen por su parte antes del crecimiento del grano durante el proceso de sinterización del metal duro y, con ello, de las condiciones de sinterización. Para la influencia y/o control de estas propiedades se conocen sólidos duros de diferente composición basados en carburo y/o carbonitruro unido con un gran número de aditivos a las fases aglutinantes basadas en cobalto y/o níquel.
De los tipos de metal duro descritos anteriormente basados en WC-Co y/o con aglutinante de Co predominantemente se mencionan los siguientes, bajo la consideración de la presente invención.
En el documento DE AS 2719532 se menciona un tipo de metal duro WC-Co con 20 a 95% en peso de carburo de wolframio, así como los carburos aditivos TiC, TaC, NbC, HfC, VC y/o Mo_{2}C y 2 a 30% en peso de una aleación aglutinante de cobalto-renio con 5 a 80% en peso de proporción de renio. El cobalto se puede sustituir total o parcialmente por hierro o níquel. Aunque los aditivos conocidos para aglutinar cobalto por formación de carburos complejos quebradizos reaccionaban con la fase carburo y con ello compensaban negativamente la eventual mejora de calidad de la fase aglutinante, esta limitación no sirve para aglutinantes de cobalto-renio. El aglutinante tiene una elevada termo-resistencia frente a aglutinantes de cobalto puros, lo que por ejemplo, redunda en provecho de un empleo de corte en la mecanización por arranque de virutas del metal con una temperatura de trabajo elevada hasta 800º en la punta de corte.
En el artículo técnico "Sinterizado de metales duros WC-10Co que contienen vanadio, carbonitruro y renio", autor: Hulyal R. y col. aparecido en "Int. J. Refr. Metals & Hard Materials", (1991), vol. 10(1), páginas 9 a 13, se menciona la adición de 0,2% en peso de renio en WC-10Co y WC/V(C,N)-10Co y se describe el "efecto Re" al alcanzar valores de dureza más elevados en metal duro rico en WC.
En la patente SU, número de solicitud 91/4952086, se describe una aleación de metal duro WC-Co para el empleo ventajoso como electrodo en herramientas de ultrasonidos-micro-soldadura por la ventaja de una gran estabilidad de trabajo. La aleación se compone de 0,1 a 3% en peso de renio, 0,15 a 3,85% en peso de cobalto, 0,05 a 2% en peso de carburo de cromo, el resto carburo de wolframio.
Aunque hasta ahora las piezas mecánicas de metal duro o las piezas de herramientas se acababan mediante procedimientos de mecanizado electroerosivos, para casos de aplicación en los que importa sobretodo la elevada resistencia al impacto y resistencia frente al desgaste abrasivo, por ejemplo, en piezas de herramientas para herramientas de corte y punción, se usaron usualmente tipos de metal duro de carburo de wolframio-cobalto, como los tipos ISO K30 y K40 con tamaños de grano estándar de 1-2 \mum. El tipo K40 contiene en la fase carburo junto a WC adicionalmente <1% en peso de TiC + Ta(Nb)C y 12% en peso de cobalto como fase aglutinante, referido respectivamente al material total. De forma correctora se usaron tipos de metal duro con proporciones de Ni en aglutinante de cobalto, aunque por ejemplo también se usaron tipos de metal duro submicra de la composición antes mencionadas.
Todos los tipos de metal duro basados en WC-Co empleados hasta ahora para la conformación mediante mecanizado electroerosivo muestran como serio inconveniente una aparición, designada muchas veces en el mundo técnico con "corrosión por picaduras", es decir, en piezas mecánicas acabadas mediante erosión aparecen, con aproximadamente 1 a 5% de probabilidad en casos individuales estadísticamente anormales agujeros de hasta 20 \mum de profundidad en la superficie de la pieza de trabajo. Una razón para esto es la disolución de materiales aglutinantes (cobalto) de la superficie de la pieza de trabajo durante el proceso de erosión en la zona de estos agujeros. La causa es probablemente un proceso de corrosión electroquímico entre los componentes de las fases individuales de una aleación de metal duro bajo la influencia del dieléctrico del dispositivo de erosión. Este proceso de disolución corrosivo es también por lo menos la consecuencia inmediata de un lavado insuficiente de la hendidura de corte entre la pieza de trabajo y el electrodo de erosión con el dieléctrico fluido, que allí lleva hacia un aumento del valor de conductancia eléctrica, y/o un valor de conductancia demasiado elevado del dieléctrico. A menudo las disoluciones de cobalto no son reconocibles sin microscopio, ya que la superficie parece estar en un estado ópticamente impecable, por falta de la eliminación de la fase carburo. De forma destacable, la corrosión por picaduras también aparece a veces en una mancha de la pieza de trabajo no directamente erosionada, probablemente a causa del aumento del valor de conductancia en todo el dieléctrico. Un aumento local del valor de conductancia en el punto de corte se contrarresta en la práctica por el intercambio local continuo del dieléctrico mediante el lavado activo de la hendidura de corte. Sin embargo, en perfiles de corte dimensionados de forma compleja y para parámetros de acabado exigentes no se puede asegurar hasta ahora un lavado suficiente de la hendidura de corte y por eso no se excluye la "corrosión por picaduras".
