SE433488B - Forfarande for reglering av kolhalten i karbidhaltig hardmetall - Google Patents

Description

7807803-7 ring reduceras denna hydroxid med kol och följaktligen sänkas kolhalten hos en presskropp under sintring, beroende på kvantite- ten av hydroxiden. Eftersom bildandet av hydroxider tenderar att påverkas av vädret, fluktuerar kolhalten i produkten med vädret.

I syfte att förhindra detta fenomen har handhavandet av blandat utgângspulver och produktionsanordningar hittills noggrant stude- rats, men spridningen i kvaliteten kan ej tillräckligt undertryc- kas genom vakuumsintring.

En metod för att förhindra minskningen av kolhalten genom reducering av hydroxiderna med väte är effektiv i vissa avseenden, men föranleder en del spridningar enligt följande: Den första anledningen baseras på följande reduceringsreak- tion (1L _...

I H2 + (o)_.; H20 <1) i vilken (0) är syre ingående i hydroxiderna eller oxiderna. Fort- skridandet av denna reaktion beror på värdet PH 0 / PH och där- 2 2 för är det nödvändigt att öka renheten hos väte som matas till en sintringsugn (dvs att sänka H20) i syfte att tillfredsställande genomföra reaktionen. Eftersom H20 alstras av reaktionen har emel- lertid väteatmosfären endast en låg reducerande förmåga även om högrent H2 användes för såvitt inte H20 avlägsnas tillräckligt snabbt. Som ovan nämnts är de blandade utgângspulvren för hårdme- taller mycket fina, varför en presskropp därav är en porös kropp med mycket fina porer och hydroxider anses bildas på porernas väg- gar (innerytor). I syfte att genomföra reduceringsreaktionen i porerna effektivt är det nödvändigt att avlägsna H20 snabbt och att införa H2 av ovan beskrivna skäl. När man använder den van- liga ugnen med väteatmosfär genomföres därför rörelsen av H2 ej effektivt och reduktion med H2 är ej tillfredsställande.

Det andra skälet baseras på följande reaktion (2) på grund av att en presskropp och en försintradnkropp är kolhaltiga och att konstruktionsdelar av kol användes i en ugn: 7807803-7 C+2H*-§CH 2«-- 4 (2) Denna reaktion fortskrider mot höger vid 600°C eller läg- re under ett totalt tryck av 1 atm, vilket motsvarar en avkol- ningsreaktion för en presskropp som skall sintras, och fortskri- der mot vänster vid 600°C eller högre, vilket motsvarar en upp- kolningsreaktion. Det är svårt att hålla temperaturen likformig vid alla lägen hos ugnen och strömningen av vätgas resulterar ofta i olikformiga tillstånd, så att såväl avkolnings- som upp- kolningsreaktionerna äger rum och spridningen i kvaliteten är markant beroende på lägena i ugnen. Reglering eller minskning av denna spridning är svår.

Det tredje skälet baseras på följande avkolningsreaktion (3) vid 9oo°c e11er högre: H20 + C"*-7 CO + H2 (3) I detta fall är även H20 ett problem, som ej införes som en förorening i väte, utan bildas under reduceringsreaktionen eller separeras från i ugnen absorberad H20.

Ovan beskrivna tre reaktioner står i komplicerad relation till varandra och reglering av dessa reaktioner är därför mer svår än i fallet med en vakuumugn. I synnerhet pâverkas ogynn- samt reaktionerna (2) och (3) vid höga temperaturer genom när- varon av själva vätgasen. På senare tid har därför vätesintrings- metoden knappast kommit till användning.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är atflåstadkomma ett sätt att framställa sintrade hårda legeringar; i synnerhet hârdmetaller eller karbonitrider.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt för sintring av en hårdmetallegering varigenom spridningen av produkternas kvaliteter kan minskas, vilken är oundviklig vid vakuumsintringsmetoden som vanligen användes för framställning av hårdmetaller. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt för sintring av hårdmetaller eller karbonitri- 7807803-7 der, varigenom regleringen av kolhalten med lätthet kan genom- föras: Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en an- ordning för framställning av sintrade hårda metaller, i synner- het hårdmetaller eller karbonitrider.

Dessa syften kan uppnås medelst ett förfarande för regle- ring av kolhalten i karbidhaltig hârdmetall eller karbidhaltig hârdmetallegering under sintring, som kännetecknas av upphett- ning av en presskropp eller pressad pulverkropp för en karbid- haltig hårdmetall eller hârdmetallegering under minskat tryck, ' _varvid upphettningen från början utföres i en vätehaltig atmosfär och därefter i en kolmonofxidhaltig atmosfär, varvid ändringen från vätehaltig atmosfär till kolmonoxidhaltig atmosfär utföres vid den temperatur mellan 800 och 12009C.

Lämpligen underkastas presskroppen en försintringsbehandling och, aventuellt, en formnings- eller maskinbearbetningsbehandling före sintringen.

