PL25137B1 - Sposób otrzymywania twardych stopów metali. - Google Patents

Description

Tworzywo znane pod nazwa „metalu twardego" i stosowane przede wszystkim do wyrobu narzedzi tnacych oraz narze¬ dzi sluzacych do wyciagania posiada po¬ stac mieszaniny lub stopu weglików meta¬ li trudnotopliwych, jak np. wolframu i mo¬ libdenu. Dotychczas przypuszczano, ze twardosc metali twardych otrzymywanych przez zgrzewanie lub stapianie powoduje weglik, i z tego powodu w obydwóch przy¬ padkach stosowano material wyjsciowy zawierajacy zupelnie scisle okreslone ilo¬ sci wegla. Jeden z najbardziej znanych metali zgrzewnych zawiera np. 3 — 1% wegla, a znany równiez stop — 3— 4V2 % C. Oprócz tego w przypadku metali zgrzewnych dobierano stosownie do tego rodzaju niejednorodnej mieszaniny odpo¬ wiedni latwo zgrzewny metal pomocniczy, w przypadku zas stopów przypuszczano, ze stapianie w prózni i dodawanie materia¬ lów odtleniajacych zapewnia otrzymywa¬ nie spoistego i twardego metalu.Chociaz przy zachowaniu wszystkich tych warunków udalo sie otrzymac two¬ rzywo twardsze, to jednak sam sposób sta¬ nowi jedynie sztuczny srodek pomocniczy, który jednak nie zapewnia naturalnej bu¬ dowy metalu twardego. Natomiast wyna¬ lazek niniejszy wychodzi z zalozenia, zez polaczenia metali trudnotopliwych daje \ SK ptrzyma^ ^ty^rdy rstop metalowy bez V^l j* dtólwaina\ li|b fcl niewielkim tylkp dpdat- <^* l kiem materialów niemetalicznych lub me- taloidów, a z polaczenia twardych stepów metalowych metal twardy i spoisty mozna uzyskac wlasnie wówczas, gdy ladunek su¬ rowców ogrzewa sie znacznie powyzej temperatury topnienia skladników stopu, po czym stop nagle ochladza sie i podczas ochladzania utrzymuje go. pod duzym ci¬ snieniem. Jak wiadomo stopy zelaza i we¬ gla o odpowiedniej zawartosci C utwardza sie przez nagle ochlodzeai^ Stopy zawie¬ rajace wegliki wolframu i molibdenu usi¬ lowano chlodzic zanurzajac je wraz z ty¬ glem w wodzie lodowej, jednakze nie u- zyskano przy tym jednoczesnego skupie¬ nia weglika molibdenu.Przy wykonywaniu sposobu wedlug wynalazku jako materialy wyjsciowe moz¬ na stosowac wszystkie metale oraz metale pomocnicze uzywane dotychczas przy o- trzymywaniu metali twardych. Zalete tego sposobu stanowi przede wszystkim, ze nie wymaga on stosowania weglików metali, lecz ze stosuje sie w nim metale czyste, takie jak molibden, wanad, tytan, wolfram, z których wytwarzac mozna zwiazki two¬ rzace z osobna albo razem jednorodny i nadzwyczaj twardy metal narzedziowy.Sposób wedlug wynalazku polega równiez i na tym, ze otrzymywanie czystych me¬ tali wyjsciowych, takich jak Wo, Mo, Va, Ti z ich tlenkówf uskuteczniane dotych¬ czas oddzielnie przeprowadza sie lacznie i w jednym procesie roboczym ze stapia¬ niem twardego metalu. Wyzyskanie tego samego ciepla do redukcji i do stapiania skladników stopu daje duze oszczednosci.Wedlug wynalazku jako zródlo ciepla w procesie stapiania stosuje sie dokladna mieszanine drobno sproszkowanego glinu z tlenkami metali, które maja byc pózniej stopione i ochlodzone pod cisnieniem, a wiec proszek termitowy. Tygiel zawiera¬ jacy stapiane metale, z reguly tygiel we- .. glowy, posiada ksztalt dokladnie dosto¬ sowany do ksztaltu narzedzia, które ma byc wykonane z twardego metalu, i jest zamkniety szczelna pokrywa. Tygiel wy¬ pelniony metalami tworzacymi stop umie¬ szcza sie w termicie, którego ilosc oblicza sie stosownie do ilosci ciepla, które ma byc wytworzone, tak ze tygiel jest ze wszystkich stron otoczony masa termito- wa, po czym calosc pokrywa sie masa pla¬ styczna z materialu ogniotrwalego, np. gli¬ ny. W powloce ogniotrwalej pozostawia sie odpowiednie otwory sluzace do wpro¬ wadzania znanej mieszaniny zapalowej i do usuwania zuzla oraz gazów z masy ter- mitowej.Sposób wedlug wynalazku przebiega w trzech fazach odbywajacych sie prawie jednoczesnie. Po zapaleniu proszku termi- towego nastepuje najpierw szybka i silna redukcja jego tlenków metalicznych, przy czym metale zostaja stopione tworzac mocna i nieprzenikliwa powloke otacza¬ jaca tygiel weglowy. Wskutek wysokiej temperatury (powyzej 3000°C), powstaja¬ cej przy utlenianiu glinu, oraz pod dziala¬ niem uwalniajacej sie przy tym znacznej ilosci ciepla nastepuje jednoczesnie w krót¬ kim czasie stopienie zawartosci tygla, znaczne przegrzanie i dokladne polacze¬ nie ze soba skladników stopu. Po spaleniu proszku