Las contramedidas conocidas se limitan más bien hasta ahora a dar a conocer "Puntos de enfoque para la solución del problema de la corrosión por picaduras", como: "observar constantemente el valor de conductancia del dieléctrico y mantenerlo por debajo de 5 \mum S/cm" o "interrumpir el mecanizado y/o no empezarlo si el valor de conductancia arriba mencionado se puede mantener sólo con esfuerzo".
El resultado práctico es un insatisfactorio porcentaje elevado de rechazo en las piezas de trabajo de metal duro erosionadas.
Por eso, el objetivo de la presente invención es preparar una aleación de metal duro que se construya como hasta ahora sobre ka base de WC-Co debido a las grandes exigencias necesarias en la combinación de la resistencia al desgaste abrasivo, la tenacidad y la dureza y que sea más apropiada para un mecanizado electroerosivo respecto a los tipos de metal duro WC-Co usados hasta ahora para estos fines.
El tipo de metal duro debe ser especialmente menos propenso a la "corrosión por picaduras" y en lo referente a tenacidad y desgaste abrasivo no debe ser inferior o no esencialmente a los tipos usados hasta ahora. Este objetivo se alcanza según la invención mediante el uso de una aleación de metal duro WC-Co para piezas mecánicas o piezas de herramientas que se conforman mediante un procedimiento de mecanizado electroerosivo, constando la aleación de una fase carburo con > 90% en peso de proporción de WC en la fase carburo, así como, referido a la aleación de metal duro, de 8 a 15% en peso de fase aglutinante en la que un aditivo metálico se disuelve completamente, encontrándose este aditivo en una proporción de 0,1 a 3% en peso, referido a la fase aglutinante y comprendiendo al menos un metal del grupo Re, Ge, Ga, Ir, Os, Pd, Ag, Au, Pt, Te, Sb, Rh y Ru.
En las reivindicaciones subordinadas de la patente se describen realizaciones preferibles de la invención.
La aleación de metal duro WC-Co usada según la invención contiene en la fase de sólido duro y/o carburo, junto > 90% en peso de proporción de WC, dado el caso TaC, TiC, NbC, HfC, VC y/o Mo_{2}C, aunque también carburos mezcla, especialmente (TaNb)C. Los carbonitruros o nitruros puros, como los que se emplean en cerametales, se descartan como sólido duro.
En la aleación de metal duro usada según la invención se usa preferiblemente cobalto puro más un metal de adición como fase aglutinante, de forma alternativa y más bien en casos especiales se sustituye siempre la mayor proporción en peso en cobalto presente en el aglutinante por hasta <50% en peso de níquel, referido al aglutinante. Como se menciona en primer lugar, las proporciones de Ni mejoran las propiedades de corrosión del metal duro, aunque reducen al mismo tiempo las propiedades de abrasión, desgaste y tenacidad. Por ello, mayores proporciones de Ni en la fase aglutinante de cobalto sólo son tolerables en piezas mecánicas según la invención, en las que existen comparativamente menores requerimientos de propiedades mecánicas.
Los aditivos para la fase aglutinante de cobalto según el metal duro usado según la invención se disuelven totalmente y de forma homogénea en el aglutinante. Se debe evitar que los aditivos se separen aunque sólo en parte como fase propia, por ejemplo, como pequeñas zonas de fases en los límites de grano entre las fases carburo y aglutinante. El límite superior cuantitativo del aditivo de aglutinante tiene que ajustarse correspondiente a la respectiva composición de aleación y dado el caso examinarse en un modelo de acabado mediante análisis de microsondas o microscopia de transmisión de electrones.