Bifogade ritningar visar mera i detalj principerna och för- delarna hos föreliggande uppfinning.

Fig. 1 är ett diagram som visar ändringen i kolhalt hos en hârdmetallegering när vätetrycket ändras i en ugn.

Fig. 2 är ett diagram som visar relationen mellan standard- fri energi hos reaktionen C + 2H2-wCH4 med temperatur.

Fig. 3 är ett diagram som visar relationen mellan standard- fria energier hos reduktionsreaktioner med användning av kol och väte och temperatur.

Fig. 4(a) och (b) är diagram som visar ändringen av kvanti- teterna av kol respektive syre när presskroppar för hârdmetaller WC-28TiC-12,8Co och WC-10Co värmes.

Fig. 5 är en schematisk vy av en utföringsform av en anord- ning för utförande av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är en schematisk vy som visar böjning hos en plåt föranledd genom sintring.

I sintringssteget för hârdmetaller reduceras i pulvret ingå- ende syre med kol, resulterande i en fluktuation hos kolhalten.

Sålunda har det hittills föreslagits att minska denna med väte el- ler kolmonoxid i tillsats till kol, men i denna metod är reaktions- 7807803-7 systemet mer komplicerat och det är välbekant att sintring i va- kuum är mest stabil.

Man har tänkt sig att en drastisk modifikation av sintrings- metoden är nödvändig i syfte att göra det lättare att reglera kol- halten och har gjort grundläggande studier på avlägsnande av gaser alstrade i en presskropp typiska för sintringsbeteendet hos hård- metaller och på diffusionsfenomen mätt hos gaserna. Som ett resul- tat av denna studie har det visat sig att vakuum ej alltid är önsk- värt ur synpunkten att avlägsna gaserna.

En gas alstrad i en presskropp går genom porer av 1 pm eller mindre i diameter och kommer ut, men i vakuum har gasen svårt att komma ut, eftersom den fria medelväglängden för gasen ökas. Ef- tersom den fria medelväglängden ökas med sänkningen hos ett tryck, är ett reducerat tryck men relativt högt snarare önskvärt. När insidan hos en ugn hâlles vid ett reducerat tryck under användning av en gas som väte eller kolmonoxid,.äger å andra sidan en motdif- fusion rum mellan en alstrad gas och matad gas. Gasdiffusionskoef- fienten D har följande relation: D = (P: tryck) l P och sålunda är ett lågt tryck önskvärt i detta fall.

Dvs att omfattningen av reduceringsreaktionen i sådana porer pâverkas av den fria medelväglängden för gasen och gasdiffusions- koefficienten som ovan beskrivits och är följaktligen högst i ett visst tryckomrâde. Det har experimentellt visat sig att detta tryck- område är från 10 till 300 torr.

Vidare har det visat sig att när en stor mängd gas matas till en ugn i ett sträck, bildas en stor mängd produktgas (H20 i fallet med H2, C02 i fallet med CO) snabbt, vilket på nytt orsakar ett oxi- dationsfenomen i porerna. I syfte att förhindra detta fenomen är det nödvändigt att utspäda gaskoncentrationen och att genomföra reak- tionen successivt. Även i detta fall genomföras även reduktionsreak- tionen företrädesvis under reducerat tryck.

Inom sintringstekniken, i synnerhet för hârdmetaller, är det viktigt att såväl avlägsna syre ingående i pulvret som att förhind- 7867803-7 ra uppkolning från omgivande atmosfär. Om en stor kvantitet av en reducerande gas (H2, CO) matas till en sintringsugn, äger uppkol- ning rum från den omgivande atmosfären i vissa fall och därför kan detta fenomen undertryckas genom utspädning av gaskoncentrationen.

Det bör tydligt förstås av det ovan sagda att sättet inne- fattande reglering av den omgivande atmosfären under reducerat tryck är mest lämpligt för sintring av fina pulver«sâsom blandade utgångspulver för hårdmetaller. Föreliggande uppfinning, som base- ras på denna upptäckt, åstadkommer en sintringsteknik i stånd att åstadkomma markanta verkningar eller fördelar, som icke kunde för- väntas vid sintringen i en vätgasström, sintring i vakuum och sint- ring i kombination av väte och vakuum som väl känt inom denna teknik. 7 I en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning ge- nomföres sintringen i såväl atmosfärerna av såväl väte som kol- monoxid under ett reducerat tryck av 300 torr eller mindre.

