NO126078B - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- NO126078B NO126078B NO4474/68A NO447468A NO126078B NO 126078 B NO126078 B NO 126078B NO 4474/68 A NO4474/68 A NO 4474/68A NO 447468 A NO447468 A NO 447468A NO 126078 B NO126078 B NO 126078B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- metal
- carbide
- aluminum oxide
- molybdenum
- material according
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 111
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 84
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 33
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 29
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 29
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 23
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 17
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 14
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 14
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 carbides zirconium carbide Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 8
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- HQQUTGFAWJNQIP-UHFFFAOYSA-K aluminum;diacetate;hydroxide Chemical compound CC(=O)O[Al](O)OC(C)=O HQQUTGFAWJNQIP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000013003 hot bending Methods 0.000 description 1
- 239000002650 laminated plastic Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
-
- 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
- C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
Description
Metallbundne aluminiumoksyd-carbidmaterialer. Metal-bonded alumina-carbide materials.
Oppfinnelsen angår metallbundne, keramiske skjæreverktøy og The invention relates to metal-bonded, ceramic cutting tools and
mer- spesielt tette materialer av aluminiumoksyd, titan-, zirkonium- more- particularly dense materials of aluminum oxide, titanium, zirconium-
eller hafniumcarbid, et metall fra jerngruppen og wolfram eller molybden. or hafnium carbide, a metal from the iron group and tungsten or molybdenum.
Skjærespisser av aluminiumoksyd er velkjente og har lenge Alumina cutting tips are well known and have a long history
vært brukt. Slike spisser har den fordel at de er meget hårde og slitasjedyktige og har en meget godvarmboyningsstyrke. De er motstandsdyktige overfor errosjon og viser meget liten sveising eller diffundering mellom sponene og spissen. De er også helt oksydasjonsfaste. Disse fordeler motvirkes imidlertid ofte i sterk grad av de keramiske spissers sprohet og manglende seighet og av at de er merkbart tilbbyelige til å gå i stykker på grunn av spenninger, sprekkdannelse og avsplintring. been used. Such tips have the advantage that they are very hard and wear-resistant and have a very good hot bending strength. They are resistant to erosion and show very little welding or diffusion between the chips and the tip. They are also completely oxidation-resistant. However, these advantages are often greatly counteracted by the brittleness and lack of toughness of the ceramic tips and by the fact that they are noticeably prone to breaking due to stress, cracking and chipping.
Flere forsbk er derfor blitt gjort for sammen med aluminium- Several trials have therefore been carried out for together with aluminium-
oksyd å kombinere materialer som vil motvirke disse ulemper uten samtidig i vesentlig grad å minske de fordeler som rent aluminium- oxide to combine materials that will counteract these disadvantages without at the same time significantly reducing the advantages that pure aluminium-
oksyd har. Det har vært en ofte anvendt praksis å binde aluminiumoksyd med inntil 30 eller h- 0% av et metall for å oke styrken og seigheten. Slike materialer som i alminnelighet benevnes som "cermets", har en bedre varmeledningsevne enn rene aluminiumoksyd-baserte keramiske materialer og en forbedre styrke. Tilstedeværel- oxide has. It has been a commonly used practice to bind aluminum oxide with up to 30 or h-0% of a metal to increase strength and toughness. Such materials, commonly referred to as "cermets", have a better thermal conductivity than pure alumina-based ceramic materials and an improved strength. attendance
sen av metallet gir imidlertid en merkbar nedsettelse av skjære-spissens generelle slitasjedyktighet. However, the wear of the metal results in a noticeable reduction in the general wearability of the cutting tip.
Tilsetning av carbider til metall-aluminiumoksydmaterialer var Addition of carbides to metal-alumina materials was
den neste utvikling, og det ble ved denne tatt sikte på å forbedre den slitasjedyktighet og hårdhet som tilsedeværelsen av metallet med-forer. Slike materialer er beskrevet i britisk patent nr. 8K1. 576 og mer detaljert i tysk patent nr. 1.072.182 og britisk patent 821.596. Selv slike kombinasjoner av aluminiumoksyd, carbider og metall har imidlertid en dårlig slitasjedyktighet på grunn av metallet og sprd- the next development, and with this the aim was to improve the wearability and hardness that the presence of the metal with-liners. Such materials are described in British Patent No. 8K1. 576 and in more detail in German Patent No. 1,072,182 and British Patent 821,596. However, even such combinations of aluminum oxide, carbides and metal have poor wear resistance due to the metal and sprd-
het og dårlig varmesjokkmotstandsevne på grunn av den rekke forskjellige varmeutvidelseskoeffisienter som forekommer i slike blandede ildfaste materialer. hot and poor thermal shock resistance due to the range of different coefficients of thermal expansion occurring in such mixed refractories.
Det har nu vist seg at en kombinasjon av fire spesielle bestanddeler innenfor et snevert mengdeområde gir en aluminiumoksydspiss med uvanlige egenskaper. En kombinasjon av aluminiumoksyd med titan-, zirkonium- eller hafniumcarbid eller blandinger derav, et metall fra jerngruppen og wolfram eller molybden innenfor de forholdsmessige grenser og med de strukturelle egenskaper som vil bli nærmere omtalt, gir således en skjærespiss som har en uvanlig kombinasjon av hårdhet og styrke og som er meget motstandsdyktig overfor slitasje og varmesjokk. It has now been shown that a combination of four special components within a narrow quantity range gives an aluminum oxide tip with unusual properties. A combination of aluminum oxide with titanium, zirconium or hafnium carbide or mixtures thereof, a metal from the iron group and tungsten or molybdenum within the proportional limits and with the structural properties that will be discussed in more detail, thus provides a cutting tip that has an unusual combination of hardness and strength and which is highly resistant to wear and thermal shock.
Oppfinnelsen angår således tette, varm- eller kaldpressede metallbundne aluminiumoksydcarbidmaterialer for bruk hvor ildfaste egenskaper er påkrevet, spesielt for bruk i skjæreverktoy, og materialene er særpreget ved at de har en gjennomsnittlig kornstorrelse av under 10 jzm og er sammensatt av to i hverandre inntrengende, tredimensjonale nettverk hvorav det ene består av aluminiumoksyd og det annet av metall og minst ett av carbidene zirkoniumcarbid, hafniumcarbid og titancarbid, idet materialet består i det vesentlige av 20-90 volum- aluminiumoksyd, 5-79 volum- carbid og 1-20 volum- metall som består i det vesentlige av 5-90 vekt# av ett eller fire av metallene jern, kobolt og nikkel og av 10-95 vekt# av minst ett av metallene wolfram og molybden idet volumprosenten av carbid er like eller stbrre enn volumprosenten av metallet. The invention thus relates to dense, hot- or cold-pressed metal-bonded aluminum oxide carbide materials for use where refractory properties are required, especially for use in cutting tools, and the materials are characterized by having an average grain size of less than 10 jzm and are composed of two interpenetrating, three-dimensional network, one of which consists of aluminum oxide and the other of metal and at least one of the carbides zirconium carbide, hafnium carbide and titanium carbide, the material essentially consisting of 20-90 volume alumina, 5-79 volume carbide and 1-20 volume metal which essentially consists of 5-90 wt# of one or four of the metals iron, cobalt and nickel and of 10-95 wt# of at least one of the metals tungsten and molybdenum, the volume percentage of carbide being equal to or greater than the volume percentage of the metal.
Disse materialer viser overraskende usedvanlige fordeler sammenlignet med lignende materialer bestående av nær beslektede forbindelser og sammenlignet med materialer av disse samme forbindelser i forskjellige mengder. På grunn av deres usedvanlige egenskaper er materialene ifolge oppfinnelsen meget nyttige for skjæring og frésing av jernlegeringer selv med meget hbye skjære-hastigheter» These materials show surprisingly extraordinary advantages compared to similar materials consisting of closely related compounds and compared to materials of these same compounds in different amounts. Due to their extraordinary properties, the materials according to the invention are very useful for cutting and milling iron alloys even at very high cutting speeds"
Tegningen viser grafisk mengdene av bestanddelene innen sammensetningsgrensene ifolge oppfinnelsen. Området A aom begrenses av den heltrukne linje,er det område hvori sammensetnings-forholdene befinner seg innen grensene ifolge oppfinnelsen. Området B som begrenses av den ujevnt stiplede linje, er det område hvori sammensetningsforhoIdene befinner seg innenfor de foretrukne grenser ifolge oppfinnelsen, og området G som begrenses av den jevnt stiplede linje, er det område innenfor hvilket de mest foretrukne sammensetningsforhold ligger. The drawing graphically shows the amounts of the components within the composition limits according to the invention. The area A, which is limited by the solid line, is the area in which the composition conditions are within the limits according to the invention. The area B, which is limited by the uneven dotted line, is the area in which the composition conditions are within the preferred limits according to the invention, and the area G, which is limited by the even dotted line, is the area within which the most preferred composition conditions lie.
De ildfaste materialer ifolge oppfinnelsen består i det vesentlige av aluminiumoksyd, titan-, hafnium- eller zirconium-carbid, et metall- fra jerngruppen og wolfram eller molybden. The refractory materials according to the invention essentially consist of aluminum oxide, titanium, hafnium or zirconium carbide, a metal from the iron group and tungsten or molybdenum.
(a) Aluminiumoksyd (a) Alumina
Aluminiumoksydet er tilstede i materialene ifolge oppfinnelsen i en mengde av 20-90 volum-. Behovet for minst 20 volum- aluminiumoksyd skyldes onsket om at aluminiumoksydet skal være tilstede som en kontinuerlig fase. Aluminiumoksydmengder under 20 volum- er mindre tilfredsstillende på grunn av at aluminiumfasens kontinuitet ga ofte merkbart avbrytes. Tilstedeværelsen av minst 20 volum- aluminiumoksyd sikrer en kontinuerlig aluminiumoksyd-fase under de mest vanlige betingelser. The aluminum oxide is present in the materials according to the invention in an amount of 20-90 vol. The need for at least 20 volumes of aluminum oxide is due to the desire for the aluminum oxide to be present as a continuous phase. Amounts of aluminum oxide below 20 vol. are less satisfactory because the continuity of the aluminum phase is often noticeably interrupted. The presence of at least 20 volumes of alumina ensures a continuous alumina phase under the most common conditions.
Aluminiumoksydinnholdet er på den annen side begrenset opp-ad til 90 volum- fordi mer aluminiumoksyd er tilbbyelig til å hindre kontinuiteten til den elektrisk ledende fase av carbid og metall. The alumina content, on the other hand, is limited up to 90% by volume because more alumina is likely to prevent the continuity of the electrically conductive phase of carbide and metal.
Det foretrekkes at aluminiumoksydet skal være tilstede i materialene ifolge oppfinnelsen i en mengde av 40-75 volum-, fortrinnsvis i en mengde av 50-72 volum-, fordi slike mengder gir en sikker garanti for at såvel aluminiumoksydfasen som den elektrisk ledende fase vil være kontinuerlig. It is preferred that the aluminum oxide should be present in the materials according to the invention in an amount of 40-75 volume-, preferably in an amount of 50-72 volume-, because such amounts provide a sure guarantee that both the aluminum oxide phase and the electrically conductive phase will be continuous.
Det aluminiumoksyd som er egnet for anvendelse i materialene Iifolge oppfinnelsen, kan foreligge i flere former forutsatt at Idet er findelt. Det kan således foreligge i form av gamma-,e-<eller a-aluminiumoksyd eller blandinger derav, a-aluminiumoksyd er det foretrukne utgangsmateriale fordi det ikke har et så hbyt .'spesifikt overflateareal som gamma- eller e-aluminiumoksyd og )fordi det som regel vil inneholde mindre adsorbert vann som kan jvære skadelig. The aluminum oxide which is suitable for use in the materials according to the invention can be present in several forms provided that it is finely divided. It can thus be in the form of gamma-, e-< or a-alumina or mixtures thereof, a-alumina is the preferred starting material because it does not have as high a specific surface area as gamma- or e-alumina and because it will usually contain less adsorbed water which can be harmful.
Det aluminiumoksyd som anvendes, bor være tilstrekkelig findelt til at det fåes materialer ifolge oppfinnelsen med en gjennomsnittlig kornstbrrelse av under 10 \ i. Et egnet aluminium-■ 'oksyd-utgangsma.teriale er a-aluminiumoksyd med et spesifikt overflateareal av over 2 m 2 /g, fortrinnsvis 5-25 m 2/g. Aluminiumoksyd med en minste krystallitstbrrelse av under 0,5 målt I ved rbntgenlirijeutvidelsesmetoder, foretrekkes spesielt. Et slikt i aluminiumoksyd kan på enklest måte fåes ved å oppvarme vannfritt ;aluminiumdiacetat til 1200°C i 5 eller flere timer. The aluminum oxide used must be sufficiently finely divided to obtain materials according to the invention with an average grain size of less than 10 µm. A suitable aluminum oxide starting material is α-alumina with a specific surface area of more than 2 m 2 /g, preferably 5-25 m 2 /g. Alumina with a minimum crystallite dispersion of less than 0.5 measured in by X-ray expansion methods is particularly preferred. Such an aluminum oxide can be obtained in the simplest way by heating anhydrous aluminum diacetate to 1200°C for 5 or more hours.
Som eksempel på et egnet, kommersielt tilgjengelig aluminium-• oksyd kan nevnes "Alcoa Superground Alumina XA-16" som ved rbntgenundersbkelse er blitt fastslått å være a-aluminiumoksyd med et spesifikt overflateareal av ca. 13 m /g hvilket tilsvarer ; en kuleformet partikkelstbrrelse av ca. 115 m ji. As an example of a suitable, commercially available aluminum oxide, "Alcoa Superground Alumina XA-16" can be mentioned, which has been determined to be α-alumina oxide with a specific surface area of approx. 13 m /g which corresponds to ; a ball-shaped particle crystal of approx. 115 m ji.
b) Oarbider b) Oarbider
Titan-, zirconium- eller hafniumcarbidet eller blandinger Titanium, zirconium or hafnium carbide or mixtures
derav anvendes i materialene ifolge oppfinnelsen i en mengde av of which is used in the materials according to the invention in a quantity of
5-79 volum-. Minst 5 volum- carbid må være tilstede da den tilstedeværende carbidmengde ikke må være mindre enn den tilstedeværende metallmengde. Den stbrste carbidmengde som kan være tilstede, er begrenset til 79 volum- fordi minst 20 volum- av materialet må utgjbres av aluminiumoksyd og minst 1 volum- av metall. 5-79 volume-. At least 5 volumes of carbide must be present as the amount of carbide present must not be less than the amount of metal present. The maximum amount of carbide that can be present is limited to 79 volumes, because at least 20 volumes of the material must be made up of aluminum oxide and at least 1 volume of metal.
Det foretrekkes å anvende 12,6-58 volum-, fortrinnsvis 18-47 volum-, titan-, zirconium- eller hafniumcarbid. Disse mengder er de beste for oppnåelse av de meget gode egenskaper hva gjelder hårdhet og slitestyrke til materialene ifolge oppfinnelsen. It is preferred to use 12.6-58 volume, preferably 18-47 volume, titanium, zirconium or hafnium carbide. These amounts are the best for achieving the very good properties in terms of hardness and wear resistance of the materials according to the invention.
Dé carbider som er egnet for anvendelse i materialene ifolge i oppfinnelsen, er titan-, zirconium- eller hafniumcarbid eller blandinger derav. Disse carbider er tilgjengelige i handelen eller de kan fremstilles ved kjente fremgangsmåter. Carbidene bor ha en partikkelstorrelse av under 5 H, fortrinnsvis under 2 ] i. Dersom utgangsmaterialet har en partikkelstorrelse betraktelig stbrre enn 5 kan det males på forhånd for derved å redusere dets partikkelstorrelse til den aksepterbare stbrrelse. Malingen av bestanddelene i materialene ifolge oppfinnelsen og som utfores for oppnåelse av en hby jevnhetsgrad, vil selvfølgelig be-virke en viss oppdeling av carbidet og de andre utgangsbestand-deler. The carbides which are suitable for use in the materials according to the invention are titanium, zirconium or hafnium carbide or mixtures thereof. These carbides are commercially available or they can be prepared by known methods. The carbides should have a particle size of less than 5 H, preferably less than 2 ] in. If the starting material has a particle size considerably larger than 5, it can be ground in advance to thereby reduce its particle size to the acceptable size. The grinding of the components in the materials according to the invention, which is carried out to achieve a high degree of uniformity, will of course cause a certain division of the carbide and the other starting components.
Av carbidene foretrekkes det å anvende titancarbid i de tette materialer ifolge oppfinnelsen da det er lett tilgjengelig, gir materialer med en utmerket sammensetning av fysikalske egenskaper og gir en god virkning når det anvendes for skjæring eller frésing av jernlegeringer. Of the carbides, it is preferred to use titanium carbide in the dense materials according to the invention as it is easily available, gives materials with an excellent composition of physical properties and gives a good effect when used for cutting or milling iron alloys.
(c) Metaller (c) Metals
Av de metaller som anvendes i materialene ifolge oppfinnelsen, utgjbres ett av et metall fra jerngruppen, d.v.s. jern,- kobolt, nikkel eller blandinger derav, og ett av et tungtsmeltelig metall, d.v.s. molybden, wolfram eller blandinger derav. Of the metals used in the materials according to the invention, one is produced by a metal from the iron group, i.e. iron, cobalt, nickel or mixtures thereof, and one of a metal that is difficult to melt, i.e. molybdenum, tungsten or mixtures thereof.
Metallene anvendes i en slik mengde at av det samlede metallinnhold utgjor jern, kobolt, nikkel eller blandinger derav 5-90 vekt^S og wolfram, molybden eller blandinger derav 10-95 vekt#. Det har vist seg at disse forhold mellom jerngruppemetall og wolfram eller molybden gir de fordelaktige virkninger som skriver seg fra avbalanserte varmeutvidelseskoeffisienter. Av jerngruppe-metallene foretrekkes det å anvende nikkel, og av molybden og wolfram foretrekkes det å anvende molybden. The metals are used in such a quantity that of the total metal content, iron, cobalt, nickel or mixtures thereof make up 5-90% by weight and tungsten, molybdenum or mixtures thereof 10-95% by weight. It has been found that these ratios of iron group metal to tungsten or molybdenum provide the beneficial effects resulting from balanced coefficients of thermal expansion. Of the iron group metals, it is preferred to use nickel, and of molybdenum and tungsten, it is preferred to use molybdenum.
Det foretrekkes å anvende metallet fra jerngruppen og molybden eller wolfram i en mengde av 40-80 vekt# jerngruppemetall og 20-60 vekt# wolfram eller molybden, fortrinnsvis 40-60 vekt# jerngruppemetall og 40-60 vekt# wolfram eller molybden. Disse forhold gir materialene ifolge oppfinnelsen en usedvanlig god seighet uten å gjore materialene for myke. It is preferred to use the iron group metal and molybdenum or tungsten in an amount of 40-80 wt# iron group metal and 20-60 wt# tungsten or molybdenum, preferably 40-60 wt# iron group metal and 40-60 wt# tungsten or molybdenum. These conditions give the materials according to the invention an exceptionally good toughness without making the materials too soft.
Den metallmengde som bor være tilstede i materialene ifolge oppfinnelsen, er 1-20 volum-. Det er nbdvendig med minst 1 volum # av metallet for at materialene ifolge oppfinnelsen skal få den bnskede seighet, og ved å begrense mengden til 20 volum- sikres det at materialene ifolge oppfinnelsen får den nbdvendige hård- The amount of metal that must be present in the materials according to the invention is 1-20 by volume. At least 1 volume # of the metal is required for the materials according to the invention to obtain the desired toughness, and by limiting the amount to 20 volumes, it is ensured that the materials according to the invention obtain the necessary hardness
i het og slitestyrke. in heat and durability.
Det foretrekkes å anvende metallmengder av 2-20 volum%, for-j trinnsvis 3-10 volum-, basert på materialene ifolge oppfinnelsen. ■Ved;å anvende disse foretrukne metallmengder sikres det at ■ materialene ifolge oppfinnelsen får den bnskede seighet uten at i de blir for myke eller får en lav slitestyrke. f It is preferred to use metal amounts of 2-20 volume%, for-j in stages 3-10 volume-, based on the materials according to the invention. ■ By using these preferred amounts of metal, it is ensured that ■ the materials according to the invention obtain the desired toughness without becoming too soft or having a low wear resistance. f
Det bor bemerkes at innen området 1-20 volum- metall, bestående av 5-90 vekt# jerngruppemetall og 10-95 vekt# wolfram eller molybden, forekommer det visse kombinasjoner av meta11-; mengde og metallsammensetning som er mer foretrukne enn andre. It should be noted that within the range 1-20 volume metal, consisting of 5-90 wt# of iron group metal and 10-95 wt# of tungsten or molybdenum, certain combinations of meta11-; quantity and metal composition that are more preferred than others.
Det foretrekkes imidlertid rent generelt med stigende metall-' innhold i materialet å anvende metall med et hbyere wolfram-eller molybdeninnhold. However, it is generally preferred with increasing metal content in the material to use metal with a higher tungsten or molybdenum content.
Det er meget vanskelig å bestemme den form i hvilken metallene er tilstede i de tette materialer ifolge oppfinnelsen. Det ; er for eksempel kjent at wolfram eller molybden kan reagere med i carbider, som titan- eller zirconiummonocarbid, på en slik måte It is very difficult to determine the form in which the metals are present in the dense materials according to the invention. That; it is known, for example, that tungsten or molybdenum can react with i carbides, such as titanium or zirconium monocarbide, in such a way
at en del av wolframet eller molybdenet går over i carbid-krystallgitteret. Det er også kjent at ved hoye temperaturer vil nikkel reagere med aluminiumoksyd under dannelse av små I mengder av nikkeloksyd- aluminiumoksydspinell. For enkelhets skyld er imidlertid henvisninger heri til metallinnholdet og i til jern, kobolt, nikkel, wolfram og molybden, ment å betegne that part of the tungsten or molybdenum passes into the carbide crystal lattice. It is also known that at high temperatures, nickel will react with aluminum oxide to form small amounts of nickel oxide-alumina spinel. For convenience, however, references herein to the metal content and in to iron, cobalt, nickel, tungsten and molybdenum are intended to denote
den metalliske tilstand selv om enkelte av disse metaller kan hai reagert med andre bestanddeler. Metallandelen av de tette pro-s dukter ifolge oppfinnelsen ansees derfor å bestå av det tilstedeværende jern, kobolt, nikkel, wolfram og molybden, og det tilstedeværende zirconium, hafnium og titan ansees å foreligge the metallic state even though some of these metals may have reacted with other constituents. The metal portion of the dense products according to the invention is therefore considered to consist of the iron, cobalt, nickel, tungsten and molybdenum present, and the zirconium, hafnium and titanium present are considered to be present
i form av monocarbider, bortsett fra at det forutsettes at et in the form of monocarbides, except that it is assumed that et
eventuelt overskudd av carbon er bundet til wolfram eller molybden. Det tilstedeværende aluminium forutsettes å foreligge som aluminiumoksyd, d.v.s. A^O^. any excess carbon is bound to tungsten or molybdenum. The aluminum present is assumed to be present as aluminum oxide, i.e. A^O^.
De metaller som er egnet for anvendelse i materialene ifolge oppfinnelsen, kan være tilgjengelige i handelen som pulvere eller de kan fremstilles ved kjente fremgangsmåter. Metall-pulverne bor ha en partikkelstorrelse av under 10 ] i, fortrinnsvis under 2 ] i. The metals which are suitable for use in the materials according to the invention can be commercially available as powders or they can be produced by known methods. The metal powders should have a particle size of less than 10 µm, preferably less than 2 µm.
(d) Forurensninger (d) Contaminants
De bestanddeler som skal anvendes i materialene ifolge oppfinnelsen, er fortrinnsvis helt rene. Det er spesielt bnskelig at slike forurensninger som oksygen er fraværende som ellers ville ha vært tilbbyelige til å ha en skadelig virkning på de tette materialer ifolge oppfinnelsen. The components to be used in the materials according to the invention are preferably completely pure. It is particularly desirable that such contaminants as oxygen are absent which would otherwise have been likely to have a harmful effect on the dense materials according to the invention.
På den annen side kan mindre mengder av en rekke forurensninger tolereres uten at det forekommer noe merkbart tap av bnskelige egenskaper. On the other hand, smaller amounts of a number of contaminants can be tolerated without any appreciable loss of desirable properties occurring.
Metallet kan således inneholde små mengder av andre metaller, som titan, zirconium, tantal eller niob, som mindre forurensninger, men metaller med lavere smeltepunkt, som bly, bor ikke være tilstede. Mindre mengder av andre carbider enn titan-, zirkonium-eller hafniumcarbid, som flere prosent wolframcarbid som av og til taes opp under maling, kan være tilstede. Også oksygen kan tolereres i slike mindre mengder som forekommer dersom titancarbid er blitt utsatt for luft hvorved dannes noen få prosent titanoksy-carbid. Efter at de pulverformige bestanddeler imidlertid er blitt malt sammen og foreligger i en meget reaktiv tilstand, vil en oksydasjon, spesielt av metallene, lett inntreffe og bor unngåes. The metal may thus contain small amounts of other metals, such as titanium, zirconium, tantalum or niobium, as minor impurities, but metals with a lower melting point, such as lead, should not be present. Smaller amounts of carbides other than titanium, zirconium or hafnium carbide, such as several percent tungsten carbide occasionally picked up during painting, may be present. Oxygen can also be tolerated in such smaller amounts as occur if titanium carbide has been exposed to air, whereby a few percent of titanium oxy-carbide is formed. However, after the powdery components have been ground together and are in a highly reactive state, oxidation, especially of the metals, will easily occur and boron is avoided.
Strukturelle egenskaper Structural properties
Foruten å karakterisere materialene ifolge oppfinnelsen ut fra de ovennevnte bestanddeler kan materialene også karakteri-seres ut fra deres strukturelle egenskaper. In addition to characterizing the materials according to the invention on the basis of the above-mentioned components, the materials can also be characterized on the basis of their structural properties.
(a) I hverandre inntrengende, tredimensjonale nettverk (a) In interpenetrating, three-dimensional networks
Materialene ifolge oppfinnelsen er særpreget ved at de inneholder to i hverandre inntrengende tredimensjonale nettverk hvorav ett består av aluminiumoksyd og ett av metallbundet carbid. The materials according to the invention are distinctive in that they contain two interpenetrating three-dimensional networks, one of which consists of aluminum oxide and one of metal-bonded carbide.
Selv om virkningene av tilstedeværelsen av disse to nettverk ikke er blitt entydig klarlagt, antaes det at de i vesentlig grad bidrar til de usedvanlige egenskaper som materialene ifolge oppfinnelsen har, og gir materialer som er meget sterkere og har en bedre slagfasthet enn vanlige keramiske aluminiumoksydskjæreverktby. Although the effects of the presence of these two networks have not been unequivocally clarified, it is assumed that they contribute significantly to the extraordinary properties that the materials according to the invention have, and provide materials that are much stronger and have a better impact resistance than ordinary ceramic alumina cutting tools.
Tilstedeværelsen av disse samkontinuerlige nettverk kan fastslåes ved en analyse av det tette materiale. Aluminiumoksydnett-verkets kontinuitet kan fastslåes ved å fjerne carbidet og metal-Ilet ved anodisk etsing i en 10$ ammoniumbifluoridopplbsning. Selv pm en slik etsing tilsynelatende ikke påvirker materialets ut-jseende, fjerner den det elektrisk ledende materiale fra den ytre del av materialet nærmest overflaten og gir en ikke-ledende over-jflate med en elektrisk motstandsevne stbrre enn 100 000 mikro-iohm-'cm. Den faste, sammenhengende overflate som foreligger til tross for fjernelsen av de ledende materialer, er be-vis på aluminiumoksydfasens kontinuitet. The presence of these co-continuous networks can be determined by an analysis of the dense material. The continuity of the alumina network can be determined by removing the carbide and metal Ile by anodic etching in a 10% ammonium bifluoride solution. Although such etching does not apparently affect the appearance of the material, it removes the electrically conductive material from the outer part of the material nearest the surface and provides a non-conductive surface with an electrical resistivity greater than 100,000 micro-iohm-cm . The solid, continuous surface that exists despite the removal of the conductive materials is proof of the continuity of the aluminum oxide phase.
En enkel måte å fjerne alt metall og carbider fra materia- l A simple way to remove all metal and carbides from material
i in
;lene ifolge oppfinnelsen på og således vise tilstedeværelsen av let tredimensjonalt skjelett av aluminiumoksyd er å neddykke små Staver av materialet i en blanding av 25 cm 12$ flussyre og 5 cm konsentrert salpetersyre. Stavene har en stbrrelse av 0,178 x .0,178 x 2,54 cm og holdes i syreblandingen i 24 timer mens blandingen oppvarmes på et vannbad. Den del av staven som er igjen efter 24 timer, er aluminiumoksyd og kan undersbkes med hensyn til dets kontinuitet og styrke ved de vanlige metoder. The method according to the invention and thus showing the presence of a light three-dimensional skeleton of aluminum oxide is to immerse small sticks of the material in a mixture of 25 cm 12$ hydrofluoric acid and 5 cm concentrated nitric acid. The rods have a size of 0.178 x .178 x 2.54 cm and are kept in the acid mixture for 24 hours while the mixture is heated in a water bath. The part of the rod that remains after 24 hours is aluminum oxide and can be examined for its continuity and strength by the usual methods.
Materialene ifolge oppfinnelsen inneholdende 40 volum-eller derover av aluminiumoksyd gir meget sterke aluminiumoksydskjelett ved anvendelse av den ovennevnte analysemetode. Således beholder et aluminiumoksydskjelett fra et materiale ifolge oppfinnelsen som inneholder ca. 60 volum% aluminiumoksyd, en tverrbruddsstyrke av 1054»6 kg/cm . Tilstedeværelsen av aluminiumoksyd i en mengde av ca. 30 volum- er tilbbyelig til å gi et forholdsvis sterkt skjelett med en tverrbruddsstyrke av ca. 98,43 kg/cm . Med ca. 20 volum- aluminiumoksyd fåes som regel en svak, men selvunderstbttende struktur, og under 20 volum- forekommer det ofte bare en liten mengde eller intet kontinuerlig skjelett av aluminiumoksyd. Ved å fjerne elektrisk ledende faser fra materialer inneholdende mindre enn 20 volum- aluminiumoksyd fåes som regel en gjenvinning av aluminiumoksydpulver. The materials according to the invention containing 40 volumes or more of aluminum oxide give very strong aluminum oxide skeletons when using the above-mentioned analysis method. Thus, an aluminum oxide skeleton from a material according to the invention that contains approx. 60 volume% aluminum oxide, a transverse breaking strength of 1054»6 kg/cm . The presence of aluminum oxide in an amount of approx. 30 volume is likely to give a relatively strong skeleton with a transverse breaking strength of approx. 98.43 kg/cm . With approx. 20 volume aluminum oxide usually results in a weak but self-supporting structure, and below 20 volume aluminum oxide there is often only a small amount or no continuous skeleton of aluminum oxide. By removing electrically conductive phases from materials containing less than 20 volumes of aluminum oxide, aluminum oxide powder is usually recovered.
Tilstedeværelsen av en kontinuerlig fase av det elektrisk ledende carbid og metall gir seg tilkjenne ved den elektriske ledningsevne til de varmpressede materialer ifolge oppfinnelsen. Materialene ifolge oppfinnelsen har fortrinnsvis en spesifikk elektrisk motstand av under ca. 1 ohm-cm, fortrinnsvis under ca. 25000 mikro-ohm-cm, og helst mindre enn 5000 mikro-ohm-cm. The presence of a continuous phase of the electrically conductive carbide and metal is indicated by the electrical conductivity of the hot-pressed materials according to the invention. The materials according to the invention preferably have a specific electrical resistance of less than approx. 1 ohm-cm, preferably below approx. 25000 micro-ohm-cm, and preferably less than 5000 micro-ohm-cm.
De foretrukne materialer ifolge oppfinnelsen hvor carbid pluss metall utgjor 35 volum- eller mer, har ofte en spesifikk elektrisk niotstand av under 1000 mikro-ohm-cm. The preferred materials according to the invention, where carbide plus metal make up 35 by volume or more, often have a specific electrical resistance of less than 1000 micro-ohm-cm.
(b) Varmeutvidelseskoeffisienter (b) Coefficients of thermal expansion
Materialene ifolge oppfinnelsen er også særpreget ved at de The materials according to the invention are also distinctive in that they
har to kontinuerlige, i hverandre inntrengende nettverk med meget like varmeutvidelseskoeffisienter. Utvidelseskoeffisienten for aluminiumoksydfasen og carbid- og metallfasen vil som regel ligge mellom 7,2 x 10"^ og 9 x 10~^ cm/cm/°C ved temperaturer fra værelsetemperaturer til 537,8°C. has two continuous, interpenetrating networks with very similar coefficients of thermal expansion. The coefficient of expansion for the aluminum oxide phase and the carbide and metal phase will generally lie between 7.2 x 10"^ and 9 x 10~^ cm/cm/°C at temperatures from room temperatures to 537.8°C.
Som en folge av likheten mellom disse varmeutvidelses-koef fisienter er skjærespisser av materialene ifolge oppfinnelsen i stand til å gjennomgå en meget sterk temperaturforandring med liten eller ingen dannelse av varmespenning i materialet. Materialene er meget motstandsdyktige overfor varmesjokk både hva gjelder splintdannelse og varmesprekkdannelse på overflaten. As a consequence of the similarity between these thermal expansion coefficients, cutting tips of the materials according to the invention are able to undergo a very strong temperature change with little or no formation of thermal stress in the material. The materials are very resistant to thermal shock both in terms of splintering and heat cracking on the surface.
(c) Homogenitet og finkornet struktur (c) Homogeneity and fine-grained structure
Materialene ifolge oppfinnelsen er også særpreget ved at The materials according to the invention are also characterized in that
de har en meget liten kornstbrrelse med en gjennomsnittlig korn-diameter av under 10 y., fortrinnsvis under 5 Kornstbrrelsen er dessuten jevn og homogen gjennom hele materialet, og det forekommer praktisk talt ingen porositet i tette materialer ifolge oppfinnelsen. Fordelingen av de to samkontinuerlige faser er også jevn og homogen, og det kan generelt sies at et hvilket som helst 100 u kvadratisk område som undersokes med et mikroskop som forstørrer et tusen ganger, vil gi det samme inntrykk som et hvilket som helst annet 100 ] i kvadratisk område innenfor dé vanlige, statistiske fordelingsgrenser. they have a very small grain size with an average grain diameter of less than 10 y., preferably less than 5. The grain size is also uniform and homogeneous throughout the material, and there is practically no porosity in dense materials according to the invention. The distribution of the two co-continuous phases is also uniform and homogeneous, and it may generally be said that any 100 u square area examined with a microscope magnified a thousand times will give the same impression as any other 100 ] in a square area within the usual, statistical distribution limits.
Den fine kornstbrrelse til materialene ifolge oppfinnelsen er selvfølgelig i det minste delvis ansvarlig for de i hverandre inntrengende fasers kontinuitet. Den bidrar imidlertid også The fine grain size of the materials according to the invention is of course at least partially responsible for the continuity of the interpenetrating phases. However, it also contributes
sammen med homogeniteten og den lave porositet til at materialene ifolge oppfinnelsen får en god slitasjemotstand. Metailinne-slutninger, som carbidinneslutninger i stbpejern, gir slitasje av selv de hårdeste av de metallbundne carbiåskjæreverktby. Ikke desto mindre har materialene ifolge oppfinnelsen en meget god slitasjemotstand. together with the homogeneity and the low porosity that the materials according to the invention have good wear resistance. Metalline inclusions, such as carbide inclusions in cast iron, cause wear on even the hardest of metal-bonded carbide cutting tools. Nevertheless, the materials according to the invention have a very good wear resistance.
Fremstilling Manufacturing
Fremstilling av materialene ifolge oppfinnelsen er av viktig- Production of the materials according to the invention is of important
ihet da en rekke av materialenes egenskaper skyldes den måte på ihet then a number of the materials' properties are due to that way
5 5
Wilken de fremstilles. Materialenes fine kornstbrrelse og jevne homogenitet er således direkte avhengig av at det anvendes fin-;kornede utgangsmaterialer og en meget god maling av de blandede ^bestanddeler. Andre forholdsregler som har en viktig innflydelse 'på produktene og som derfor må iakttaes ved fremstilling av :materialene ifolge oppfinnelsen, er: (1) Unngåelse av for sterk forurensning fra malemediet og fuktighet eller oksygen i luften. (2) Varmpressing eller aintring under slike betingelser at flyktige materialer vil unnslippe for fortetningen. (3) Unngåelse av en for sterk absorpsjon av carbon fra pressformer ved å begrense deres kontakt under absorp-.sjonsfremmende betingelser. v (4) Unngåelse av for sterk rekrystallisering av bestanddelene med resulterende segregering ved å unngå en for lang innvirkning av meget hbye temperaturer. Wilken they are produced. The materials' fine grain size and even homogeneity are thus directly dependent on the use of fine-grained starting materials and a very good grinding of the mixed components. Other precautions which have an important influence on the products and which must therefore be observed when producing the materials according to the invention are: (1) Avoidance of excessive contamination from the painting medium and moisture or oxygen in the air. (2) Hot pressing or aintring under such conditions that volatile materials will escape from the densification. (3) Avoidance of too strong absorption of carbon from compression molds by limiting their contact under absorption-promoting conditions. v (4) Avoidance of too strong recrystallization of the constituents with resulting segregation by avoiding too long exposure to very high temperatures.
(a) Maling og gjenvinning av pulver (a) Grinding and recovery of powder
Malingen av bestanddelene for derved homogent å blande The grinding of the components to thereby homogeneously mix
■disse sammen og oppnå meget fine kornstbrrelser utfores på vanlige måter. De beste malebetingelser vil som regel fåes ved å anvende en mblle halvfylt med et malemiddel, som koboltbundne wolframcarbidkuler eller- staver, et flytende medium, som en hydrocarbonolje, en inert atmosfære, maletider av fra et par dager til flere uker og gjenvinning av pulveret også i en inert : atmosfære. Det gjenvundne pulver tbrkes som regel ved en temperatur av 150-200°C under vakuum og siktes og lagres om bnskes i en! inert atmosfære. ■these together and achieve very fine grain sizes are carried out in the usual ways. The best grinding conditions will usually be obtained by using a bottle half-filled with a grinding agent, such as cobalt-bonded tungsten carbide balls or rods, a liquid medium, such as a hydrocarbon oil, an inert atmosphere, grinding times of from a few days to several weeks and recycling of the powder as well in an inert : atmosphere. The recovered powder is usually used at a temperature of 150-200°C under vacuum and sieved and stored if desired in a! inert atmosphere.
(b) Fortetning (b) Condensation
Materialene ifolge oppfinnelsen fortettes i alminnelighet til tette, porefrie gjenstander ved å sintres under trykk. Fortetningen utfores som regel ved varmpressing av de blandede pulvere i en grafittform under vakuum. The materials according to the invention are generally condensed into dense, pore-free objects by sintering under pressure. The densification is usually carried out by hot pressing the mixed powders in a graphite mold under vacuum.
Når pulverne varmpresses, anbringes de i formen og innfores i den oppvarmede sone i varmpressen uten anvendelse av noe trykk for derved å la de flyktige forurensninger unnslippe for materiar let fortettes. Fullt trykk anvendes som regel ved eller nær den hbyeste temperatur. When the powders are hot pressed, they are placed in the mold and inserted into the heated zone of the hot press without the application of any pressure, thereby allowing the volatile impurities to escape for materials that are easily condensed. Full pressure is usually used at or near the highest temperature.
Den hbyeste temperatur er, avhengig av den mengde jern- The highest temperature is, depending on the amount of iron
gruppemetall som er tilstede, 1400-190O°G, som regel 1600-1800°C. group metal present, 1400-190O°G, usually 1600-1800°C.
De hb' iyeste trykk er 35,15-281,23 kg/cm P idet de lavere trykk som The highest pressures are 35.15-281.23 kg/cm P, while the lower pressures that
regel anvendes sammen med lavere temperaturer for materialer med et hbyt metallinnhold, spesielt dersom metallet inneholder meget jern, kobolt, nikkel eller blandinger derav. Omvendt anvendes hbyere trykk og temperaturer for materialer med et lavt metall- rule is used together with lower temperatures for materials with a high metal content, especially if the metal contains a lot of iron, cobalt, nickel or mixtures thereof. Conversely, higher pressures and temperatures are used for materials with a low metal
innhold, og spesielt dersom metallet hovedsakelig er molybden eller wolfram. content, and especially if the metal is mainly molybdenum or tungsten.
Det vil fremgå at ved hbyere temperatur og trykk vil en It will be seen that at higher temperature and pressure one will
del av metallbestanddelene med lavt smeltepunkt være tilbbyelige til å presses ut av materialene under fortetningen. Denne til- part of the metal constituents with a low melting point are likely to be squeezed out of the materials during densification. This to-
bøyelighet kan med fordel utnyttes ved at det startes med et noe hbyere innhold av jerngruppemetallet enn hva som er bnskelig og flexibility can be advantageously utilized by starting with a somewhat higher content of the iron group metal than is desirable and
ved at det anvendes ehhby temperatur og trykk. Ved denne frem- by using ehhby temperature and pressure. By this forward-
gangsmåte vil en del av jerngruppemtallet presses ut slik at det bnskede metallinnhold fåes, og det smeltede metall som presses method, part of the iron group material will be pressed out so that the desired metal content is obtained, and the molten metal that is pressed
ut, vil virke som smbremiddel og sinterhjelpemiddel under pres- out, will act as a spreading agent and sintering aid under pressure
singen. På denne måte kan hulrom unngåes til tross for at slutt-materialet er meget ildfast. the sing. In this way, cavities can be avoided despite the fact that the final material is very refractory.
Det erviktig at materialet ikke oppvarmes til en temperatur It is important that the material is not heated to a certain temperature
eller i en tid som er hbyere eller lengre enn den som er nbdvendig for å fjerne porositet og å oppnå fortetning. Dersom det anvendes slike hbyere temperaturer eller lengre tider, fåes en ubnsket kornvekst og en derav fblgende grovere struktur, og det kan til og med utvikles en sekundær porositet på grunn av rekrystalliser- or for a time that is higher or longer than that necessary to remove porosity and to achieve densification. If such higher temperatures or longer times are used, unwanted grain growth and a consequent coarser structure are obtained, and secondary porosity may even develop due to recrystallisation
ing eller ubnskede faser kan dannes. ing or unwanted phases can be formed.
Det vil bli vist senere at pressetemperaturer av 1700- It will be shown later that press temperatures of 1700-
1900 C som regel anvendes for de foretrukne produkter ifolge oppfinnelsen, og den stbrste temperatur anvendes i mindre enn 30 v minutter, som regel ikke mer enn 10 minutter, og fortrinnsvis ikke lenger en 5 minutter, hvorefter produktet fjernes fra den varme ' sone. Ved å anvende disse trekk fortettes materialene ifolge oppfinnelsen slik at deres porositet fjernes og det fåes en maksimal tetthet uten for sterk rekrystallisering. Produktene er særpreget ved at de har en fin kornstbrrelse og en meget god tverrbrudd./- 1900 C is usually used for the preferred products according to the invention, and the lowest temperature is used for less than 30 minutes, as a rule no more than 10 minutes, and preferably no longer than 5 minutes, after which the product is removed from the hot zone. By using these features, the materials according to the invention are densified so that their porosity is removed and a maximum density is obtained without excessive recrystallization. The products are distinctive in that they have a fine grain size and a very good transverse fracture./-
styrke. strength.
Materialene ifolge oppfinnelsen, og spesielt de materialer The materials according to the invention, and especially those materials
som har et hbyt metallinnhold og en liten partikkelstorrelse, which has a high metal content and a small particle size,
jkan også fortettes ved å anvende koldpressing og sintring under jcan also be densified by applying cold pressing and sintering below
•et hbyt vakuum, forutsatt at den ovennevnte begrensning hva 'gjelder den minste sintringstid ved den hoyeste temperatur fblges. ^et foretrekkes å presse pulveret isostatisk i en lukket gummi-form opphengt i vann i en isostatisk presse som er istand til å • a high vacuum, provided that the above-mentioned limitation regarding the minimum sintering time at the highest temperature is observed. It is preferred to press the powder isostatically in a closed rubber mold suspended in water in an isostatic press capable of
;gi hbye hydrauliske trykk, f.eks. 4-218,4 kg/cm o. ;give high hydraulic pressures, e.g. 4-218.4 kg/cm o.
Anvendelse Application
Materialene ifolge oppfinnelsen kan anvendes på en rekke ! Iforskjellige skjæreverktby konstruert for en rekke anvendelser. The materials according to the invention can be used on a number of ! Various cutting tools designed for a variety of applications.
,De kan formes eller oppdeles i standardiserte, kastbare innsats-:stykker som er egnet for dreiing, boring eller f*ésing. De kan også. lamineres med ellsr på annen måte bindes til metallbundne icarbider eller verktbystål for fremstilling av slipbare verktby. ,They can be formed or divided into standardized, disposable inserts suitable for turning, drilling or f*ésing. They can too. laminated with ellsr in some other way bonded to metal-bonded icarbides or tool steel for the production of grindable tool steel.
De er generelt egnede for å fjerne jernmetaller, f.eks. maskin- They are generally suitable for removing ferrous metals, e.g. machine-
istål eller skjærende herdede stål, stållegeringer, martensittiské stål, stbpejern, stbpestål, nikkel, nikkel-kromlegeringer, nikkel-;baserte og koboltsuperlegeringer, og for skjæring av ikke-metal- ; liske materialer, som glassfiberplastlaminater og keramiske materialer. ice steel or cutting hardened steels, steel alloys, martensitic ice steels, ductile iron, ductile steel, nickel, nickel-chromium alloys, nickel-based and cobalt superalloys, and for cutting non-metals; ical materials, such as fiberglass plastic laminates and ceramic materials.
Materialene ifolge oppfinnelsen er best egnet for skjæring ved meget hbye hastigheter av slike metaller som legerte stål j <!>(243,84 overflatemeter pr. minutt) og stbpejern (365,76 overflatemeter pr* minutt). Dette skyldes materialenes store motstands-;evne overfor kraterdannelse og eggslitasje og bibeholdelse av en : god hårdhet ved hbye temperaturer. På grunn av materialenes gode motstandsevne overfor varmesjokk er de spesielt velegnede for å The materials according to the invention are best suited for cutting at very high speeds of such metals as alloy steel (243.84 surface meters per minute) and ductile iron (365.76 surface meters per* minute). This is due to the materials' great resistance to cratering and egg wear and maintaining good hardness at high temperatures. Due to the materials' good resistance to thermal shock, they are particularly suitable for
lage gjentatte korte skjær eller andre avbrutte skjær hvorved skjæreeggens temperatur varierer hurtig. making repeated short cuts or other interrupted cuts whereby the temperature of the cutting edge varies rapidly.
Materialene ifolge oppfinnelsen kan også anvendes for generelle ildfaste formål, som gjengestyringer, lagre, slitesterke mekaniske deler og som korn i harpiksbundne slipeskiver og avkappingsblader. Materialene ifolge oppfinnelsen er dessuten nyttige for en hvilken som helst anvendelse hvor deres kombinasjon av ildfaste egenskaper, elektriske ledningsevne, metallofile tilstand og motstandsevne overfor varmesjokk byr på fordeler, som f.eks. ved fremstilling av et elektrisk ledende, keramisklignende korn for slipeskiver som skal anvendes ved elektrolytisk-sliping. The materials according to the invention can also be used for general refractory purposes, such as thread guides, bearings, wear-resistant mechanical parts and as grains in resin-bonded grinding wheels and cutting blades. The materials according to the invention are also useful for any application where their combination of refractory properties, electrical conductivity, metallophilic state and resistance to thermal shock offers advantages, such as in the production of an electrically conductive, ceramic-like grain for grinding discs to be used in electrolytic grinding.
I eksemplene er alle deler og prosenter basert på vekt der- In the examples, all parts and percentages are based on weight there-
som intet annet er nevnt. as nothing else is mentioned.
EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1
Dette er et eksempel på et materiale inneholdende 70 volum-aluminiumoksyd, 25 volum- titancarbid og 5 volum- metalll bestående av ca. like vektsdeler molybden og nikkel. This is an example of a material containing 70 volumes of aluminum oxide, 25 volumes of titanium carbide and 5 volumes of metal consisting of approx. equal parts molybdenum and nickel by weight.
Aluminiumoksydet i form av meget findelt a-aluminiumoksyd The aluminum oxide in the form of very finely divided α-aluminium oxide
ble fremstilt fra kolloidal bbhmitt ved oppvarming i 18 timer i luft ved 350°C for så å oke temperaturen med 100°C pr., time til en sluttemperatur av 1200°G hvor det ble holdt i 24 timer. was prepared from colloidal bbhmite by heating for 18 hours in air at 350°C and then increasing the temperature by 100°C per hour to a final temperature of 1200°G where it was held for 24 hours.
En prove av det avkjblte produkt ble så behandlet med flussyre og viste seg å være 88$ uopploselig i 24$ vandig flussyre i 16 timer, og dette ble tatt som et tegn på at a-aluminiumoksydinnholdet var 88$. Det spesifikke overflateareal til det i HP uoppløselige aluminiumoksyd var 8,6 m /g målt ved nitrogenadsorpsjon under anvendelse av Brunauer, Emmett, Teller-metoden. Dette overflateareal tilsvarte en krystallittstorrelse for a-aluminiumoksyd med en gjennomsnittlig partikkeldiameter av ca. 175 mji. Under et elektronmikroskop viste a-aluminiumoksydet seg å bestå av aggregater av aluminiumoksydkrystaller med en diameter av 100-300 my. A sample of the cooled product was then treated with hydrofluoric acid and was found to be 88% insoluble in 24% aqueous hydrofluoric acid for 16 hours, and this was taken as an indication that the α-alumina content was 88%. The specific surface area of the HP insoluble alumina was 8.6 m/g as measured by nitrogen adsorption using the Brunauer, Emmett, Teller method. This surface area corresponded to a crystallite size for α-alumina with an average particle diameter of approx. 175 mji. Under an electron microscope, the a-alumina turned out to consist of aggregates of aluminum oxide crystals with a diameter of 100-300 μm.
Det titancarbid som ble anvendt, hadde en nominell partikkelstbrrelse av 2 \ i og et spesifikt overf lateareal av 3 m /g bestemt ved nitrogenadsorpsjon..Et elektronmikrofotografi viste at titancarbidkornene hadde en diameter av ca. 2 ] i og at de var sammenklumpet i form av lose aggregater. Carboninnholdet var 19,0$, og en oksygenanalyse antydet et titandioksydinnhold av ca. 2,5$. The titanium carbide used had a nominal particle size of 2 µm and a specific surface area of 3 m/g determined by nitrogen adsorption. An electron micrograph showed that the titanium carbide grains had a diameter of approx. 2 ] in and that they were clumped together in the form of loose aggregates. The carbon content was 19.0$, and an oxygen analysis indicated a titanium dioxide content of approx. 2.5$.
Det anvendte molybdenpulver hadde en kornstbrrelse av under 325 mesh og et spesifikt overflateareal, bestemt ved nitrogenadsorpsjon, av 0,29 m 2/g og en gjennomsnittlig krystallittstorrelse av 354 my. bestemt ved rbntgendifraksjonslinjeutvidelse. Et elektronmikrofotografi viste at molybdenpulveret besto av korn med en diameter av 0,5-3 V- sammenklumpet som åpne aggregater. The molybdenum powder used had a grain size of less than 325 mesh and a specific surface area, determined by nitrogen adsorption, of 0.29 m 2 /g and an average crystallite size of 354 m. determined by rbntgen diffraction line broadening. An electron micrograph showed that the molybdenum powder consisted of grains with a diameter of 0.5-3 V- clumped together as open aggregates.
En kjemisk analyse av pulveret tilkjennega et oksygeninnhold av 0,2$ og at det ikke forelå forurensninger i mengder over 500 ppm. A chemical analysis of the powder confirmed an oxygen content of 0.2$ and that there were no contaminants in amounts above 500 ppm.
Det anvendte nikkel var et fint pulver inneholdende 0,15$ carbon, 0,07$ oksygen og under 300 ppm jern. Nikkelpulverets spesifikke overf lateareal var 0,4-8 m /g, dg' dets fbntgeridiffråk-sjonsmbnster viste bare nikkel som det ved linjeutvidelsen ble jfastslått hadde en krystallittstorrelse av 150 my. Under et jelektronmikroskop fremkom pulveret som polykrystallinske korn med jen diameter av 1-5 y. The nickel used was a fine powder containing 0.15 carbon, 0.07 oxygen and less than 300 ppm iron. The specific surface area of the nickel powder was 0.4-8 m/g, while its diffraction diffraction pattern showed only nickel which was determined by the line broadening to have a crystallite size of 150 m. Under an electron microscope, the powder appeared as polycrystalline grains with a diameter of 1-5 y.
' Pulverne ble malt ved å fylle 6000 g forkondisjonerte, jsylinderformede, koboltbundne wolframcarbidinnsatsstykker méd en jlengde av 6,35 mm og en diameter av 6,35 mm i en 1,3 liters ro- , jterende stålmblle med en diameter av ca. 15,24 cm. Stålmbllen ibleogså fylt med 375 ml "Soltrol" 130 som er et mettet, paraffinlsk jhydrocarbon med et omtrentlig kokepunkt av 130°0. Mollen ble så ; ,fylt med 83,6 g a-aluminiumoksyd,47,0 g titancarbidpulver, 7,65 g iImolybdenpulver og 6,68 g nikkelpulver som alle er blitt beskrevet iovenfor. The powders were milled by filling 6,000 g of pre-conditioned, cylindrical, cobalt-bonded tungsten carbide inserts with a length of 6.35 mm and a diameter of 6.35 mm into a 1.3 liter rotatable steel bottle with a diameter of approx. 15.24 cm. The steel flask was also filled with 375 ml of "Soltrol" 130 which is a saturated paraffinic hydrocarbon with an approximate boiling point of 130°C. Mollen became so; , filled with 83.6 g of α-alumina, 47.0 g of titanium carbide powder, 7.65 g of iImolybdenum powder and 6.68 g of nickel powder, all of which have been described above.
I Mollen ble så lukket og omdreiet med en hastighet av x90 om-dreininger pr. minutt i 5 dager. Mollen ble så åpnet og inn-eholdet tomt ut mens maleinnsatsstykkene ble holdt tilbake i :mbllen. Denne ble så flere ganger renset med "Soltrol" 130 inntil alle malte faste stoffer var blitt fjernet. I Mollen was then closed and rotated at a speed of x90 revolutions per second. minute for 5 days. The mold was then opened and the contents emptied while the grinding inserts were retained in the mold. This was then cleaned several times with "Soltrol" 130 until all painted solids had been removed.
i Det malte pulver ble overfort til en vakuumfordamper, og 'overskuddet av hydrocarbon ble dekantert av efter at det sus-ipenderte materiale var blitt avsatt. Den våte restkake ble så jtbrket under vakuum under anvendelse av varme inntil temperaturen ;i fordamperen var 200-300°C og trykket under ca. 0,1 mm Hg. Der-j-<h>efter ble pulveret håndtert under fullstendig utelukkelse av ; luft. i The ground powder was transferred to a vacuum evaporator, and the excess hydrocarbon was decanted off after the suspended material had settled. The wet residual cake was then evaporated under vacuum using heat until the temperature in the evaporator was 200-300°C and the pressure below approx. 0.1 mm Hg. After that, the powder was handled to the complete exclusion of ; air.
Det torre pulver ble siktet gjennom en 70 mesh sikt i nitro-genatmosfære og så lagret under nitrogen i lukkede plastbeholderé. The dry powder was sieved through a 70 mesh sieve in a nitrogen atmosphere and then stored under nitrogen in closed plastic containers.
Et fortettet råemne ble fremstilt fra dette pulver ved å varmpresse pulveret i en sylinderformet grafittform med et sylindrisk hulrom med en diameter av 2,54cm og utstyrt med mo ti-lsatt anordnede tett-tilpaseede stempler. Ett stempel ble holdt ipå plass i en ende av formhulrommet mens 17,5 g av pulveret ble fylt ned i hulrommet under nitrogen og jevnt fordelt ved å om-idreie formen og ved å banke den lett på siden. Det ovre stempel ble så anbragt for hånd. Den monterte form og dens innhold ble så anbragt i et vakuumkammer i en vakuumvarmpresse hvor formen ble holdt i loddrett stilling, og stemplene over og under formen ble så utsatt for et trykk av ca. 7,03-14,06 kg/cm p "ved påvirkning av motsatt anordnede grafittstbtere som pressen var forsynt med. A densified blank was prepared from this powder by hot-pressing the powder into a cylindrical graphite mold having a cylindrical cavity 2.54 cm in diameter and equipped with oppositely arranged closely fitting pistons. One plunger was held in place at one end of the mold cavity while 17.5 g of the powder was filled into the cavity under nitrogen and evenly distributed by rotating the mold and tapping it lightly on its side. The upper stamp was then placed by hand. The assembled mold and its contents were then placed in a vacuum chamber in a vacuum hot press where the mold was held in a vertical position, and the pistons above and below the mold were then subjected to a pressure of approx. 7.03-14.06 kg/cm p "by the influence of oppositely arranged graphite stiffeners with which the press was supplied.
[I lbpet av ett minutt ble formen hevet inn i ovnens varme sone ; : jhvor det var en temperatur av 1000 o G, og ovnstemperaturen ble ;straks bket mens stbternes stilling var fastlåst for å hindre en ytterligere bevegelse under oppvarmningsperioden. ^empera-.turen ble bket fra 1000 til 1800°C i lbpet av 10 minutter, og I formen ble holdt på en temperatur av 1800 C i ytterligere 2 min-; jutter for å sikre at provestykket fikk en jevn oppvarmning. Et I trykk av 281,23 kg/cm ble så anvendt via stemplene i 4 minutter. ;Straks efter pressingen ble formen og dens innhold mens den fort* [In one minute the mold was raised into the hot zone of the oven; : jwhere there was a temperature of 1000 o G, and the oven temperature was immediately reduced while the position of the stbterns was locked to prevent further movement during the heating period. The temperature was increased from 1000 to 1800°C in 10 minutes, and the mold was held at a temperature of 1800°C for a further 2 minutes. jute to ensure that the test piece was heated evenly. A I pressure of 281.23 kg/cm was then applied via the pistons for 4 minutes. ;Immediately after pressing, the mold and its contents while it quickly*
satt ble holdt mellom de motsatt anordnede stbtere, overfort fra; ;ovnen og inn i en kold sone hvor formen og dens innhold ble av- I 'kjblt til en dempet rbdfarve i lbpet av ca. 5 minutter. sat was held between the oppositely arranged stbters, transferred from; the oven and into a cold zone where the mold and its contents were cooled to a muted rbd color in the lbpet of approx. 5 minutes.
Formen og dens innhold ble så fjernet fra vakuumovnen, og råemnet ble fjernet fra formen og sandblåst for å fjerne eventuelt vedheftende carbon. The mold and its contents were then removed from the vacuum oven, and the blank was removed from the mold and sandblasted to remove any adhering carbon.