Los aditivos metálicos mencionados para el aglutinante se añaden de forma ventajosa en el contenido en polvo del metal duro antes de la compresión y sinterización en forma de polvo, o bien como componente metálico o bien, en referencia a la adición de cromo, también en forma de un carburo de cromo, que se rompe durante el sinterizado del metal duro bajo disolución completa del metal en la fase aglutinante de cobalto.
Se conoce la influencia de los aditivos metálicos, tanto níquel, cromo y cobre para aglutinar, en las propiedades mecánicas y físicas del metal duro y se discutió brevemente en parte en el estado de la técnica. Sin embargo, la influencia de los aditivos metálicos no es significativa a causa de las pequeñas cantidades añadidas realmente según esta invención. Sin embargo, con esto se asegura que las propiedades de tenacidad y resistencia al desgaste frente a las del metal duro WC-Co puro no cambian de forma desventajosa para los aditivos metálicos introducidos con el fin de aglutinar en la aleación de metal duro usada según la invención; una condición necesaria según el objetivo establecido para la presente invención. Es decisiva para la selección de los aditivos aglutinantes según el tipo y cantidad, por un lado su completa solubilidad en el aglutinante de cobalto, aunque sobretodo un desplazamiento ventajoso obtenido de esta manera del potencial de corrosión electroquímico del aglutinante y la fase carburo entre sí (véase más abajo). Las fases aglutinantes producen un acercamiento, determinado por medida técnica, de los potenciales electroquímicos a los de la fase WC-carburo. El acercamiento de los potenciales tiene como consecuencia que en los ensayos prácticos, también bajo las condiciones de procedimiento más difíciles, no se detectó ninguna "corrosión por picaduras" más en la conformación del metal duro crudo mediante el procedimiento electroerosivo y la "corrosión por picaduras" puede verse como superada, de acuerdo con los casos de aplicación prácticos.
Hasta ahora no se ha atribuido ninguna importancia a los potenciales electroquímicos del carburo y la fase aglutinante en el metal duro y tampoco se les ha prestado especial atención y/o determinado en el desarrollo de tipos de metal duro. Hasta ahora tampoco hubo ninguna indicación de que mediante la adaptación de los potenciales electroquímicos de la fase carburo y aglutinante se redujera de forma efectiva la aparición de la corrosión por picaduras al moldear el metal duro mediante mecanizado electroerosivo.
Por ello no existía hasta ahora ninguna causa para el experto en metal duro para recomendar como especialmente apropiadas las aleaciones de metal duro mencionadas usadas según la invención para el mecanizado mediante electroerosionado por alambre o avellanado por electroerosión.
Fue totalmente sorprendente para el experto que se pudiera mejorar el aglutinante de cobalto conocido como susceptible a la corrosión comparativamente con menos aditivos en los metales mencionados que se encuentran en disolución, con respecto a la tendencia a la "corrosión por picaduras" en el proceso de erosión en la proporción realmente alcanzada, sin aportar desventajas observables con respecto a las propiedades mecánicas y por eso sobretodo con respecto a los tiempos de vida útil de las correspondientes piezas de la herramienta.
Mediante tales procedimientos y dispositivos familiares para el electroquímico, así como los resultados de medida obtenidos después, se puede cuantificar de acuerdo con la cantidad un acercamiento cuantitativo de los potenciales de la fase carburo y aglutinante al añadir los aditivos al aglutinante y se puede determinar con gran seguridad como medida para la permanencia de la temida corrosión por picaduras.
La adición de cobre al aglutinante se realiza especialmente a causa de su resistencia a la corrosión frente a iones Cl, que muchas veces pueden estar contenidos en el dieléctrico.
La aleación usada según la invención en principio no se diferencia de las aleaciones conocidas en su construcción y en la fabricación. Por eso, tampoco son necesarias para el experto más instrucciones para su fabricación. Sin embargo, se repite la indicación que en la fabricación se debe prestar especial atención a que los aditivos del aglutinante se añadan en cantidades máximas tales que lleven a la completa disolución de los aditivos en el aglutinante de cobalto, sin separación y/o formación de zonas de fases de metal aditivo puro.
La fabricación electroerosiva de los contornos geométricos de las piezas mecánicas de metal duro no se limita a ejemplos únicos de aplicación o realización. Un punto importante de la aplicación se encuentra en el mecanizado electroerosivo de piezas brutas de metal duro para los amplios ámbitos de aplicación de herramientas de corte y punción para la fabricación de piezas metálicas o no metálicas, predominantemente en forma de lámina, frecuentemente con forma geométrica compleja y de filigrana.