termitowego, którego ilosc, jak o- pisano, odmierza sie odpowiednio do ilosci ciepla potrzebnego do stopienia i przegrza¬ nia zawartosci tygla, scisla powloka meta¬ lowa otaczajaca tygiel weglowy zostaje na¬ gle ochlodzona, np. woda o zwyklej tem¬ peraturze, woda lodowa lub tez w inny odpowiedni sposób w celu uzyskania poza¬ danej twardosci stopu koncowego. Przy tym naglym ochlodzeniu powloka zredu¬ kowanego metalu termitowego otaczajaca tygiel kurczy sie tak znacznie, ze na ty¬ giel wraz ze znajdujacym sie w nim sto¬ pem podczas chlodzenia wywierane jest — 2 —bardzo wysokie cisnienie, wskutek czego metal ulega zgeszczeniu. Po ochlodzeniu powloki metalu termitowego rozbija sie ja i wyjmuje tygiel wraz z zawartoscia. Me¬ tal termitowy skladajacy sie z metali wyj¬ sciowych, które maja byc stopione i pod¬ dane cisnieniu w tyglu, proszkuje sie i sto¬ suje do nowego ladunku. Jest rzecza ja¬ sna, ze przez jednoczesne zastosowanie rozmaitych tlenków metali w proszku ter- mitowym otrzymuje sie wedlug wynalazku stop wstepny, który nastepnie za pomoca drugiego procesu stapiania zostaje prze¬ robiony na wysokowartosciowy metal twardy. Za pomoca sposobu wedlug wy¬ nalazku otrzymuje sie niezwykle spoisty i jednorodny metal twardy, w sposób pro¬ sty, wyzyskuje sie w tym samym procesie roboczym to samo cieplo z tlenkowych su¬ rowców oraz wytwarza sie czysty i nada¬ jacy sie do uzytku produkt wyjsciowy.Dzieki wysokiemu cisnieniu powstajacemu podczas ochladzania mozna stapiac meta¬ le, których za pomoca dotychczasowych sposobów nie mozna bylo polaczyc w celu wytworzenia „twardego metalu" nadajace¬ go sie do uzytku.Dla lepszego wyjasnienia wynalazku podano ponizej przyklad technicznego wy¬ konania sposobu niniejszego.Zwiazki tlenowe np. tytanu, boru lub kobaltu miesza sie w takim stosunku ilo¬ sciowym, ze przy redukcji otrzymanego termitu powstaje stop o zawartosci 45% tytanu, 40% boru i 15% kobaltu. Tlenki te miesza sie nastepnie z odpowiednia do ich zredukowania iloscia glinu, po czym dodaje sie dla podtrzymania reakcji cial wydzielajacych tlen, np. chloranów lub nadchloranów.Inna odpowiednia mieszanina sklada sie z tlenków wolframu, krzemu, tytanu, wanadu i kobaltu w takim stosunku, ze po¬ wstaje stop o zawartosci: 70% wolframu, 13% krzemu, 10% tytanu, 0,5% wanadu i 6,5% kobaltu.Stopy metalowe otrzymane po spaleniu powyzszej masy termitowej rozdrabnia sie i umieszcza w tyglu weglowym* takim ja¬ kiego sie uzywa do stapiania stopów „twar¬ dego metalu". Ksztalt tygla jest odpo¬ wiednio dostosowany do ksztaltu przed¬ miotów otrzymywanych z „twardego me¬ talu". Po szczelnym zamknieciu tygla za pomoca pokrywy wystajacej poza scianki tygla umieszcza sie go w powyzej opisa¬ nej masie termitowej, po czym calosc ota¬ cza sie plaszczem z materialów ognio¬ trwalych, np. z gliny. Mieszanina termito- wa moze sie równiez skladac z tlenku ze¬ laza i glinu.Po zapaleniu i spaleniu termitu, co trwa kilka sekund, calosc otoczona powlo¬ ka z ogniotrwalej masy ochladza sie w wo¬ dzie lub za pomoca innego srodka. Czas trwania procesu suszenia jest rozmaity w zaleznosci od uzytego srodka chlodzacego i wynosi do 100 sekund. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania twardlych stopów metali, znamienny tym, ze metale Wyjsciowe ewentualnie razem z metalami pomocniczymi umieszczone w tyglu oto¬ czonym proszkiem termitowym stapia sie przez spalenie tego termitu, po czym mase termitowa otaczajaca tygiel i przytrzymy¬ wana z zewnatrz za pomoca masy ognio¬ trwalej lub podobnej ochladza sie tak szybko, iz cisnienie, powstajace wskutek ochlodzenia wewnatrz masy termitowej, powoduje silne stloczenie sie zawartosci tygla.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze jako tlenki metali proszku ter¬ mitowego stosuje sie tlenki skladników stopu sluzacego do otrzymywania „metalu twardego", przy czym zredukowane meta¬ le po usunieciu tygla z otaczajacej go ma¬ sy metalowej przygotowuje sie przez rozdrobnienie i przyrzadzenie do nastep- - 3 —nego procesu stapiania „metalu twar¬ dego".
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tym, ze jako tlenki metali proszku termitowego stosuje sie jednoczesnie tlen¬ ki kilku metali, tak iz metal termitowy sta¬ nowi stop wstepny, który nastepnie pod- procesu stapiania przetapia sie i stla- na ,,twardy metal". Gustav Boecker. Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL