FI58792B - Anvaendning av ett haerdningsfoerfarande varvid ett haort oeverdrag appliceras pao en metallyta - Google Patents

Description

R55Pq m {11)KUULUTUtjULKAISU cft7Q0

Wa l J vv utlAocninosskrift DOfyZ

C Patentti ayonnetty 10 04 1931 ' ' Patent meddelat (51) Ky.m.Wci.3 c 21 D 1/06, B 22 F 7/0* SUOMI—FINLAND (21) p*tMttii»k«nu«-.pM««tM«eiinin« 751^67 (22) HakamitpUvi — Amekningad·! 20.05 .75 (23) Alkupllvt—Glltighvtidtg 20.05.75 (41) Tullut lulkiMksI — Bllvlt offmttllg 22.11.75

Patentti- Ja rekisterihallitut .... , __ . ., - ' (44) Nthtftvllulpanon Ja kuuL|ullialtun pvm. —

Patent- och registervtyreisen AnaMcu utlagd och u«i.«krWtm puMiemd 31.12.80 (32)(33)(31) Pyydetty atuoikM·—Begird prlorttat 21.05.7^ USA(US) i*720i+8 (71) Union Carbide Corporation, 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, USA(US) (72) Harry James Brown, Lewiston, N.Y., William Daniel Forgeng, Las Vegas,

Nevada, Charles Meacham Brown, Lewiston, N.Y., USA(US) (7^) Oy Borenius & Co Ab (5k) Karkaisumenetelmän käyttö, jolloin metallipintaan aikaansaadaan kova päällyste - Användning av ett härdningsförfarande, varvid ett härt överdrag appliceras pä en metallyta

Keksintö kohdistuu karkaisumenetelmän käyttöön, jossa menetelmässä metallipintaan aikaansaadaan kova päällyste yhdistämällä pulverimainen volframipitoinen kovametalli metallurgisesti metallipintaan tämän sulamislämpötilassa.

Esineiden, esim. metallipintojen pintakarkaisu (The Oxy-Acetylene Handbook, 11th Edition, Linde Air Products Division of Union Carbide Corporation, myös Welding Handbook Third Edition, American Welding Society) on tavallista teollista toimintaa, siten esim. valettua osasmuotoista volframikarbidia (W2C-WC) tai koboltilla sidottua WC, tavallisesti teräsputkeen suljettuna, levitetään karkaisutekniikalla rautalejeeringin pinnalle kulutusta kestävien leikkuuterien, maan-siirtolaitteiden jne. valmistuksessa. Kuitenkin on havaittu, että mahdollisesti alustan metallin ja volframikarbidin luonnostaan erilaisten fysikaalisten ominaisuuksien johdosta karkaisuaine pyrkii jakaantumaan epätasaisesti metalliesineen sulaneelle osalle, mistä seuraa häiritseviä kovuuden vaihteluja aikaansaaduilla kovettuneilla karkaistuilla pinnoilla.

Myös päällystettäessä rauta- tai teräsesineitä sekä valetulla että koboltilla sidotulla volframikarbidilla esineen sula rauta liuottaa osan volframikarbidista, jolloin jäähtyessä saostuu sekakarbideja 2 58792 (FeW)gC ja Fe^W^C reaktioyhtälön 3WC+9Fe -> Fe^VT^C+2Fe^C mukaan, mistä seuraa volframikerroksen olennainen heikentyminen vähemmän kulutusta kestäväksi faasiksi.

Tapauksissa, joissa volframikarbidia käytetään karkaisuun, tarvitaan suhteellisen suuria painomääriä volframikarbidia sen suuren tiheyden vuoksi riittävän karkaisun aikaansaamiseksi.

Esim. US-patenttijulkaisusta 21 70 433 tunnetaan kovametalli, joka koostuu vähintään kahdesta metallikarbidista sekä lisämetallista, jolloin esimerkiksi on esitetty kovametalli, joka sisältää 10...20% vanadiinikarbidia, 65...85% volframikarbidia ja 5...20% lisämetallia kuten nikkeliä, kobolttia, kromia tai rautaa. Tässä patenttijulkaisussa ei kuitenkaan selvitetä, miten tämä kovametalli saatetaan kantaja-metallin pintaan.

Siten keksinnön kohteena on aikaansaada menetelmä, jolla karkaisu suoritetaan käyttämällä vanadiinikarbidipitöistä ainetta niin, että pinnan kulutuksenkestävyys on ainakin vertailukelpoinen tavanomaisella volframikarbidimenetelmällä saadun kestävyyden kanssa.

Keksinnölle on näin ollen tunnusomaista, että käytetään kovametallia, joka koostuu 0...50 prosentista nikkeliä, kobolttia ja/tai rautaa, vähintään 10 prosentista ainakin yhtä vanadiinikarbidia ja volframista, jolloin volframi esiintyy kiinteän liuoksen muodossa jokaisessa vana-diinikarbidissa ja volframin osuus on 10...67 prosenttia vanadiini-karbidin ja volframin yhteenlasketusta painosta.

Edellä mainittu aine voidaan muodostaa jostakin vanadiinikarbidista tai se voi olla kahden tai useamman tällaisen vanadiinikarbidin seos, esim. tyyppiä VC, tai jotakin siltä väliltä. Kun aineessa on läsnä volframia, se on vanadiinikarbidin tai karbidien kanssa kiinteänä liuoksena sen määrän ollessa volframin kiinteän liukoisuuden karbidiin tai karbideihin puitteissa. Esim. silloin, kun aineen vanadiini on täydelleen VC-tyyppiä, volframia voi olla 25 atomi-% kiinteänä liuoksena VC:ssä (alue 100 piirustuksen kuviossa), mikä on volframin liukoisuuden raja VC-tyyppiseen karbidiin. Jos aineen 3 58792 vanadiinikarbidi on täydelleen V2C-tyyppiä, wolframin liukoisuus on rajoittamaton (alue 200 piirroksen kuviossa), mutta keksinnön mukaan tulee aineen sisältöä jokin minimimäärä vanadiinikarbidia, kuten edellä on mainittu. Esimerkiksi kun aine on muodostettu sekä VC-että VgC-tyyppisistä karbideista, kuten on osoitettu piirroksen faasidiagrammissa kohdassa I, maksimimäärä wolframia liuoksessa olisi noin 63,5 paino-#. Tällaisessa aineessa 23,7# olisi kiinteänä liuoksena VC-tyyppisessä karbidissa ja loput 39,8# V2C-tyyppisessä karbidissa.

Edellä mainitut wolframin kiinteän liukoisuuden raja-arvot ja keksinnön mukaisesti käytettävän V-W-C aineiden yksityiskohtainen koostumus ovat määrättävissä piirroksen kuvion 1 faasidiagrammista, joka perustuu viitteeseen, joka on sisällytetty DMIC Report’in 152, 7.2.1963, Binary & Ternary Phase Diagrams Supplement·1 iin, Identification Code 195-2-63· Samoin voidaan käyttää faasidiagrammia krijän "Handbook of Lattice Spacings and Structure of Metals”, W.B. Pearson - Voi. 2., Pergammon Press 1967, sivulla 1397.

Valmistettaessa esim. sellaista ainetta kuin kuvion 1 kohdassa I, faasidiagrammista saatavia V:n, Csn ja W:n prosenttiarvoja voidaan käyttää näiden aineiden lähtöseoksessa, joka sisältää nämä aineet alkuaineiden muodossa. Seosta voidaan sitten käsitellä myöhemmin kuvattavalla tavalla. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää valmiita vanadiini-hiili- ja vvolframi-hiiliyhdisteitä, joiden avulla saadaan samat prosenttisuudet lähtöaineseokseen. Jos taas lähtöaineet ovat oksideja, esim. VgO^, W0^, lisätään seokseen hiiltä niin paljon, että oksidit pelkistyvät metalleiksi, esim. yleisen kaavan:

MO + C —» MC + CO

mukaisesti.

Yleensä voivat lähtöseoksen aineosien määrät vaihdella 5 paino-#:n verran halutusta arvosta ja ylimäärä, esim. viieikin paino-# hiiltä voidaan lisätä, jos katsotaan tärkeäksi poistaa mahdollinen happi, joka liittyy lähtöaineen vanadiini- tai wolframiaineosiin. Tiettyä laitetta ja olosuhteita varten voidaan rutiininomaisesti määrittää sopivat lähtöaineen ainesuhteet.

4 58792

Jos aineessa on läsnä useampaa kuin yhtä vanadiinikarbidityyppiä, wolframia voi olla kiinteänä liuoksena jokaisessa vanadiinikarbidis-sa määrä, jota rajoittaa liukoisuus mainittuihin vanadiinikarbidei-hin, jolloin on otettava huomioon, että keksinnön mukaisesti käytetyssä aineessa on ainakin määritelty minimimäärä vanadiinikarbidia. Jos wolframia on aineessa enemmän kuin liukenemisrajojen mukainen määrä, se yhtyy hiileen muodostaen wolframikarbidia, mikäli aineen valmistuksessa käytetään hiiltä riittävästi sen varmistamiseksi, että aine ei sisällä alkuainewolframia ainakaan enempää kuin 5 paino-#. Edellä mainitussa aineessa voi olla läsnä rautaa, nikkeliä ja kobolttia määrä, joka on tavallinen kovametallin valmistuksessa, esim. 50#: iin saakka yhdistelmän painosta ja sopivimmin alueella 0...18#.

Keksinnön mukaista karkaisuainetta voidaan vaihtoehtoisesti kuvailla ainekoostumukseksi, joka käsittää pääasiallisesti kemiallisesti yhtyneitä vanadiinia ja hiiltä ja mikäli wolframia on läsnä, se on kiinteänä liuoksena mainituissa kemiallisesti yhtyneissä vanadiinissa ja hiilessä ja sen määrä on 0#:ista rajaan, joka määräytyy wolframin liukenevuudesta mainittuiin vanadiinin ja hiilen kemialliseen yhdisteeseen ja noin 50#:iin saakka yhdistelmän painosta kobolttia, nikkeliä ja rautaa, kun taas vanadiinin ja hiilen kemiallisen yhdisteen määrä on ainakin 10# mainitun koostumuksen painosta.

Edellä kuvattu keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty karkaisu-aine voi myös lisäksi sisältää suhteellisen pienen määrän, esim. aina 5#:iin asti yhdistelmän painosta muita aineita, kuten vapaata hiiltä, vanadiinia ja wolframia.

Vaikka mitä tahansa tunnettua tekniikkaa voidaan käyttää edellä kuvatun karkaisuaineen valmistamiseen lähtöaineista, jotka käsittävät alkuainevanadiinin, wolframin ja hiilen, ja vanadiini- ja wolfra-mioksidit, sopivin muoto karkaisuaineeksi käytettäväksi keksinnön mukaisesti on osasmuotoinen kylmäpuristettu ja sintrattu aine, jota keksinnön esimerkit valaisevat. Näissä esimerkeissä lähtöaineet vanadiini, hiili, wolframi ja koboltti sekoitetaan, tiivistetään ja sintrataan vetyatmosfäärissä ja korotetussa lämpötilassa, esim. 1200...1600 °C, esim. 1/2...3 tunnin ajan, mikä riittää edellä kuvatun aineen muodostumiseen.

5 58792

Keksinnön eräs sovellutus käsittää tavanomaisen muotoisen karkaisu-sauvan käytettäväksi metalliesineiden, jotka ovat rautaa, terästä, kobolttia, nikkeliä, alumiinia, kuparia, magnesiumia ja näiden metallien lejeerinkejä, karkaisemiseen. Tällainen karkaisusauva käsittää metallikotelon tai putken, joka on tehty tähän tarkoitukseen tavallisesti käytetyistä metalleista kuten raudasta, teräksestä, alumiinista, kuparista jne. ja joka sisältää edellä kuvattua karkaisu-ainetta.

Keksinnön mukaista karkaisumenetelmää voidaan käyttää tunnetuilla kaasu- ja sähköhitsaustekniikoilla, esim. kaasuhitsauksella, kaari-hitsauksella tai muilla tavoilla, joita kuvaa “Master Chart of Welding Process" - American Welding Society (1969), käyttämällä tavallisia hitsausjuoksuttimia. Tuotetuissa karkaistuissa esineissä on olennaisesti kaikki, 80i» tai enemmän, päällystykseen käytetystä vana-diinikarbidiaineesta ja mahdollisesta liuenneesta wolframista läsnä juuri tässä muodossa, t.s. vanadiinikarbidina, joka sisältää wolfra-mia kiinteänä liuoksena. Toisin sanoen tapahtuu vain suhteellisen vähän, 5·.·20/£, vanadiinikarbidin tai siihen liuenneen wolframin liukenemista eli häviämistä pintametalliin.

Keksinnön mukaista karkaisumenetelmää voidaan käyttää myös tunnetun plasmaliekkiruiskutuksen tai -päällystystekniikan yhteydessä ("Flame Spray Handbook" Volyme III - METCO Inc. (1965).

Keksinnön mukaisessa metalliesineiden karkaisussa edellä mainituilla tunnetuilla tavoilla metalliesine ja päällystykseen käytetty karkaisu-aine tulevat metallurgisesti sidotuiksi.

Keksinnön toisen sovellutuksen mukaan kuvattu karkaisuaine sidotaan ei-meteiliseen alustaan käyttämällä tavanomaisia liimausaineita kuten luonnon- tai synteettisiä kumimaisia tai hartsiaineita, esim. kova-muoveja kuten fenolisia, polyestereitä, ristisidottuja styrenoituja polyeetereitä, kestomuoveja kuten polysufloneja, epokseja ja risti-sidottuja elaetomeerisiä aineita kuten luonnon- tai synteettisiä kume ja.

Piirustuksen kuviossa 2, jossa mukavuuden vuoksi kuvion 1 asteikkojen atomipainoprosentit on muutettu painoprosenteiksi, on keksinnön 6 58792 mukainen vanadiini-wolframi-hiiliaine, josta ainakin 95 paino-# on vanadiinikarbidia ja wolframia, silloin kun sitä on läsnä kiinteässä liuoksessa, ja joka sisältää ainakin 10# vanadiinikarbidia, alueella A, joka käsittää kohdat 100*, 200*, 300*, 900 ja 1000. Erityisen sopiva kohta on 100*, missä läsnäoleva wolframi on kiinteänä liuoksena VC-tyyppisessä karbidissa. Kohdassa 200* on läsnäoleva wolframi kiinteänä liuoksena VgC-tyyppisessä karbidissa ja kohdassa 300' VC-ja/tai VgC-tyyppisessä karbidissa. Myös jonkin verran alueen A ulkopuolella olevat koostumukset ovat sopivia käytettäviksi keksinnön sovellutuksiin. Esimerkiksi alueella 600* vähän alueen 100' yläpuolella esitetty koostumus sisältää vapaata hiiltä ja mikälli vapaan hiilen määrä ei ylitä 5# aineen painosta, se on sopivaa käytettäväksi keksinnössä. Samoin alueilla 700', 800*, 900' tai 1000, 1200, 1300 ja 1400 olevat koostumukset, jotka eivät sisällä enempää kuin noin 5# vapaata C, WC, W ja/tai V, ovat sopivia käytettäviksi keksinnössä.

V-W-C-koostumus, jonka on havaittu olevan erityisen edullinen keksinnön mukaiseen käyttöön, sisältää 10...67 paino-# wolframia kiinteässä liuoksessa.

Seuraavissa esimerkeissä valaistaan aineita, joita käytetään keksinnön mukaisina karkaisuseoksina.

Esimerkki I

Seuraavia aineita käytettiin VC-tyyppistä ainetta olevan kylmäpuristetun sintratun karkaisuseoksen valmistukseen, jossa on noin 50...60 paino-# wolframia kiinteässä liuoksessa ja joka sisältää noin 6 paino-# kobolttia, käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä: (a) 1978,4 g kaupallista ainetta (Union Carbide Corporation), joka sisältää seosta V2C+VC, osaskooltaan 65 meshiä ja hienompaa ja seu-raavan analyysin mukaista: 82,26# V 14,24# C 0,70# 0 0,50# Pe loput kosteutta ja mahdollisia epäpuhtauksia.

7 58792 (b) 1412,0 g UCAR (Union Carbide Corporationin tavaramerkki) wolfra-mijauhetta, Agglomeroitumatonta, F.S.S. 2,0 mikronia.

(c) 192,0 g Acheson (Union Carbide Corporationin tavaramerkki) brand G39 grafiittijauhetta, hienompaa kuin 100 meahiä.

(d) 242,4 g kobolttijauhetta, erikoishienoa (African Metals Corp.).

Jauheet pantiin kuulamyllyyn (halkaisija 23,3 cm, korkeus 2Θ cm, 22 kg 1,27 cm läpimittaisia kuulia), jota käytettiin 48 tuntia kierrosnopeu-della 52/min. Sen jälkeen aine kylmäpuristettiin tabletoimalla 38 mm suulakkeella noin 38 000 psi paineella.

Tabletit (näennäistiheys 5,14 g/cc) murskattiin ja seulottiin 12x20 meshiin. Saadut rakeet pantiin grafiittiveneisiin ja sintrattiin puhtaassa vedyssä työntämällä molybdeeni-kuumennusuunin läpi. Sintraus-prosessi oli seuraavanlainen: Grafiittivene sijoitettiin uunin oven sisäpuolelle 1/2 tunniksi ilmakehän kaasujen jäännöksen poistamiseksi. Sitten vene siirrettiin eteenpäin 900...1200 C:n vyöhykkeeseen mahdollisten jäljellä olevien oksidien pelkistämiseksi ja pelkistys-tuotteiden poistamiseksi. Sitten vene siirrettiin kuumaan 1400 °C:n vyöhykkeeseen 1,5 tunniksi kylmäpuristetun aineen sintraamiseksi.

Sen jälkeen vene työnnettiin ulos kuumasta vyöhykkeestä vedellä jäähdytettyyn kammioon ja saatettiin huoneenlämpötilaan 12 minuutissa. Rakeet olivat hiukan yhteen takertuneita, mutta saatiin helposti erilleen leukamurskaajassa. Aineen sisältämä koboltti pois laskettuna siitä ainakin 95 paino-# käsitti vanadiinin ja hiilen kemiallista yhdistettä, jossa oli kiinteänä liuoksena wolframia.

Esimerkin mukaan valmistettu kylmäpuristettu ja sintrattu aine murskattiin leukamurskaimessa kokoon 12 x 32 meshiä ja käytettiin seuraa-valla tavalla karkaisuaineena.

Rakeet pakattiin 30 cm pituiseen ja ulkoläpimitai taan 6,3 mm ja sisä-läpimitaltaan 4,75 mm laajuiseen valuteräsputkeen. Rakeet käsittivät noin 45# sauvan painosta. Sauvalla näällystettiin sitten lejeeraa-maton hiiliteräsesine käyttämällä happi-asetyleenipoltinta. Liekki oli asetyleenirikas hiilen poistumisen estämiseksi. Alussa metalli-esine saatettiin hitsauslämrötilaan, t.s. pinta saatettiin sulamaan 8 58792 ja sauvalla päällystettiin tunkemalla mahdollisimman vähän esineen sisään. Sulametallipäällys sitoi rakeet esineeseen ja metallurginen sidos muodostui karkaisuaineen ja esineen välille sulan metallin jähmettyessä.

Saadun karkaistun pinnan havaittiin olevan kulutuskestävyydeltään ainakin verrattavissa sellaiseen, joka saadaan käyttämällä karkaisu-aineena valettua wolframikarbidia.

Erityinen etu käytettäessä edellä kuvattua ainetta karkaisussa on siinä, että vanadiinikarbidimäärää voidaan vaihdella 100 piisestä vanadiinin ja hiilen yhdisteestä aineeseen, joka sisältää jopa 90 paino-/S WC, samalla kun saadaan erinomainen kulutukeenkestävyys, iskulujuus ja kovuus, jotka vastaavat ainakin tavanomaisella wolfra-mikarbidilla saatavia arvoja. Täten vanadiini-hiiliyhdisteen ja wolframin suhdetta voidaan muutella aineen tiheyden säätämiseksi siten, että se on olennaisesti sama kuin karkaistavan metalliesineen sulaneella osalla. Tämän johdosta ei edes kevytmetallin, kuten alumiinin ollessa kyseessä, keksinnönmukaisen karkaisuaineen tarvitse olla tiheydeltään enempää kuin 50i» suurempi kuin sulaneen pinnan tiheys. Tästä johtuu, että karkaisuaineen tasainen jakaantuminen esineen sulaneeseen osaan suuresti helpottuu. Vaihtoehtoisesti voidaan karkaisuaineen tiheyttä helposti säätää haluttaessa siten, että enemmän karkaisuainetta tulee sulaneen pinnan alempaan osaan tai päinvastoin.

Eräs etu keksinnöstä on, että käytettäessä vanadiinikarbidia wolframi-karbidin sijasta karkaisuaineena, karkaisuaineen painoa tietyn päällystyksen saamiseksi voidaan vähentää jopa 65i° verrattuna tavanomaiseen valettuun wolframikarbidiin.

Seuraava taulukko I esittää erilaisia tiheysarvoja keksinnön mukaisille tyypillisille aineille, joiden empiiriset koostumukset on ilmoitettu. Valetun wolframikarbidin mitattu tiheys on myös esitetty taulukossa.

9 58792

Taulukko I

Empiirinen koostumus Tiheys Koostumus Mitattu tiheys 100#VC 5.77 g/cc (las kettu) 75#VC + 25# WC 6.87 g/cc (las kettu) Valettu W2C-WC 16.28 g/cc 60#VC + 40#WC 7.88 g/cc (las kettu) (60VC+40WC)+3# Co 6.97 g/cc (mitattu)

Esimerkki II

Seoksesta, joka sisälsi sekoitettu VC+VgC-einetta, alkuaine-wolfrämiä ja grafiittia, valmistettiin keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäväksi kylmäpuristettua ja sintrattua karkaisuainetta, joka on VC-tyyppiä, ja jossa on noin 50...60 paino-# wolframia kiinteänä liuoksena. Wolframi on UCAR-wolframijauhetta, jonka keskimääräinen osaskoko oli 2,5 mikronia. Vanadiinikarbidiaineen (saatavana Union Carbide Corporationilta) osaskoko oli 65 meshiä ja sitä hienompaa. Grafiitti oli Acheson G39 jauhetta, osaskooltaan 200 meshiä ja sitä hienompaa. Wolframin, vanadiinikarbidin ja grafiitin määrät seoksessa olivat: (a) Wolframia 759,95 g (b) VC+V2C-seosta 85,90# V 1130,4 g 0,53 #C 0,86# 0 0,50# Pe

Loput kosteutta ja satunnaisia epäpuhtauksia (c) Grafiittia 134,4 g

Yllä olevat ainekset pantiin ruostumattomasta teräksestä olevaan kuulamyllyyn, jonka korkeus on 14,6 cm ja sisäläpimitta 15,2 cm. Jauhamisvälineinä oli 8100 g 1,27 cm läpimittaisia teräskuulia.

Myllyä pyöritettiin 76 kierrosta minuutissa kokonaisjauhamisajän ollessa 100 tuntia. Jauhettu seos kylmäpuristettiin tableteiksi 38 000 psi paineella. Tablettien mitat olivat: läpimitta 3,2 cm ja paksuus 2,5 cm. Kylmäpuristetun aineen tiheys oli 5,028 g/cc. Kylmä-puristettu aine rakeistettiin 40 x 200 meshiin murskaamalla ja seulomalla. Saadut rakeet pantiin grafiittiveneisiin ja kuumennettiin 58792 ίο puhtaassa vedyssä molybdeeni-läpikuljetusuunissa. Veneet vietiin 900...1200 °C;iseen vyöhykkeeseen ja pidettiin siinä 1/2 tuntia mahdollisten metallioksidien pelkistämiseksi. Tämän jälkeen vene työnnettiin kuumaan vyöhykkeeseen ja sintrattiin 1400 °C:ssa 1,5 tuntia. Sitten vene työnnettiin vedellä jäähdytettyyn kammioon ja saatettiin huoneenlämpötilaan noin 12 minuutissa. Rakeet saatiin helposti erotetuiksi 48...250 meshin osaskokoon kuljettamalla leukamurskaajän läpi. Kemiallisesti yhdistynyt vanadiini ja hiili, jossa oli vvolfra-mia kiinteänä liuoksena muodosti ainakin 95 paino-# aineesta. Sintra-tun ja kylmäpuristetun aineen näennäinen tiheys oli 6,45 g/cc.

Esimerkki III

Seosta, joka sisälsi sekoitettua VC-t^C-ainetta, alkuainewolfrämiä, alkuainekobolttia ja grafiittia, valmistettiin VC-tyyppistä ainetta olevan kylmäpuristetun ja sintratun karkaisuaineen saamiseksi, missä oli 50...60 paino-# wolframia kiinteänä liuoksena ja joka sisälsi noin 1 paino-#:n kobolttia. Wolframi oli UCAR wolframijauhetta, jonka keskimääräinen osaskoko oli 2,5 mikronia. Vanadiinikarbidi-aines oli osaskooltaan 65 meshiä ja hienompaa (saatavana Union Carbide Corporationilta). Koboltti jauhe oli African Metals Corporationin erittäin heinoa laatua osaskoon ollessa keskimäärin 1,31 mikronia. Grafiitti oli Acheson G39 jauhetta (saatavana Union Carbide Corporationilta), osaskooltaan 200 meshiä ja hienompaa. Seoksen W—, Co- ja grafiittimäärät olivat seuraavat: (a) Wolframia 750.96 g (b) VC+VgC-seosta 85.90# V 1130,4 g

12.53# C

0.50# Pe 0.86# 0 loput kosteutta ja mahdollisia epäpuhtauksia (c) Grafiittia (d) kobolttia

Edellä olevat ainekset pantiin ruostumatonta terästä olevaan kuula-mylly,yn, jonka korkeus oli 14,6 cm ja sisäläpimitta 15,2 cm. Jauha-misvälineinä oli 8100 g 1,27 cm läpimittaisia teräskuulia. Myllyä pyöritettiin 76 kierrosta minuutissa kokonaisjauhamisajän ollessa 100 tuntia. Seos kylmäpuristettiin tiivistämällä se telan avulla levyksi. Levystä paineella 31 200 psi puristetun tangon alkutiheys 11 58792 oli 5,323 g/cc. Kylmä tiivistetty levyaine rakeistettiin 10 x 28 meshiin ja rakeet pantiin grafiittiveneeseen ja kuumennettiin puhtaassa vedyssä molybdeeni-läpikuljetusuunissa. Veneet vietiin 200 °Cs iseen vyöhykkeeseen ja pidettiin siinä 1/2 tuntia ilman ja kosteuden poistamiseksi. Sitten veneet siirrettiin eteenpäin 900...1100 °C: iseen vyöhykkeeseen ja pidettiin siinä 1/2 tuntia mahdollisten metal-lioksidian pelkistämiseksi. Tämän jälkeen vene pantiin kuumaan vyöhykkeeseen ja aine sintrattiin 1400 °C:ssa 1,5 tunnin ajan. Sitten vene työnnettiin vedellä jäähdytettyyn kammioon ja saatettiin huoneenlämpötilaan noin 12 minuutissa. Säkeet saatiin helposti erotetuiksi kuljettamalla leukamurskaajän läpi ja seulottiin 12:sta 30:een meshiin. Paitsi aineen sisältämää kobolttia siitä ainakin 95 paino-# käsitti vanadiinin ja hiilen kemiallista yhdistettä, jossa oli wolf-ramia kiinteänä liuoksena. Sintratun kylmäpuristetun aineen näennäinen tiheys oli 6,4 g/cc.

Esimerkki IV

Seoksesta, joka sisälsi sekoitettua VC+^C-ainetta, alkuainekobolttia ja grafiittia, valmistettiin keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäväksi kylmäpuristettua ja sintrattua karkaisuainetta, jonka empiirinen koostumus oli VC+3#Co. Vanadiinikarbidiaines oli osaskooltaan 65 meshiä ja hienompaa (saatavana Union Carbide Corporationilta). Kobolttijauhe oli African Metals Corporationin erittäin hienoa laatua oeaskoon ollessa keskimäärin 1,31 mikronia. Grafiitti oli Acheson G39 jauhetta, osaskooltaan 200 meshiä ja sitä hienompaa. Suhteet olivat sellaiset, että lopputuote sisälsi vanadiinia, hiiltä ja kobolttia empiiristä suhdekaavaa VC+3#Co vastaavasti. Seoksen vanadiini-karbidi-, koboltti- ja grafiittimäärät olivat seuraavat: (a) VC+VgC-seosta 85-90#V 45,4 kg 12.53#C 0,86#0 0,50#Pe loput kosteutta ja mahdollisia epäpuhtauksia (b) Co 0,15 kg (c) Grafiittia 0,38 kg

Edellä olevat aineosat pantiin ruostumatonta terästä olevaan kuula-myllyyn, jonka korkeus oli 14,6 cm ja sisäläpimitta 15,2 cm. Jauha- 12 58792 misvälineinä oli 6000 g teräksisiä 1,27 cm läpimittaisia kuulia.

Myllyä pyöritettiin nopeudella 76 kierrosta minuutissa. Jauhamista jatkettiin kaikkiaan 48 tuntia. Tablettien, jotka saatiin kylmäpuris-tamalla seosta 38 000 psi paineella, alkutiheys oli 3,678 g/cc. Seos kylmäpuristettiin telan avulla levyksi ja rakeistettiin 10 x 28 mes-hiin. Hakeet pantiin grafiittiveneeseen ja kuumennettiin puhtaassa vedyssä raolybdeeni-läpikuljetussintrausuunissa. Veneet vietiin ensin 200 °C:iseen vyöhykkeeseen ja pidettiin siinä 1/2 tuntia ilman ja kosteuden poistamiseksi. Sitten veneet siirrettiin eteenpäin 900... 1100 °C:n vyöhykkeeseen ja pidettiin siinä 1/2 tuntia mahdollisten metallioksidien pelkistämiseksi. Tämän jälkeen veneet työnnettiin 1300 °C:iseen vyöhykkeeseen 1,5 tunnin ajaksi kylmäpuristetun aineen sintraamiseksi. Sintrattu aine työnnettiin sitten vedellä jäähdytettyyn kammioon ja jäähdytettiin huoneenlämpötilaan noin 12 minuutissa. Rakeet saatiin helposti erotetuiksi kuljettamalla leukamurskaajän läpi ja seulottiin 12...30 meshiin. Ainakin 95aineen painosta oli vanadiinimonokarbidin muodossa (VC).