Det varmpressede materiale var uporbst og hadde ingen syn-bar porositet ved en forstørrelse av 1000 ganger. Struktur- The hot-pressed material was porous and had no visible porosity at a magnification of 1000 times. Structure-
messig besto materialet av et meget findelt, samkontinuerlig, technically, the material consisted of a very finely divided, continuous,
i i hverandre inntrengende nettverk av polykrystallinski oc-aluminium-;oksyd og av metallbundet titancarbid. in interpenetrating networks of polycrystalline oc-aluminium oxide and of metal-bound titanium carbide.
i i Materialet hadde en spesifikk motstand av ca. 2000 mikro-■ohm-cm. Denne ledningsevne anga at materialetsX^ledende bestanddeler, d.v.s. metallet og titancarbidet, var kontinuerlig sammen-I hengende. Elektronmikrofotografier tydet på at materialet hadde „en meget fin kornstruktur med få korn med en stbrrelse over 1-2 y.. Aluminiumoksydet utgjorde generelt den groveste fase. i i The material had a specific resistance of approx. 2000 micro-■ohm-cm. This conductivity indicates that the material's X^conducting components, i.e. the metal and the titanium carbide, were continuously attached. Electron microphotographs indicated that the material had "a very fine grain structure with few grains with a grain size over 1-2 y.. The aluminum oxide generally constituted the coarsest phase.
Aluminiumoksydfasens kontinuitet ble påvist ved fjernelse ;av titancarbidet og metallet fra materialet ved anodisk angrep . 'i 24 timer i en ammoniumbifluoridopplbsning. Efter denne be-handling var det igjen et elektrisk ikke-ledende, porbst lag på overflaten som ved vanlig betraktning syntes å være uforandret, imen som under et elektronmikroskop viste seg å være porbst på ;grunn av at de elektrisk ledende bestanddeler var blitt fjernet. The continuity of the aluminum oxide phase was demonstrated by the removal of the titanium carbide and the metal from the material by anodic attack. for 24 hours in an ammonium bifluoride solution. After this treatment, there was again an electrically non-conductive, porous layer on the surface which, by ordinary observation, appeared to be unchanged, while under an electron microscope it turned out to be porous because the electrically conductive components had been removed.
En kjemisk analyse viste at foruten aluminiumoksyd, titan-;carbid, molybden og nikkel var ca. 2$ jern tilstede som antagelig skrev seg fra slitasje i mollen, 4 vekt$ wolfram som antagelig A chemical analysis showed that, in addition to aluminum oxide, titanium carbide, molybdenum and nickel, approx. 2$ of iron present which presumably formed from wear in the mold, 4 wt$ of tungsten which presumably
var tilstede som wolframcarbid, og ca. 0,5 $ cobolt, idet begge de sistnevnte metaller antagelig var blitt tatt opp på grunn av was present as tungsten carbide, and approx. 0.5$ cobalt, both of the latter metals having presumably been taken up due to
.slitasje av maleinnsatsstykkene. .wear of the paint inserts.
Råemnet som hadde en diameter av 2,54 cm og en tykkelse av ca. 0,76 cm ble skåret opp slik at et stykke som var noe stbrre enn 3,226 cm , ble fjernet fra midten. Strimler med en tykkelse av 1,778 mm ble avskjært fra det materiale som var igjen på hver side av dette midtstykke, og de ble videre oppdelt i 1,7-78 x <:>l/f778 mm kvadratiske staver for å undersøke tverrbruddstyrken. !André deler av råemnet ble anvendt for hårdhetsundersbkelser og ; for å undersoke andre produktegenskaper. Tverrbruddstyrken målt ved å boye de 1,778 mm x 1,778 mm forsoksstaver på et 14,288 mm spenn, var ca. 9140kg/cm 2. Hårdheten var 94,0 på Rockwell A-skalaen. The blank, which had a diameter of 2.54 cm and a thickness of approx. 0.76 cm was cut open so that a piece slightly larger than 3.226 cm was removed from the center. Strips of 1.778 mm thickness were cut from the material remaining on each side of this center piece, and they were further divided into 1.7-78 x <:>l/f778 mm square bars to investigate the transverse breaking strength. Other parts of the raw material were used for hardness studies and ; to investigate other product features. The transverse breaking strength measured by bending the 1.778 mm x 1.778 mm test bars on a 14.288 mm span was approx. 9140kg/cm 2. The hardness was 94.0 on the Rockwell A scale.
Det kvadratiske midtstykke ble ferdigbehandlet til en skjærespiss med noyaktige dimensjoner av 12,7 x 12,7 x 4,76 mm, og hjørnene ble avsluttet med en radius av 0,7938 mm. Denne ut-formning er kjent innen industrien som SNG-432. Denne spiss ble anvendt som en enkelt tann i en freser med en diameter av 10,16 cm for torr og sentrert overflatefresing av 5,08 cm brede staver av klasse 30 (170 BHN) grått stopejern med en overflatehastighet av 304,8 m pr. minutt og en matehastighet av 0,1524 mm pr. tann idet skjærédybden varierte ujevnt mellom 1,27 mm og 3,81 mm og omfattende skallet og huden fra stbpeprosessen. The square center piece was finished to a cutting point with exact dimensions of 12.7 x 12.7 x 4.76 mm, and the corners were finished with a radius of 0.7938 mm. This design is known within the industry as SNG-432. This tip was used as a single tooth in a 10.16 cm diameter cutter for dry and centered surface milling of 5.08 cm wide bars of grade 30 (170 BHN) gray stop iron at a surface speed of 304.8 m per minute and a feed rate of 0.1524 mm per tooth as the depth of cut varied unevenly between 1.27 mm and 3.81 mm and included the shell and skin from the stamping process.
Fresingen ble fortsatt under disse betingelser for en stavlengde av 396,2 cm uten at skjærespissen ble utslitt. En under-søkelse av skjærespissen viste en jevn flankeslitasje av bare 0,254 mm og en lokal flankeslitasje av 0,381 mm, og det var ingen kraterdannelse på verktbyets frontflate og intet brudd eller av-skalling av eggen. Under de samme skjærebetingelser utslites i handelen tilgjengelige carbidverktby efter skjæring av mindre enn 254 cm, og i handelen tilgjengelige, keramiske akjæreinnsats-stykker brytes øyeblikkelig. Milling was continued under these conditions for a rod length of 396.2 cm without the cutting tip being worn out. An examination of the cutting tip showed a uniform flank wear of only 0.254 mm and a local flank wear of 0.381 mm, and there was no cratering on the face of the tool and no breakage or spalling of the edge. Under the same cutting conditions, commercially available carbide tool bits wear out after cutting less than 10 inches (254 cm), and commercially available ceramic auger inserts break immediately.
Det samme innsatsstykke ble også anvendt for enkelttanns overflatefresing av 5,08 cm brede stenger av AISI 4340 stål med en hårdhet av 340 Brinnell. Presingen ble utfort torr og sentrert med et hode med en diameter av 10,16 cm og en overflatehastighet av 304,8 m pr. minutt, en matehastighet pr. tann av 0,1524 mm og en skjæredybde av 1,27 mm. Under disse betingelser var levealderen til verktbyet med en enkelt tann 254 cm stavlengde. The same insert was also used for single-tooth surface milling of 5.08 cm wide bars of AISI 4340 steel with a hardness of 340 Brinnell. The pressing was carried out dry and centered with a head with a diameter of 10.16 cm and a surface speed of 304.8 m per minute, a feed rate per tooth of 0.1524 mm and a cutting depth of 1.27 mm. Under these conditions, the lifespan of the single-tooth tool city was 254 cm rod length.
I ! I!
Under de samme betingelser vil i handelen tilgjengelige I aluminiumoksydskjæreverktby ikke være skjærende i det hele tatt, Under the same conditions, commercially available alumina cutting tools will not be cutting at all,
og i handelen tilgjengelige carbidverktby vil skjære mindre enn 101,6-114,3 cm stavlengde pr. tann for de svikter helt. and commercially available carbide tools will cut less than 101.6-114.3 cm rod length per tooth because they fail completely.
i in
EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2
Fremgangsmåten ifolge eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra i at bestanddelene ble anvendt i slike mengder at det ble oppnådd • et varmpresset materiale inneholdende 60 volum$ aluminiumoksyd, 35 volum$ titancarbid og 5 volum$ metall bestående av 50 vekt$ inikkel og 50 vekt$ molybden. The procedure according to example 1 was repeated, except that the components were used in such quantities that it was obtained • a hot-pressed material containing 60 volumes of aluminum oxide, 35 volumes of titanium carbide and 5 volumes of metal consisting of 50 by weight nickel and 50 by weight molybdenum.
En skjærespiss fremstilt som beskrevet i eksempel 1 fra dette varmpressede materiale, viste seg å være meget godt egnet som fresspiss for metallskjæring ved forébk lignende de som ble utfort i eksempel 1. A cutting tip produced as described in example 1 from this hot-pressed material proved to be very well suited as a milling tip for metal cutting using methods similar to those carried out in example 1.
EKSEMPEL 3- 16 EXAMPLE 3-16
De fblgende eks.émpler ble utfort under anvendelse av de i eksempel 1 beskrevne råmaterialer og fremgangsmåter, bortsett fra de forandringer som er anfbrt. De råmaterialer, andre enn titancarbid, molybden og nikkel, som ble anvendt i de fblgende eksempler, var som folger: aluminiumoksyd - Alcoa Superground Alumina XA-l^y som ved røntgen-undersøkelse viser seg å bestå av a-aluminiumoksyd og som har et spesifikt overflateareal av The following examples were carried out using the raw materials and methods described in example 1, except for the changes indicated. The raw materials, other than titanium carbide, molybdenum and nickel, which were used in the following examples were as follows: aluminum oxide - Alcoa Superground Alumina XA-l^y which, by X-ray examination, is shown to consist of a-alumina and which has a specific surface area of
13 m<2>/g- 13 m<2>/g-
kobolt - Welded Carbide Tool Co., "Cobalt F", som bestårav pulverformet, kubisk kobolt med en renhet av 99,9$ og et overflateareal av 1,6 m /g. cobalt - Welded Carbide Tool Co., "Cobalt F", which consists of powdered, cubic cobalt with a purity of 99.9$ and a surface area of 1.6 m /g.
hafniumcarbid - Materials for Industry, som består av et findelt hafniumcarbidpulver med et spesifikt overflateareal av 0,5 m <2>/g. hafnium carbide - Materials for Industry, which consists of a finely divided hafnium carbide powder with a specific surface area of 0.5 m <2>/g.
jern - Baker and Adamson, som er et renset, redusert iron - Baker and Adamson, which is a purified, reduced
jern som er blitt malt i kulemblle i 3 dager og som har et spesifikt overflateareal av 1,5 m p/g iron that has been ground in a ball crucible for 3 days and has a specific surface area of 1.5 m p/g
og inneholder 0,8$ oksygen. and contains 0.8$ oxygen.
wolfram - General Electric Co., som er et findelt wolfram-pulver med et spesifikt overflateareal av 2 m /g oog inneholder 0,19$ oksygen. . zirkoniumcarbid - Materials for Industry, som er et findelt i zirkoniumcarbidpulver med et spesifikt overflateareal av 0,5 m <2>/g og et oksygeninnhold av 0,18$. tungsten - General Electric Co., which is a finely divided tungsten powder with a specific surface area of 2 m /g and contains 0.19$ oxygen. . zirconium carbide - Materials for Industry, which is a finely divided zirconium carbide powder with a specific surface area of 0.5 m <2>/g and an oxygen content of 0.18$.
Malebetingelsene betegnet som A, B og C i tabell 1, til- The painting conditions designated as A, B and C in Table 1, to-
'■ svarer de generelle betingelser ifolge eksempel 1, med de fblgende ! forholdsregler: 1 A. 4000 g koboltbundne wolframcarbidinnsatsstykker ble anvendt i en 1,3 liters stålmblle sammen med 375 cnr "Soltrol" olje. '■ corresponds to the general conditions according to example 1, with the following ! precautions: 1 A. 4000 g of cobalt-bonded tungsten carbide inserts were used in a 1.3 liter steel drum together with 375 cnr of "Soltrol" oil.
B. 14000 g koboltbundne wolframcarbidinnsatsstykker ble anvendt B. 14000 g of cobalt bonded tungsten carbide inserts were used
i en 3»785 liters stålmblle sammen med 814 cm "Soltrol"olje. in a 3»785 liter steel drum together with 814 cm "Soltrol" oil.
: G. 6000 g koboltbundne wolframcarbidinnsatsstykker ble anvendt ; i en 1,3 liter stålmblle sammen med 375 cm' "Soltrol" olje. : G. 6000 g cobalt-bonded tungsten carbide inserts were used; in a 1.3 liter steel mblle together with 375 cm' of "Soltrol" oil.
Presseperiodene betegnet som I, II og III i tabell 1, tilsvarte de generelle betingelser ifolge eksempel 1, med de fblgende forholdsregler: I. Prbven og formen ble anbragt i den varme sone ved en temperatur av 1500°C. II. Prbven og formen ble anbragt i den varme sone ved en tempera-; tur av 1175°C. III. Prbven og formen ble anbragt i den varme sone ved en temperatur av 1000°C. The pressing periods designated as I, II and III in table 1 corresponded to the general conditions according to example 1, with the following precautions: I. The test and the mold were placed in the hot zone at a temperature of 1500°C. II. The sample and the mold were placed in the hot zone at a tempera-; trip of 1175°C. III. The sample and the mold were placed in the hot zone at a temperature of 1000°C.
Metallskjaereforsbkene betegnet som 1, 2 og 3 i tabell 1, tilsvarte de generelle betingelser som ble anvendt ved skjærefor-sbkene i eksempel 1, med de fblgende forholdsregler: 1. Dreieforsbk ved hby hastighet med AISI 1045 stål med et .Brinell hårdhetstall av 183. Hastigheten var 274,32 overflatemeter pr. minutt (OMM), matehastigheten 0,127 mm pr^: omdreining (MMPO) skjæredybden 1,27 mm og sponvinkelen negativ. Jevn og lokal flankeslitasje ble målt efter 10 minutters tbrrdreiing. 2. Enkelttanns overflatefresings-forsbk med AISI 4340 stål med • en Rockwell C hårdhet av 36. Det ble anvendt et 10,16 cm frese-hode og arbeidet ble utfort tort på sentrum med en hastighet av 163,07 OMM, en matehastighet av 0,1346 MMPO, en skjæredybde av 2,54 mm,en skjærebredde av 50,8 mm og med negativ sponvinkel. Verktbyets levetid ble målt uttrykt ved skjærelengden i cm. 3. Dreieforsbk ved hby hastighet med stbpejern med en Brinell 'hårdhet av 170. Hastigheten var 381 OMM, matehastigheten i i 0,127 MMPO, skjæredybden 1,27 mm og sponvinkelen negativ. Jevn ;og lokal flankeslitasje ble målt efter 10 minutters tbrrdreiing.\ '• i The metal cutting tests designated as 1, 2 and 3 in table 1 corresponded to the general conditions used in the cutting tests in example 1, with the following precautions: 1. Turning test at high speed with AISI 1045 steel with a Brinell hardness number of 183. The speed was 274.32 surface meters per minute (OMM), feed rate 0.127 mm per revolution (MMPO), depth of cut 1.27 mm and chip angle negative. Even and local flank wear was measured after 10 minutes of thread turning. 2. Single-tooth surface milling test using AISI 4340 steel with • a Rockwell C hardness of 36. A 10.16 cm milling head was used and the work was carried out on center at a speed of 163.07 OMM, a feed rate of 0 ,1346 MMPO, a cutting depth of 2.54 mm, a cutting width of 50.8 mm and with a negative chip angle. The tool life was measured expressed by the cutting length in cm. 3. Turning test at high speed with a soldering iron with a Brinell 'hardness of 170. Speed was 381 OMM, feed rate i i 0.127 MMPO, depth of cut 1.27 mm and chip angle negative. Even and local flank wear was measured after 10 minutes of turning.\ '• i
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68759167A | 1967-12-04 | 1967-12-04 | |
| US73722368A | 1968-06-14 | 1968-06-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO126078B true NO126078B (en) | 1972-12-18 |
Family
ID=27104031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO4474/68A NO126078B (en) | 1967-12-04 | 1968-11-11 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS4833009B1 (en) |
| BE (1) | BE724462A (en) |
| CH (1) | CH511944A (en) |
| FR (1) | FR1593981A (en) |
| GB (1) | GB1205468A (en) |
| IL (1) | IL31047A (en) |
| LU (1) | LU57413A1 (en) |
| NL (1) | NL6817276A (en) |
| NO (1) | NO126078B (en) |
| SE (1) | SE343612B (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519223U (en) * | 1974-07-06 | 1976-01-23 | ||
| JPS51137619U (en) * | 1975-04-30 | 1976-11-06 | ||
| US4405421A (en) | 1980-02-22 | 1983-09-20 | Inoue-Japax Research Incorporated | Method of and apparatus for electrochemically grinding a conductive workpiece |
| GB2245557A (en) * | 1990-06-27 | 1992-01-08 | Johnson Matthey Plc | Metal-ceramic composites |
| GB9500503D0 (en) * | 1995-01-11 | 1995-03-01 | Saveker Jonathan J | High speed cutting tool |
-
1968
- 1968-11-11 IL IL31047A patent/IL31047A/en unknown
- 1968-11-11 NO NO4474/68A patent/NO126078B/no unknown
- 1968-11-14 SE SE15453/68A patent/SE343612B/xx unknown
- 1968-11-26 BE BE724462D patent/BE724462A/xx unknown
- 1968-11-27 JP JP43086455A patent/JPS4833009B1/ja active Pending
- 1968-11-28 CH CH1776868A patent/CH511944A/en not_active IP Right Cessation
- 1968-11-28 LU LU57413D patent/LU57413A1/xx unknown
- 1968-12-02 GB GB57152/68A patent/GB1205468A/en not_active Expired
- 1968-12-03 NL NL6817276A patent/NL6817276A/xx unknown
- 1968-12-03 FR FR1593981D patent/FR1593981A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL31047A0 (en) | 1969-01-29 |
| JPS4833009B1 (en) | 1973-10-11 |
| GB1205468A (en) | 1970-09-16 |
| CH511944A (en) | 1971-08-31 |
| FR1593981A (en) | 1970-06-01 |
| NL6817276A (en) | 1969-06-06 |
| DE1809756B1 (en) | 1971-04-15 |
| BE724462A (en) | 1969-05-02 |
| LU57413A1 (en) | 1969-03-04 |
| IL31047A (en) | 1972-03-28 |
| SE343612B (en) | 1972-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3565643A (en) | Alumina - metalline compositions bonded with aluminide and titanide intermetallics | |
| US4769070A (en) | High toughness cermet and a process for the production of the same | |
| US4022584A (en) | Sintered cermets for tool and wear applications | |
| EP0759480B1 (en) | Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy | |
| US3676161A (en) | Refractories bonded with aluminides,nickelides,or titanides | |
| US5993506A (en) | Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy | |
| WO1994026469A1 (en) | Group ivb boride based cutting tools | |
| JP2005519018A (en) | Method for making a high density tungsten carbide ceramic body | |
| KR920004669B1 (en) | Cermet cutting tool | |
| US4065301A (en) | Method for producing titanium nitride-base sintered alloys | |
| JP2017088917A (en) | Hard metal alloy and cutting tool | |
| CN1068067C (en) | Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy | |
| NO126269B (en) | ||
| NO126078B (en) | ||
| WO2005023729A1 (en) | Tungsten carbide cutting tool material | |
| CN104942555A (en) | Cutting tool prepared from cubic crystalline boron nitride ultrahigh pressure sintering material | |
| US3705025A (en) | Cutting tool | |
| NO126730B (en) | ||
| US3542529A (en) | Metal bonded alumina-carbide compositions | |
| JP4366803B2 (en) | Cemented carbide extruded material, method for producing the same, and cutting tool | |
| JPS5946907B2 (en) | Sintered cermets for wear-resistant materials and tools | |
| JP6265097B2 (en) | Sintered body, cutting tool using sintered body | |
| JP2006144089A (en) | Hard metal made of superfine particle | |
| CN111842906A (en) | Preparation method of metal ceramic cutter material added with nano cubic boron nitride | |
| US3507631A (en) | Nitride-refractory metal cutting tools |