I ännu en utföringsform enligt föreliggande uppfinning är trycket hos väteatmosfären 10 torr eller mer. De sintrade hårdme- tallerna'eller -legeringarna erhållna medelst ovan beskrivna sätt inbegriper generellt hårdmetallegeringar innefattande en hård fas bestående i huvudsak av åtminstone en av karbider, nitrider, karbo- nitrider, borider eller silicider av element från grupperna IVa, Va och VIa (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) i den periodiska ta- bellen och deras blandningar eller fasta lösningar, och en binde- metallfas bestående i huvudsak av åtminstone en av järngruppens me- taller. Typiska för dessa sintrade hårdmetallegeringar är på vol- fram baserade hårdmetaller eller karbonitrider. På volframkarbid baserade hårdmetaller inbegriper exempelvis systemet WC-Co eller annan järngrupps metall, eventuellt med karbider av titan, tantal, niob, hafnium, zirkonium, krom och vanadin, dvs som består av 70- 96% volframkarbid och 4-30% kobolt eller, om nödvändigt, upp till 50% av volframkarbiden ersatt medelst en eller flera av karbider- na av titan, tantal, niob, hafnium, zirkonium, krom och vanadin.

De viktiga kännetecknen enligt föreliggande uppfinning består i (1) sintring under ett reducerat tryck av 300 torr eller mindre, (2) strömning av en gas under reducerat tryck och (3) användning av en väteatmosfär och kolmonoxidatmosfär i kombination i en del av eller i samtliga de temperaturökande stegen. 7807803-7 Det första kännetecknet är att gasen alstrad under reaktio- nen är mycket rörlig pâ grund av att gasens motdiffusionskoeffici- ent D är svår i omvänd proportion till trycket. När man t.ex. an- vänder väte under reducerat tryck, diffunderar vätgasen väl genom porerna hos en presskropp och vattnet alstrat i porerna är benä- get att komma ut från porerna genom den motsatta diffusionen med vätgasen. Experimentella resultat visar att det är möjligt att till- räckligt reglera gasdiffusionen i en kommersiell skala och att ett tillstånd, som erfordras för att genomföra reduktionen tillräck- ligt, är att reglera trycket till 300 torr eller mindre. Om trycket är mer än 300 torr, är det omöjligt att avlägsna vattnet alstrat i porerna, resulterande i en markant sänkning av reduktionseffek- tiviteten eller -graden.

Det andra kännetecknet är att bringa gasen att strömma in- ne i ugnen. Dvs trycket inuti ugnen hålles vid 300 torr eller mind- re medan en gas matas kontinuerligt till ugnen. Matningen av en gas är endast för att aktiva gasdiffusionen i ugnen eller gasmot- diffusionen och; om gasen ej matasL_öka trycket hos H20 i ugnen, resulterande i ogynnsamma resultat. Gaskompositionen kan frivil- ligt regleras medelst metoden där en gas kontinuerligt matas under kontroll av avgasen för att sålunda reglera partialtrycket i ugnen.

Det tredje kännetecknet är att använda en väteatmosfär och en kolatmosfär på rätt sätt i de två stegen. Således föredrages en väteatmosfär för att avlägsna syret på ytan hos ett oxiderat pul- ver och en kolmonoxidatmosfär föredrages för att avlägsna syret i det inre hos pulvret. Enligt sättet enligt föreliggande uppfinning regleras kvantiteten av avkolning genom att man använder lämpliga gasatmosfärer av väte och.kolmonoxid i två steg. Därför har använ- dandet av en enda gasatmosfär ej några verkningar. Om exempelvis sintringen genomföres i enbart väte, fortskrider reduktionsreak- tionen endast vid en låg temperatur såsom upp till 800°C, vilket är fördelaktigt, men, vid en hög temperatur såsom 1200°C eller hög- re, reagerar vattnet bildat genom reduktionsreaktionen med väte med kol (C + H20--ICO + H2), resulterande i avkolning och, följ- aktligen, ökas fluktuationen hos kolhalten, vilket är ofördelaktigt.

Därför bör matningen av väte stoppas vid 1200°C eller mindre och i praktiken kan den stoppas vid 800-1200°C. Om däremot kolmonoxid matas vid en lägre temperatur, utskiljes kol kraftigt genom reak- 7807803-7 tionen 2CO-+ C + C02. Därför bör matning av kolmonoxid genomföras åtminstone inom ett temperaturområde där kolmonoxid är stabil.

Dvs temperaturområdet inom vilket kol ej utskiljes och.reduktionen genomföres väl är BO0-1200°C i betraktande av det reducerade tryc- ket, vilket är analogt med det vid vilket matning av väte stoppas.

Sålunda har man lyckats med att strikt undertrycka fluktua- tionen hos kolhalten hos hårdmetaller genom att ändra en väteatmo- sfär till en kolmonoxidatmosfär vid en lämplig temperatur mellan aoo een 12oo°c.

Föreliggande uppfinning belyses mera i detalj under hänvis- ning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar ändring hos kolhalten hos en hårdmetallegering när vätetrycket i ugnen ändras. Som framgår av detta diagram un- dertryckes avkolningen bäst vid ett vätetryck av 5-300 torr. Detta beror på gasdiffusionshastigheten, kvantiteten av väte och reaktions- hastigheten.

~Fig..2 visar standard av fri energi hos reaktionen mellan Yäte och kol för.att bilda metan. Som framgår av detta diagram sänkes kvantiteten av metan som bildas under reducerat tryck och detta visar att uppkolningsfenomen kan förhindras, vilket ofta är ett problem i den tidigare teknikens ugn med väteatmosfär.

Fig. 3 visar de standard-fria energierna för syftet att bely- sa vad som är mera benäget att äga rum, vätereduktion eller kolmon- oxidreduktion. Preferensen av antingen vätereduktion eller komonoxid- reduktionen bestämmes av partialtrycket hos H20 i H2, i synnerhet förhållandet PH O/PH i en presskropp och temperaturområdet i detta ' 2 2 fall är soo-12oo°c.

Fig. 4 visar ändringen av kvantiteterna av kol och syre när presskroppar för hårdmetaller värmes. I jämförelse med en WC-Co-kom- position och en WC-TiC-Co-komposition i avseende på kvantiteter av avkolning och desoxidering, visar den senare TiC-haltiga legering- en en större omfattning av avkolning och desoxidation vid en tempe- ratur_avd1000°C eller högre. Detta visar att oxider av Ti, Ta, Nb etö. är svåra att reducera med väte och sålunda underkastas reduktion med kolmonoxid i många fall. I dessa fall är det nödvändigt att öka partialtrycket hos kolmonoxid och att tillräckligt genomfö- ra reduktionen vid en hög temperatur. Däremot kan i fallet med le- 7807803-7 9 geringar av WC-Co-typ, i vilka proportionen av en sådan högtempera- turreduktion är mindre, partialtrycket hos kolmonoxid sänkas. Om syre kan avlägsnas tillräckligt genom vätereduktionen, kan verk- ningarna tillräckligt ges även under ett CO-partialtryck av 0,1 torr eller mindre. Temperaturen när kolmonoxidgas matas kan väljas från ett område av 800-1200°C, men temperaturen när matningen av kolmonoxid stoppas, varierar med det avsedda syftet. Om sintrings- temperaturen hålles exempelvis likformig genomgående, skulle det förväntas att deformation under sintringen kan förhindras och stel- ning med lätthet kan uppnås. I fallet att man eftersträvar att avlägsna en gas i en legering, stoppas matningen av gasen när re- duktionen är avslutad väl efter en flytande fas uppträder och sys- temet ändras till högvakuum, varigenom erhålles en högkvalitativ legering.

Verkningarna eller fördelarna enligt föreliggande uppfinning kan ges genom matning av väte vid ett lågtemperaturområde och kol- monoxid vid ett högtemperaturområde. I detta fall kan eventuellt vätgasen användas i blandning med argon, kväve eller andra gaser och kolmonoxidgasen kan användas i blandning med väte, argon, en mycket liten kvantitet av koldioxid och andra gaser.

Vidare kan matningen av dessa gaser genomföras intermit- tent med goda resultat. När vätgasen ändras till kolmonoxidgasen kan evakuering av systemet genomföras utan försämring av verk- ningarna enligt föreliggande uppfinning särskilt mycket, men det är önskvärt att hålla enknhnonoxidatmosfär vid 1200°C i syf- te att uppnå_effektiviteten hos kolmonoxid.

Användandet av en gasatmosfär i kylningssteget i sättet enligt föreliggande uppfinning har även vissa verkningar eller fördelar i vissa fall.

En av verkningarna är att kylningshastigheten hos en sint- rad kropp kan ökas på grund av större termisk ledningsförmåga än i vakuum och att bindningsfasen kan göras starkare genom den snabba kylningen. I detta fall har en vätgas med en relativt stor termisk ledningsförmåga markanta verkningar.

' När en hårdmetallegering sintras medelst sintringssättet enligt föreliggande uppfinning som ovan beskrivits, visar det sig att en produkt med en mycket likformig kvalitet kan erhållas på ett stabilt sätt. 7807805-7 Vidare har det visat sig att en partiell utskiljning av fritt kol och bildandet av en spröd n-fas, som är oundvikliga i tidigare tekniks vakuumsintringsmetod, kan undertryckas och att en böjande töjning eller sträckning uppträdande i en produkt med stor längd genom sintring även kan undertryckas.

I syfte att mest effektivt genomföra sintringssättet en- ligt uppfinningen erfordras en anordning som är i Stånå att kontinuerligt strömma en gas och reducera det inre trycket för att tillräckligt upprätthålla diffusionen av gasen i ugnen.

Det har föreslagits, i avseende på en väteatmosfär vid en lågtemp/eratursida, att genomföra sintring i en pulserande väteatmosfär (publicerade japanska patentansökan (OPI) nr. 62304/1974).

Detta förslag baseras på idén att H20 bildat i en press- kropp som skall sintras avlägsnas genom pulsering av trycket, varigenom reduktionsreaktionen med H2 främjas och reaktionen av H20 med C uppträdande vid ett högt partialtryck hos H20 förhindras.

Detta är mycket intressant, men har följande betydande nackdelar i praktisk utövning. I Den första nackdelen är att en komplicerad och dyr anord- ning eller installation är nödvändig för pulsering. 7 Den andra nackdelen är att temperaturen hos en ugn kraf- tigt fluktuerar genom det pulserade vätetrycket i ugnen på grund av den höga värmeledningsförmågan hos väte och en mycket dyr installation erfordras för att reglera detta automatiskt.

Förevarande uppfinnare har gjort studier avseende ett sätt som med lätthet kan realiseras och har följaktligen nått till slutsatsen att syftet med reduktionen effektivt kan uppnås i'en atmosfär inom ett tryckområde av 300 torr eller mindre.

En anordning lämplig för detta syfte visas i fig. 5.

Denna anordning kan med lätthet åstadkommas genom att till- foga billiga hjälporgan till en vakuumngn av tidigare typ, vil- ket är mycket betydelsefullt vid en kommersiell skala. Dvs att strömningshastigheten hos en gas regleras genom att anbringa en ventil till ett gasmatningsinlopp i en vakuumugn och att 7807803-7 11 trycket i ugnen regleras genom att anbringa en ventil till ett gasutlopp i kommunikation med ett avgasorgan och reglera öpp- ningsgraden hos ventilen.

Föreliggande uppfinning kommer att förklaras mera i de- talj under hänvisning till efterföljande exempel och jämförel- seexempel. Det bör framgå för fackmannen på området att olika ändringar och modifikationer kan göras i komponenter, förhål- landen, operationsföljd och liknande utan att avvika från upp- finningens tanke. Därför bör föreliggande uppfinning ej betrak- tas vara begränsad av efterföljande exempel. I dessa exempel angiver procent viktprocent för såvitt annat ej angives.

Exempel l Som visas i fig. 5 anbragtes ledningar för väte och kol- monoxid, strömningsmätare och ventiler till gasmatningsinlop- pen i en vakuumugn av tidigare typ och en ventil i stånd att n099räflt reglerä trycket anbragtes mellan ett gasutlopp och en vakuumpump. kg av en presskropp med en komposition av WC-7 % Co och framställd från WC pulver med en medelpartikelstorlek av 3 /nn och Co med en medelpartikelstorlek av 1 )nn, som hade underkastats en försintring och en formningsbehandling, charge- rades på ett grafitark i en vakuumugn av tidigare typ som hade en inre diameter av 800 mm. Denna presskropp hade normalt ett problem som beskrives i det efterföljande beroende på tidspe- rioden under vilken den lagrades i en formningskammare. I va- kuumugnen användes grafit som ett värmeelement.

Ugnen evakuerades först till 10-2 torr medelst vakuum- pumpen och väte med ett tryck av 300 mm vattenpelare matades successivt genom gasinloppsventilen med en strömningsmängd av liter/min till ugnen. Under samma tidsperiod var utlopps- ventilen helt öppen. Därefter stängdes utloppsventilen succes- sivt för att reglera trycket i ugnen till 100 torr och en elektrisk ström bragtes genom värmeelementet. Vid 10000 C stängdes gasinloppsventilen, utloppsventilen öppnades full- ständigt och systemet evakuerades till 5 x 10-1 torr eller mindre. Inloppsventilen för kolmonoxiden öppnades för att in- släppa kolmonoxid i en strömningsmängd av 2 liter/min och ut- loppsventilen stängdes successivt för att reglera trycket i 7-807803-*7 12 f ugnen till 50 torr, följt av värmning till l400° C. Inloppsven- tilen stängdes, utloppsventilen öppnades helt och systemet l torr eller mindre, evakuerades till ett vakuum av 1 x l0_ E följt av upprätthållande av detta tillstånd under l h och kyl- ; ning i vakuum. 7 Den på detta sätt erhållna sintrade kroppen hade lik- formiga och utmärkta egenskaper, vilket var ett oväntat resul- tat eftersom vid den vanliga vakuumsintringen, en annan press- kropp såsom använd i detta exempel visade en ojämn grad av avkolning och bildandet av en spröd fas i en omfattning av 50 % eller mer.

I de efterföljande exemplen upprepades liknande proce- durer under användning av liknande typ av anordning som i det- ta exempel.

Renheten hos det väte som användes framgick av en dagg- punkt av -310 C och kolmonoxiden hade en renhet av 99,9 %.

Exempel 2 Ett pulver med en komposition av WC-10 % Co våtmaldes i kulkvarn med användning av aceton och acetonet avlägsnades se- dan. På grund av en felaktig operation vid denna tidpunkt in- trädde emellertid vatten i pulvret och pulvret vättes kraf- tigt. När detta pulver pressades och utsattes för vakuumsint- ring, fortskred avkolning till en större omfattning, varför ofördelaktiga resultat erhölls.

I syfte att förhindra detta_genomfördes ett test med an- vändning av anordningen enligt exempel l. I detta test använ- des 300 g av en charge och sintringen genomfördes med ström- ning av väte med en strömningsmängd av 3 liter/min och kolmon- oxid med en strömningsmängd av 0,5 liter/min för att så erhål- la en utmärkt sintrad kropp. Detta test är ett extremt fall, men i andra fall där tillstånden ej är så extrema, kunde lik- nande verkningar för stabiliseringen för kvaliteten hos hård- metaller förväntas.

Exempel 3 Ett blandat utgångspulver med en komposition av WC-10 % Co bereddes från WC pulver med en medelpartikelstor- lek av 0,5 /nn och Co pulver med en medelpartikelstorlek av 7807803-7 13 1 /mn Detta pulver var mycket fint och visade ett BET-värde av 6 m2/g. Detta pulver tilläts stå i luften under l vecka, pressades i form av 15 x 15 x 10 mm (hexahedron) och sintrades genom följande två procedurer under användning av en sintrings- ugn som hade en inre volym av 30 liter: Metod Värmningstillstånd Atmosfär (A) före- rumstemp. -9 l000° C H2 100 torr 1 liter/min liggande 1ooo° c 13so° c co zo torr uppfinning 0,5 liter/min 135o° c -_-> 13so° c vakuum 5 x 1o'2 torr (B) tidigare rumstemp. -9 11000 C vakuum 3 x l0'l torr teknik 11oo° c ___; 13so° c vakuum s x 1o'2 torr I föreliggande uppfinning (A) genomfördes en god sintring, me- dan i tidigare tekniks sintring (B) en spröd Q-fas uppträdde.

Exempel 4 Blandat utgångspulver enligt exempel 3, omedelbart ef- ter beredning av pulvret, pressades i en hexahedron av 50 x 50 x 20 mm, underkastades försintring vid 6000 C och se- dan en formningsbehandling i en hexahedron av 15 x 15 x 10 mm. dygn erfordrades från försintringen till formningsbehand- lingen.

De erhållna presskropparna sintrades enligt sintrings- metoderna angivna i exempel 3 och jämfördes. Föreliggande upp- finning fullföljde en god sintring, medan i sintringen enligt tidigare teknik en spröd r\-fas uppträdde.

Det framgår tydligt från exempelen 3 och 4 att sintring av ett fint blandat utgångspulver fullföljes på ett stabilt sätt enligt föreliggande uppfinning trots det faktum att det blandade utgångspulvret använt i exempel 3 och 4 är så fint att oxidationen fortskrider snabbt och att produktion ej är lätt medelst tidigare tekniks vakuumsintringsmetod.

Exempel 5 Ett blandat utgångspulver med en komposition av WC-8 % TiC-10 % Co framställdes från WC-pulver med en medelpar- tikelstorlek av 2 frn, (Ti, WC) pulver med en partikelstorlek 7807803-7 14. av 3 jun och Co pulver med en medelpartikelstorlek av l jun, och pressades sedan i en hexahedron av 15 x 15 x l0 mm. Hundra prover framställda på detta sätt sintrades medelst var och en av följande sintringsmetoder under användning av en sintrings- ugn som hade en innervolym av 200 liter: Metod Värmningstillstånd Atmosfär (A) före- rumstemp. -è 10000 C ,H2 100 torr l,5 liter/min liggande 1ooo° c --> 14oo° c co 20 torr 3 liter/min uppfinning 14000 C vakuum l X 10-2 torr (B) tidigare rumstemp. -à l200° C vakuum 3 x l0_l torr teknik 1zoo° c -a 14øo° c vaknnmis x 1o'2 torr 14000 C vakuum l x 10-2 torr (c) tidigare rumetemp. _) 6oo° c H2 760 torr 30 liter/min teknik 6oo° c _) 14oo° c vakuum 1 x 1o'1 _torr De sintrade tillstånden hos de hundra proven var som följer: Metod God qïfas utfällning utfällning av fritt kol (A) 100 R o (B) 81 19 o (c) 52 34 14 Enligt föreliggande uppfinning visade samtliga prover goda re- sultat, men i fallet med användning av H2 vid 760 torr, bilda- des ett antal dåliga produkter. I fallet med vakuumsintringen tenderar kol att saknas.

Exempel 6 100 stycken plattor erhållna i exempel 5 underkastades ett skärningsprov under följande tillstånd: Arbetsstycke: SCM 3 Skärhastighet: 110 m/min Matning: 0,36 mm/varv Skärdjup: 1,5 mm Tid: 20 minuter Skärverktygsform: SNG 432 7807803-7 r Livslängden hos proven mättes när flanknötningen nådde 0,25 mm eller mer för att giva nedan uppräknade resultat: Prov Brustna Flanknötning Flanknötning 0,25 mm eller mer mindre än 0,25 mm A 0 2 7 98 B 3 28 69 C 16 38 46 Det framgår av exemplen 5 och 6 att enligt föreliggande uppfinning kan hårdmetaller med likformiga egenskaper erhål- las, medan enligt tidigare tekniks sätt spridningarna i egen- skap är mycket stora.

Exempel 7 Samma WC-7 % Co pulver som det enligt exempel l använ- des och sintrades under följande tillstånd för att undersöka inverkan av tryck hos atmosfären: Rumstemperatur 1ooo° c 1ooo° c 14oo° c Tidigare teknik A vakuum av 3 x lO"l torr vakuum av 5 x 10-2 eller mindre torr eller mindre förel. uppf. B H2 l torr 10 liter/min Co 50 torr 2 lit/min C H2 5 torr 10 liter/min " D H2 50 torr 10 liter/min " E H2 100 torr 10 liter/min " F H2 300 torr 10 liter/min " tidigare teknik G H2 7oo torr 10 liter/min vakuum av 5 x 1o'2 torr eller mindre 7807803-7 16 I varje enskilt fall, med användning av en sintringsugn som hade en innervolym av 100 liter, sintrades 100 prover i en hexahedron av 15 x 15 x 10 mm för att undersöka spridningen av kolhalterna i färdiglegeringarna i beroende av atmosfär- trycken. Medelvärdena och standardavvikelserna hos kolhalter- na angivas nedan: g A B c D E F G genomsnittlig 1 vikt-% 5,72 5,72 5,73 5,72 5,72 5,72' 5,75 standard- avvikelse 0,12 0,08 0,02 0,03 0,02 0,03 0,15 Enligt föreliggande uppfinning är fluktuationen hos kolhalter- na liten, medan enligt tidigare tekniks metoder A och G'är den avsevärt stor.

Exempel 8 Ett blandat utgångspulver med samma komposition som den enligt exempel 7 pressades i en hexahedron av 50 X 50 x 20 mm, underkastades försintring i vakuum vid 6000 C och sedan en formningsbehandling i en hexahedron av 15 x 15 x 8 mm. Sedan l5 dygn gått från dagen för försintringen, sintrades de så be- redda proverna genom sintringsmetoderna visade i exempel 7 för att undersöka kolhalterna: , A B C D E F G genomsnittlig Vikt-% 5,61 5,64 5,70 5,72 5,72 5,73 5,68 standard- avvikelse 0,20 0,18 0,03 0,02 0,03 0,02 0,24 Som framgår av resultaten från exemplen 7 och 8 är spridningen av kolhalterna mycket liten under ett tryck av 5 - 300 torr enligt föreliggande uppfinning, 95 % eller mer av des- sa ligger inom ett område av :0,03 %, medan inom tidigare tek- niks metod A eller i metoden med användning av H2 vid l atm det uppträder avsevärda spridningar. Dessa resultat motsvarar r- 7807803-7 17 väl de enligt exemplen 5 och 6 och klargör sålunda tydligt verkningarna enligt föreliggande uppfinningen.

Exempel 9 Ett blandat utgångspulver med en komposition av WC-10 o.

'O Co framställdes från WC pulver med en genomsnittlig partikel- storlek av l /nn och Co pulver med en genomsnittlig partikel- storlek av l och pressades i en ihålig cylinder av 50 ø x 10 ø x 50 mm. 20 så framställda prover sintrades medelst var och en av följande sintringsmetoder: Värmningstillstånd Atmosfär (A) före- rumstemp. --> 1ooo° c H2 ioo torr 1o liter/min liggande 1ooo° c __) 13so° c co 150 torr 3 liter/min uppfinning (B) tidigare rumstemp. --9 l0O0° C vakuum 3 x 10-1 torr teknik 1ooo° c __) 13ao° c vakuum s x 1o'2 torr I produkterna av denna typ har hittills uppträtt en partiell utskiljning av fritt kol genom uppkolning från ett kolark och sådana produkter har kasserats. Antalet av partiellt uppkolade produkter i ovan beskrivna sintringsmetoder är som följer: (A) (B) första gången l 9 andra gången 6 tredje gången ll Som framgår av dessa resultat återfinnes knappast fritt kol i föreliggande.uppfinning, medan enligt tidigare teknik fritt kol uppträder i många fall. Detta innebär att sättet enligt föreliggande uppfinning uppvisar en utmärkt stabilitet.

Exempel 10 Från samma blandade utgångspulver som användes i exem- pel 9 bereddes en tunn plåt av 300 x 20 x 5 mm genom en för- sintringsbehandling och en maskinbearbetningsbehandling. 10 så framställda prover sintrades medelst sintringsmetoderna enligt föreliggande uppfinning (A) och enligt tidigare teknik (B) för 7807803-7 18 att undersöka antalet av bildade dåliga produkter, som hade en böjlängd .4 l i längdriktningen av 1,5 mm eller mer mellan centrum och änden, såsom visas i fig. 6.

(A) föreliggande uppfinning (B) tidigare tekniks metod Som framgår av detta resultat kan bildandet av en sådan dålig produkt undertryckas enligt föreliggande uppfinning, medan en- ligt tidigare tekniks metod ett avsevärt antal av dåliga före- mål ej kan undvikas med en sannolikhet av 50 % eller mer. En mycket hög bearbetnings- eller maskinbearbetningskostnad er- fordras för att korrigera det dimensionsfelaktiga föremålet på grund av den höga hårdheten hos hårdmetall. I detta avseende ger föreliggande uppfinning stor service åt industrin och â- stadkommer ett sintringsätt som är i stånd att tillfredsställa de svåra fordrnmprmaför dimensionsprecision hos hårdmetaller.

Exempel ll Ett blandat utgångspulver med en kermet-komposition av TiC-10 % Mo2C-12 % Ni framställdes från TiC-pulver med en ge- nomsnittlig partikelstorlek av l Inn, Mo2C-pulver med en genom- snittlig partikelstorlek av l /nn och nickelpulver med en ge- nomsnittlig partikelstorlek av 0,8 /nn och pressades i en hexa- hedron av l5 X 15 x 8 mm. De så erhållna proverna sintrades med följande två metoder: Värmningstillstånd Atmosfär (A) före- rumstanp. _) soo° c H2 so torr 2 liter/min liggande 8000 C --à 13800 C CO 20 torr l liter/min uppfinning l380° C x l h vakuum 1 x 10-2 torr (B) tidigare rumstemp. -e l200° C vakuum 5 x l0'l torr teknik 12oo° c --> 13ao° c vakuum 1 x 1ø'2 torr l380° C x l h vakuum 1 x 10-2 torr I detta fall användes en sintringsugn som hade en innervolym av 30 liter. Enligt föreliggande uppfinning återfanns knappast porer i produkterna och skärning kunde genomföras normalt, medan enligt tidigare tekniks metod det förelåg ett antal av 7807803-7 19 porer med en genomsnittlig diameter av cirka 15 Inn i produk- terna och de var ej lämpliga att användas som skärverktyg.

Exempel 12 Ett blandat utgångspulver med en komposition av Cr2C3-20 % Ni framställdes från Cr2C3 pulver med en genomsnitt- lig partikelstorlek av 4 /nn och Ni-pulver med en genomsnitt- lig partikelstorlek av 3 /nn, formpressades i en hexahedron av 30 x 30 x 20 mm och sintrades sedan medelst var och en av följande sintringsmetoder: ' Värmningstillstând Atmosfär (A) före- rumstemp. -Q l000° C H2 100 torr 10 liter/min liggande 1ooo° c --,~ 14so° c co 1o torr 1 liter/min uppfinning (B) tidigare teknik rumstemp. -Q 14500 C vakuum 5 x 10-2 torr Enligt föreliggande uppfinning (A) erhölls en sintrad kropp som hade få kaviteter och en densitet av 99,9 % eller mer av den teoretiska densiteten, medan enligt tidigare tekniks metod erhölls en sintrad kropp som hade ett antal kaviteter och endast cirka 96 % av den teoretiska densiteten.

Claims (8)

f 7801803-vi Q, Qatentkrav

1. Förfarande för reglering av kolhalten i karbidhaltig hårdmetall eller karbidhaltig hârdmetallegering under sintring, k ä n n e t e c k n a t av upphettning av en presskropp eller pressad pulverkropp för en karbidhaltig hårdmetall eller hârdmetallegering under minskat tryck, varvid upphettningen från början utföres i en vätehaltig atmosfär och därefter i en kolmonoxidhaltig atmosfär, varvid ändringen från vätehaltig atmosfär till kolmonoxidhaltig atmosfär utföres vid en temperatur mellan 800 och 1200°C.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man underkastar presskroppen en försintringsbehandling och, eventuellt, en formnings- eller maskinbearbetningsbehand~ ling före sintringen.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man genomför sintringen i atmosfärerna av såväl väte som kolmonoxid under ett tryck av högst.300 torr.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man genomför kylningssteget i vakuum.

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att väteatmosfären har ett tryck av minst 10 torr.

6. Sätt enligt krav 1, k ä n'n e t e c k n a t av att man tillför väteatmosfären i blandning med minst ett av argon, kväve eller kolmonoxid.

7. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man tillför kolmonoxiden i blandning med minst en av väte, argon eller koldioxid.

8. Sätt enligt krav 1 eller 3, k ä n n e t e c k n att av att man kontinuerligt matar gasen till en sintringsugn.