La invención se describe más detalladamente mediante los siguientes ejemplos, en los que se comparan muestras de metal duro de las más diversas composiciones químicas con las del estado de la técnica.
La fabricación de todas las aleaciones de metal duro mencionadas en los ejemplos siguientes se realiza según los procedimientos conocidos con los siguientes pasos esenciales del procedimiento: los materiales en polvo individuales de tamaño de partícula entre 1 y < 4 \mum se muelen en el molino y se mezclan. La mezcla de polvo se granula a continuación según el procedimiento usual y se comprime en muestras y/o piezas de moldeo. Las muestras se desenceran de forma estándar y se sinterizan a una temperatura entre 1380 y 1420ºC.
Las propiedades físicas y mecánicas de las aleaciones de metal duro se encuentran cerca unas de otras, especialmente también con respecto a la dureza (HV30), la porosidad residual y el tamaño de grano de WC medio de 1,5 \mum.
Una clave para la presente invención y su autenticidad consiste ahora en hacer posibles los potenciales electroquímicos -respectivamente frente a un electrodo estándar (electrodos Ag/AgCl)- en las muestras de metal duro de diferente construcción química y metalúrgica y sacar de ahí inferencias para la resistencia a la corrosión de las respectivas aleaciones de metal duro.
Las medidas de potencial de todos los ejemplos se realizaron en una celda de 3 electrodos estándar. Detalles sobre los procedimientos de estudio electroquímicos, especialmente en la aplicación para metal duro, se encuentran en los dos artículos técnicos: "La relación entre el comportamiento electroquímico y la corrosión en servicio de carburos cementados basados en WC" de A.M.Human y H.Exner, publicada en "International Journal of Refractory Metals & Hard materials" vol. 15 (1997) páginas 65-71 o "Polarización anódica y corrosión de metales duros WC-Co" de W.J.Tomlinson y N.Y.Ayerst, publicada en "Journal of Material Science", vol. 24(1989), páginas 2348-2352''.
Los valores de medida esenciales a partir de estos estudios son
-
el potencial de corrosión E_{corr} para la aleación de metal duro, así como
-
la densidad de corriente crítica y/o de pasivación i_{crit} y/o i_{pas},
siendo E_{corr} una medida para la probabilidad de corrosión del metal duro en el dieléctrico de la instalación de erosión y manteniendo las diferencias del valor de potencial para diferentes composiciones de metal duro una evidencia sobre mejores o peores resistencias a la corrosión durante el proceso de erosión. Cuanto más positivo es el valor del potencial de corrosión E_{corr}, tanto menor es la susceptibilidad del tipo de metal duro frente a la corrosión.
Para potenciales más positivos que E_{corr} aparece corrosión en la aleación de metal duro en la zona de la fase aglutinante, porque ésta es fundamentalmente menos noble electroquímicamente que la fase sólida dura (WC). Las densidades de corriente i_{crit} y/o i_{pas} representan un tipo de densidad de corriente de valor límite entre la muestra de metal duro y un electrodo opuesto de platino a elevados potenciales y son una medida de la velocidad de disolución del metal (lo que implica corrosión) en la fase aglutinante.
Para estas medidas de potencial-densidad de corriente llamadas potenciodinámicas de todos los tipos de metal duro usados en los ejemplos siguientes, se alisaron y pulieron muestras de metal duro de un tamaño aproximado de 0,5 x 0,5 x 1 cm. Los ensayos se realizaron en una disolución de ácido acético (12 g/l)/disolución modelo como dieléctrico. La temperatura de ensayo se fue 30 +/- 1ºC. Los ensayos se polarizaron a 800 mV durante 10 minutos, a continuación se estabilizaron durante 30 minutos y finalmente se conmutaron con una velocidad de barrido positiva de 0,3 mV/s entre los valores extremos -500 y +100 mV de voltaje de polarización frente a un electrodo de platino.
Las medidas potenciodinámicas de potencial-densidad de corriente (altura de corriente referido a la superficie de las muestras) con dependencia del potencial adyacente respectivamente en la muestra de metal duro producen relaciones como la que se representa a continuación en la figura 1. Para aleaciones de metal duro son característicos 2 desarrollos diferentes del potencial/ densidad de corriente según la figura 1 (curvas tipo A o tipo B). En las curvas tipo A características la muestra de metal duro muestra una caída abrupta de la densidad de corriente a un potencial característico E_{corr}, para acercarse a una densidad de corriente límite máxima a elevados valores de potencial. Según la definición, para un potencial de 500 mV la densidad de tensión allí producida se designa con i_{crit}. De forma alternativa a la curva A, para un gran número de tipos de metal duro el desarrollo de curvas de la curva B es característico para la relación potencial-densidad de corriente. Por otra parte aparece un potencial característico E_{corr} y además a elevados potenciales aparece un mínimo de densidad de corriente típico, que se designa con i_{pas} y se puede explicar como una consecuencia típica de las reacciones de pasivación de componentes individuales de la aleación de metal duro.
Ejemplo 1
Composición del contenido de polvo para la fabricación de la aleación de metal duro usado según la invención:
12% en peso de Co; 0,1% en peso de Pd; 0,2% en peso de TiC; 0,4% en peso de Ta/NbC; el resto WC; (%en peso respectivamente referido a las pesadas de los componentes).
Un estudio de las muestras de metal duro sinterizadas mencionadas arriba mediante microsonda de chorro de electrones mostró que el paladio añadido a la mezcla de polvo se disuelve completamente en el aglutinante de Co.
La medición del potencial de la densidad de corriente electroquímica produjo:
Tipo de curva: "A"
E_{corr} (mV)= -300
i_{crit} (\mum/mm^{2}) = 7,078
Como comparación con la aleación de metal duro según la invención se recurrió a un tipo K40 estandarizado que hasta ahora se usó usualmente para piezas mecánicas conformadas mediante electroerosión, y/o piezas de herramientas. Composición química del tipo K40: 12% en peso de Co; 0,2% en peso de TiC; 0,4% en peso de Ta/NbC; el resto WC;
La medición del potencial de la densidad de corriente electroquímica produjo:
Tipo de curva A
E_{corr} (mV)= -360
i_{crit} (\muA/mm^{2}) = 8,08
Según las explicaciones precedentes, una comparación de los valores de medida permite afirmar que la muestra de la composición según la invención tiene claramente menos tendencia a la corrosión que la muestra de comparación.
Los tipos de metal duro K40 y la aleación según el ejemplo 1, comparables en sus propiedades mecánicas, se pudieron mecanizar mediante el procedimiento electroerosivo para piezas de herramientas de punción con calidad comparablemente buena. Un ensayo de comparación consecutivo de ambos tipos de metal duro en un acabado típico para la fabricación de piezas perforadas de perfil en forma de placa a partir de electrolámina produjo para ambos tipos una calidad de corte comparablemente buena y tiempos de vida útil de la herramienta comparablemente buenos.
Con todo, mientras en el acabado en serie de herramientas de punción a partir del tipo de metal duro K40 mediante el procedimiento electroerosivo, como se describe al principio, aproximadamente el 5% de las herramientas así acabadas falla a causa de una corrosión no tolerable, en la fabricación de una pequeña serie de herramientas de punción en la aplicación del tipo de metal duro del ejemplo 1 no se detectaron apariciones de corrosión de ninguna clase y ningún rechazo a causa de la corrosión.
Ejemplo 2
El contenido del polvo presenta la siguiente composición: 12% en peso de Co; 0,1% en peso de Ge; 0,2% en peso de TiC; 0,4 Ta/NbC, el resto WC.
El modo de fabricación para el acabado de las muestras de metal duro y las propiedades mecánicas determinadas físicamente en la muestra se corresponde a las del ejemplo 1 y al mismo tiempo a las del tipo ISO K40. Los ensayos de corrosión electroquímica se realizaron como se describen en el ejemplo 1.
Así se obtuvieron los siguientes valores:
Tipo de curva: "A"
E_{corr} (mV)= -288
i_{crit} (\muA/mm^{2}) = 8,021
Una comparación con el tipo K40 estándar mostró que la aleación de metal duro también mostraba según este ejemplo valores de corrosión claramente favorables y produjo resultados comparablemente buenos de corte y tiempos de vida útil para herramientas de punción acabadas mediante el procedimiento electroerosivo.
Ejemplo 3
El ejemplo 3 sirvió para la determinación de los parámetros E_{corr}, i_{pas} para un tipo de metal duro diferente en esto del estándar K40, cuando a éste se le añadió cromo, lo que hace esta aleación de metal duro resistente a la corrosión de forma discontinua frente a un tipo K40 puro.
La composición de polvo usado ascendió a:
12% en peso de Co; 0,8% en peso de Cr_{3}C_{2}, el resto WC.
Los parámetros así obtenidos sirvieron como referencia para los siguientes ejemplos 4-7 según la invención, en los que se añadieron componentes esenciales según la invención, adicionales a un contenido en polvo análogo al presente en el ejemplo 3.
Mediante la medición por microsondas se determinó que el Cr_{3}C_{2} añadido al contenido en polvo durante la sinterización se había desintegrado y que las proporciones de Cr se disolvieron completamente en la fase aglutinante de Co.
Los ensayos electroquímicos se correspondieron a las descripciones dadas más adelante y produjeron:
Tipo de curva: "B"
E_{corr} (mV)= -247
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 2,93
Ejemplo 4
La selección del polvo y la fabricación del metal duro se realizó como se describe en el ejemplo 1; la composición química del contenido en polvo fue:
12% de Co; 0,8% de Cr_{3}C_{2}, 500 ppm en peso de Re; el resto WC.
Las propiedades físicas y mecánicas coincidieron a continuación con las del ejemplo 1.
En la medición del potencial de densidad de corriente electroquímico (realizado como se describe en el ejemplo 1) se produjo:
Tipo de curva B
E_{corr} (mV)= -196,7
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 0,0461
La adición de Re a un contenido en polvo usado de otro modo usualmente según el ejemplo 3 resultó en una mejora versátil de los parámetros E_{corr} e i_{pas} frente a los valores determinados allí.
A partir de dos bloques sinterizados de metal duro (medidas: 150 x 80 x 45 mm) se fabricaron 40 piezas de templado de punción para una herramienta rotor-estator sin indicios de un ataque corrosivo en la cantidad acabada y bajo las condiciones estándar pretendidas por el fabricante de los dispositivos en una máquina de corte de alambre "AGIE Evolution" (fabricante: empresa AGIE, CH). Estas marcas se construyeron en una herramienta de punción para la fabricación de láminas de motores (calidad de la lámina DIN M400-50A, límite de estiramiento aproximadamente 320 N/mm^{2}, resistencia a la tracción aproximadamente 460 N/mm^{2}, alargamiento de rotura aproximadamente 25%, composición química; C: 0,07% en peso, Si< 2,5%).
En una máquina de punción Bruderer (fabricante: fabricante Bruderer, CH) con una fuerza de compresión de 100 toneladas se alcanzó con esta herramienta en números de golpes de aproximadamente 400 golpes por minuto junto con 5,2 millones de golpes sin rectificado posterior. El afilado posterior se realizó a causa de los elevados desgastes en el borde de corte que resultaron en forma de una formación de filo en la pieza de trabajo. En comparación con esto, en el mismo trabajo de punción con una herramienta conformada mediante electroerosión a partir del tipo de metal duro K40 conocido se obtuvieron en total 4,1 millones de golpes, mediante el tipo comparativo conocido según el ejemplo 3 se obtuvieron en total 4,5 millones de golpes sin rectificado posterior de la herramienta.
Ejemplo 5
La selección del polvo y la fabricación del metal duro se realizó como se describe en el ejemplo 1; la composición química del contenido en polvo fue:
12% de Co; 1,15% de Cr_{3}C_{2}, 500 ppm de Re; el resto WC.
Las propiedades físicas y mecánicas se correspondieron aproximadamente a las de los ejemplos 1 y 3.
En la medición del potencial de densidad de corriente electroquímico (realizado como se describe en el ejemplo 1) se produjo:
Tipo de curva: "B"
E_{corr} (mV)= -118,3
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 0,0246
La mayor proporción de Cr_{3}C_{2} en el contenido de polvo frente al ejemplo 4 tuvo como resultado el ennoblecimiento del aglutinante esperado, es decir, un valor de E_{corr} más positivo en comparación y una menor densidad de corriente i_{pas}. Sin embargo, el presente ejemplo justifica al mismo tiempo también la indispensabilidad del aditivo Re según la invención para las aleaciones estándar usadas hasta ahora. La adición de Cr solo a los tipos K40 no representa una alternativa satisfactoria para la disolución según la invención.
Ejemplo 6
La fabricación y la selección del polvo se realizó como se describe en el ejemplo 1 para la siguiente composición química del contenido en polvo:
11,5% de Co; 0,8% de Cr_{3}C_{2}, 0,5% de Cu; 500 ppm de Re; el resto WC.