Esimerkki V

Valmistettiin VgO^tn, alkuainekoboltin ja grafiitin seos. VgO^tn keskimääräinen osaskoko oli 200 meshiä ja hienompaa. Kobolttijauhe oli African Metals Corporationin erittäin heinoa laatua osaskoon ollessa keskimäärin 1,31 mikronia. Grafiitti oli Acheson G39 jauhetta. Suhteet olivat sellaiset, että lopputuotteeksi saatavan keksinnön-mukaisesti käytettävän kylmäpuristetun ja sintratun karkaisuseoksen empiirinen koostumus oli VC-3Co. VgO^sn, koboltin ja grafiitin määrät seoksessa olivat: (a) V203:a 1814.4 g (b) Co 46.6 g (c) Grafiittia 723.0 g V203, koboltti ja grafiitti aineosat pantiin ruostumatonta terästä olevaan kuulamyllyyn, jonka korkeus oli 20,3 cm ja sisäläpimitta 24,8 cm. Jauhatusvälineenä oli 7 kg nolframikuulia, joiden läpimitta oli 1,27 cm. Myllyä pyöritettiin nopeudella 64 kierrosta minuutissa. Jauhamista jatkettiin 16 tuntia. Jauhettu seos puristettiin telan avulla levyksi (tiheys 2,428 g/cc) ja rakeistettiin 3 x 12 meshiin. Rakeet pakattiin grafiittiveneisiin ja kuumennettiin 13 58792 puhtaassa vedyssä platinaan kierretyssä putkiuunissa. Veneitä kuumennettiin 1150 °C:ssa ja pidettiin 2 tuntia virtaavassa vedyssä. Lämpötila nostettiin 1300 °C:een ja pidettiin siinä 2,5 tuntia. Rakeet saatiin helposti erotetuiksi kuljettamalla leukamurskaimen läpi ja seulottiin 12 x 30 meshiin. Aine oli VC-tyyppisen vanadiinimono-karbidin muodossa, joka oli jossakin määrin pyöreinä kiteinä suhteellisen pehmeässä kobolttimatriisissa ja sisälsi lisäksi vanadiinin ja hiilen yhdistettä sekä 2.73# vapaata hiiltä.

Esimerkki VI

Seoksesta, joka sisälsi sekoitettu VC+VgC-ainetta, alkuainerautaa ja grafiittia, valmistettiin kylmäpuristettua ja sintrattua karkaisu-ainetta, jonka empiirinen koostumus oli VC+2#Pe. Vanadiinikarbidi-aineen, raudan ja grafiitin ainemäärät seoksessa olivat seuraavat: (a) VC+V2C-seosta 83.66#V 200 g

14.14#C

0.88#0

Loput kosteutta ja mahdollisia epäpuhtauksia (b) Pe 4.27 g (c) Grafiittia 12.48 g

Edellä olevat ainekset pantiin 2,3 litran kuulamyllyyn yhdessä 4,6 kg: n 1,27 läpimittaisia teräskuulien kanssa. Myllyä pyöritettiin 16 tuntia kierrosluvun ollessa 105/min. Jauhe otettiin ulos, tiivistettiin telalla ja rakeistettiin 10 x 28 meshiin irtotiheyden ollessa noin 1,95 g/cc. Rakeet pantiin grafiittiveneeseen ja sintrattiin puhtaassa vedyssä molybdeeni-läpikuljetussintrausuunissa 1,5 tuntia 1300 °C: ssa. Sintrattu aine työnnettiin sitten vedellä jäähdytettyyn kammioon ja jäähdytettiin huoneenlämpötilaan noin 12 minuutissa. Sintra-tut rakeet olivat lievästi sitoutuneita, mutta ne irtosivat helposti leukamurskaimessa. Sintrattujen rakeiden irtotiheys oli noin 2,62 g/ cc. Kylmäpuristetussa ja sintratussa aineessa olevat vanadiini ja hiili olivat yhtyneet monokarbidin muotoon (VC).

Esimerkki VII

Valmistettiin V20^:n, W0^:n, alkuainekoboltin ja grafiitin seos keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän VC-tyyppisen kylmä- 14 58792 puristetun ja sintratun karkaisuaineen saamiseksi, jossa on noin 20...25 paino-# wolframia kiinteänä liuoksena ja noin 13,5 paino-# kobolttia. V20^:n keskimääräinen osaskoko oli 200 meshiä. W0^:n keskimääräinen osaskoko oli 100 meshiä ja hienompaa. Kobolttijauhe African Metals Corporationin erittäin hienoa laatua, jonka keskimäär. osaskoko oli 1,31 mikronia. Grafiitti oli Acheson G39-jauhetta, 200 meshiä ja hienompaa. V203:n, WO^jn, koboltin ja grafiitin määrät seoksessa olivat seuraavat: (a) V203:a 299.80 g (b) WO^sa 96.0 g (c) Costa 53.0 g (d) Grafiittia 137.85 g v203“* W03“» koboltti- ja grafiittiainekset pantiin 2,3 litran kuula-myllyyn. Jauhamisvälineenä oli 2,85 kg 1,27 cm läpimittaisia teräs-kuulia. Myllyä pyöritettiin kierrosnopeudella 95/min. Seosta jauhettiin 24 tuntia. Jauhettu seos kylmäpuristettiin telan avulla 2,54 cm läpimittaisiksi ja 1,27 cm paksuisiksi tableteiksi (tiheys 3,04 g/cc). Tabletit pakattiin grafiittiveneisiin ja kuumennettiin puhtaassa vedyssä platinaan kierretyssä putkiuunissa. Veneitä kuumennettiin 1000 °C:ssa 4 tuntia virtaavassa vedyssä. Lämpötila nostettiin 1400 °C:een ja pidettiin siinä kaksi tuntia. Sintratut tabletit murskattiin 32 x 48 meshiin. Saadun aineen näennäinen tiheys oli 5,82 g/cc ja irtotiheys noin 2,7 g/cc. Wolframi, vanadiini ja hiili olivat aineessa W:n kiinteänä liuoksena VC:ssä ja aine sisälsi 13,5# Co.

Esimerkki VIII

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän VC-tyyppisen kylmä-puristetun sintratun karkaisuaineen saamiseksi, joka sisältää 20...25 paino-# wolframia kiinteänä liuoksena ja noin 3 paino-# kobolttia, käytettiin seuraavia aineita: (a) 31,36 g :aupallista ainetta, joka sisältää VgC+VC-seosta,

osaskooltaan 65 meshiä ja hienompaa, ja jonka koostumus on seuraava: 84.69# V

13.20 C

1.10 0 0.50 Pe

Loput kosteutta ja mahdollisia epäpuhtauksia 15 58792 (b) 10,33 g UCAR-wolframijauhetta, agglomeroitumatonta, P.S.S.

2.0 mikronia (c) 2,46 g Acheson G39-grafiittijauhetta, hienompaa kuin 100 mesbiä (d) 1,36 g kobolttijauhetta, African Metals Corp. erittäin hienoa laatua

Jauheet pantiin 2 kuutiojalan kuulamyllyyn, jossa oli 227 kg 1,27 cm läpimittaisia teräskuulia ja jauhettiin 36 kierroksen minuuttinopeu-della 48 tuntia. Sen jälkeen osa aineesta kylmäpuristettiin noin 38 000 psi paineella. Kylmäpuristetun aineen tiheys oli 4,219 g/cc. Aine tiivistettiin telan avulla levyksi ja murskattiin jauhentimessa 10 x 20 meshiin. Näennäinen tiheys oli noin 5»14 g/cc. Saadut rakeet pantiin grafiittiveneisiin ja sintrattiin puhtaassa vedyssä molybdeeniin kierretyssä läpikuljetusuunissa. Sintrauksen vaiheet olivat seuraavats grafiittivene pantiin uunin oven sisäpuolelle 1/2 tunniksi ilmakehän kaasujen jäännösten poistamiseksi. Sitten siirrettiin venettä eteenpäin 900...1200 °C;iseen vyöhykkeeseen mahdollisesti jäljellä olevien oksidien pelkistämiseksi ja pelkistystuottei-den poistamiseksi. Sitten vene siirrettiin edelleen kuumaan vyöhykkeeseen, jonka lämpötila oli 1550 °C, 1,5 tunniksi kylmäpuristetun aineen sintraamiseksi. Sitten työnnettiin vene kuumatilasta vedellä jäähdytettyyn kammioon ja jäähdytettiin huoneenlämpötilaan 12 minuutissa. Rakeet olivat heikosti yhteensitoutuneita, mutta saatiin helposti erilleen leukamurskaimessa. Koboltti poislaskettuna sisälsi aine ainakin 95 paino-$ kemiallisesti yhtynyttä vanadiinia ja hiiltä ja wolframi oli kiinteänä liuoksena.

Esimerkissä valmistettu aine murskattiin leukamurskaimellä 12 x 32 meshin osaskokoon karkaisuaineena käytettäväksi.

Aineen kemiallinen analyysi oli seuraava: 13.40$ G 56.24$ V 23.55$ W 3.46$ Co 1.26$ Fe (rautapitoisuuden lisäys johtuu jauhinlaitteesta) 0.10$ 0

Jos otetaan huomioon vain V, C ja W aineosat, ovat prosenttiluvut seuraavanlaiset: 16 58792 C 14.37 paino-# 47.46 atomi-# W 25.27 " 5.46 " V 60.34 " 47.06 "

Eräässä keksinnön erikoissovellutuksessa käytettiin lisämäärä hienojakoista wolframia ja hiiltä lähtöaineseoksen aineosana valmistettaessa karkaisuainetta niin, että karkaisuaine voi kiinteänä liuoksena yhdessä tai useammassa vanadiinikarbidissa olevan wolframin lisäksi sisältää perinpohjaisena sintrattuna seoksena sen kanssa myös aina 90#:iin saakka wolframikarbidia. Tätä ainetta voidaan käyttää keksinnönmukaisossa karkaisumenetelmässä karkaisuaineen tiheyden mukauttamiseen sopivaksi tiettyjen metalliesineiden karkaisuun.

Eräässä toisessa keksinnön sovellutuksessa keksinnön mukainen karkaisuaine sisältää aina 90 paino-#:iin saakka kromikarbideja. Tämä aikaansaadaan sisällyttämällä kromimetallia tai -oksidia lisäbiilen ohella karkaisuaineen lähtöaineseoksean tai sekoittamalla kroznikarbi-dia ja erikseen valmistettua, edellä kuvattua keksinnön mukaista karkaisuainetta.

Käytetyt mesh-koot ovat Tyler-sarjaan kuuluvia.