A diferencia del ejemplo 4 la aleación de metal duro presentó una proporción de cobre disuelta totalmente en el aglutinante.
Las propiedades físicas y mecánicas se correspondieron aproximadamente a las de los ejemplos 1, 3 y 4.
En la medición del potencial de densidad de corriente electroquímico (realizado como se describe en el ejemplo 1) se produjo:
Tipo de curva: "B"
E_{corr} (mV)= -178,1
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 0,05875
Ejemplo 7
Este ejemplo inventivo se diferencia del ejemplo 4 por la sustitución parcial de Co por Ni en el aglutinante, formando Co y Ni una aleación ininterrumpida. Los tipos de metal duro con aglutinante de Ni y/o aditivo de Ni en el aglutinante de Co son conocidos como resistentes a la corrosión aunque menos resistentes al desgaste.
La fabricación y la selección del polvo se realizó como se describe en el ejemplo 1. La composición química del contenido en polvo fue:
7,6% de Co; 4,4% de Ni, 1,1% de Cr_{3}C_{2}, 500 ppm de Re; el resto WC.
En comparación con los ejemplos mencionados más adelante esta aleación de metal duro presentó, -como se sabe a partir de la bibliografía especializada-, propiedades mecánicas claramente peores.
En la medición del potencial de densidad de corriente electroquímico (realizado como se describe en el ejemplo 1) se produjo:
Tipo de curva B
E_{corr} (mV)= -112,3
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 0,029
La resistencia a la corrosión excedió a la de los tipos WC-Co puros con aditivo Re (ejemplo 4). Una comparación de los valores muestra sin embargo que la contribución decisiva al aumento de la resistencia a la corrosión frente a los tipos WC-Co conocidos anteriormente (ejemplo 3) se reduce al aditivo Re.
Esto se demuestra de forma impresionante mediante la siguiente comparación con una aleación WC-Co/Ni sin aditivo Re.
La composición química del contenido en polvo de la muestra comparativa fue:
7,6% de Co; 4,4% de Ni, 1,1% de Cr_{3}C_{2}; el resto WC.
Las propiedades físicas y mecánicas se correspondieron a las de la muestra según la invención según este ejemplo.
En la medición del potencial de densidad de corriente electroquímico (realizado como se describe en el ejemplo 1) se produjo:
Tipo de curva B
E_{corr} (mV)= -183,2
i_{pas} (\muA/mm^{2}) = 0,0483

Claims (11)

1. Uso de una aleación de metal duro WC-Co con > 90% en peso de proporción de WC en la fase carburo y con 8 a 15% en peso, referido a la aleación del metal duro, una fase aglutinante compuesta mayoritariamente de cobalto, en la que se disuelve completamente un aditivo metal, encontrándose este aditivo en una proporción de 0,1 a 3% en peso, referido a la fase aglutinante y comprendiendo al menos un metal del grupo de Re, Ge, Ga, Ir, Os, Pd, Ag, Au, Pt, Te, Sb, Rh y Ru, para la fabricación de piezas mecánicas o piezas de herramientas, para cuyo conformado se aplica un procedimiento de mecanizado electroerosivo.
2. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de herramienta es una herramienta de corte y punción.
3. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque ésta contiene en la fase carburo junto a WC además carburos o mezclas de carburos de los metales Ta, Nb, Ti, Hf, V y/o Mo.
4. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque la fase aglutinante contiene < 30% en peso de Ni.
5. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 y 4, caracterizado porque la proporción de la fase aglutinante en la aleación de metal duro asciende a 9 hasta 12% en peso.
6. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 a 5, caracterizado porque el aditivo metal asciende a 0,1 hasta 0,5% en peso.
7. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 a 6, caracterizado porque el aditivo metal para aglutinante es Re, Ge y/o Pd.
8. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 a 7, caracterizado porque el aditivo metal en el aglutinante se compone además opcionalmente de Cr y/o Cu.
9. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 8, caracterizado porque el aditivo Cr se añade como polvo de Cr_{3}C_{2} de grano fino en una proporción entre 0,1% en peso referido al peso del contenido en polvo del metal duro y el límite de solubilidad en el aglutinante para el contenido en polvo.
10. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1-9, caracterizado porque el aditivo cobre se añade con una proporción de 4% en peso hasta 10% en peso referido a la fase aglutinante, como polvo de grano fino en el contenido de metal duro.
11. Uso de una aleación de metal duro según la reivindicación 1 a 10, caracterizado porque la conformación mediante electroerosión por avellanado o electroerosionado por alambre se realiza en un dieléctrico fluido.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070034048A1 (en) * 2003-01-13 2007-02-15 Liu Shaiw-Rong S Hardmetal materials for high-temperature applications
US6911063B2 (en) * 2003-01-13 2005-06-28 Genius Metal, Inc. Compositions and fabrication methods for hardmetals
US7645315B2 (en) * 2003-01-13 2010-01-12 Worldwide Strategy Holdings Limited High-performance hardmetal materials
US20050072269A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Debangshu Banerjee Cemented carbide blank suitable for electric discharge machining and cemented carbide body made by electric discharge machining
WO2007022514A2 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Genius Metal, Inc. Hardmetal materials for high-temperature applications
US7857188B2 (en) * 2005-03-15 2010-12-28 Worldwide Strategy Holding Limited High-performance friction stir welding tools
US8512882B2 (en) * 2007-02-19 2013-08-20 TDY Industries, LLC Carbide cutting insert
US8440314B2 (en) * 2009-08-25 2013-05-14 TDY Industries, LLC Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes
US20130105231A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Tdy Industries, Inc. Earth boring cutting inserts and earth boring bits including the same
RU2521747C1 (ru) * 2012-12-12 2014-07-10 Анатолий Матвеевич Адаскин Твердый сплав на основе карбида вольфрама для обработки резанием труднообрабатываемых материалов
US9992917B2 (en) 2014-03-10 2018-06-05 Vulcan GMS 3-D printing method for producing tungsten-based shielding parts
US9725794B2 (en) 2014-12-17 2017-08-08 Kennametal Inc. Cemented carbide articles and applications thereof
WO2016151025A1 (en) * 2015-03-26 2016-09-29 Sandvik Intellectual Property Ab A rock drill button
US10336654B2 (en) * 2015-08-28 2019-07-02 Kennametal Inc. Cemented carbide with cobalt-molybdenum alloy binder
CN105154747B (zh) * 2015-09-14 2017-04-12 江西耀升钨业股份有限公司 一种复合碳化钨硬质合金棒材及其制备方法
CN107127411A (zh) * 2017-07-12 2017-09-05 天津市中环三峰电子有限公司 一种用于薄壁线割电极的加工放电装置及方法
DE102019110950A1 (de) 2019-04-29 2020-10-29 Kennametal Inc. Hartmetallzusammensetzungen und deren Anwendungen
CN112853188A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 株洲硬质合金集团有限公司 一种硬质合金及其制备方法和应用
CN113138157B (zh) * 2021-04-08 2022-08-19 北京科技大学 一种铝合金挤压型材应力腐蚀敏感性无损评估方法
EP4134191A1 (de) * 2021-08-10 2023-02-15 Lutz Precision, s.r.o. Schneide zum bearbeiten von punktschweisselektroden, elektrodenfräswerkzeug zum bearbeiten von punktschweisselektroden und elektrodenfräser
EP4166684A1 (fr) * 2021-10-12 2023-04-19 The Swatch Group Research and Development Ltd Article en cermet precieux
WO2025069213A1 (ja) * 2023-09-26 2025-04-03 住友電気工業株式会社 超硬合金
JP7670234B1 (ja) * 2023-09-26 2025-04-30 住友電気工業株式会社 超硬合金および切削工具
US12442060B2 (en) 2023-09-26 2025-10-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cemented carbide
JP7694813B1 (ja) * 2023-09-26 2025-06-18 住友電気工業株式会社 超硬合金
JP7694812B1 (ja) * 2023-09-26 2025-06-18 住友電気工業株式会社 超硬合金

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3746456A (en) * 1969-08-18 1973-07-17 Parker Pen Co Ball point pen writing ball composed of a cemented carbide composition
AT348264B (de) * 1976-05-04 1979-02-12 Eurotungstene Hartmetalle und verfahren zu ihrer herstellung
CH647812A5 (en) * 1981-07-03 1985-02-15 Stellram Sa Article made of sintered hard metal
US5603075A (en) * 1995-03-03 1997-02-11 Kennametal Inc. Corrosion resistant cermet wear parts

Also Published As

Publication number Publication date
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US6514456B1 (en) 2003-02-04
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DE50007604D1 (de) 2004-10-07
EP1092786A3 (de) 2003-01-02

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