SE509566C2 - Sintringsmetod - Google Patents

Description

15 20 25 30 509 566 beståndsdelen i ytan. I Svenska patentansökan 9202142-7 visas dock att blästring med fina partiklar ger en jämn avlägsning av bindefasskiktet utan att skada den hårda bestàndsdelens korn.

Kemiska eller elektrolytiska metoder kan användas som alternativ till mekaniska metoder. US Patent 4,282,289 anger en metod för etsning i gasfas med användning av HCl i ett inledande skede av beläggningsprocessen. I EP-A-337 696 föreslås en våtkemisk metod för etsning i salpetersyra, saltsyra, flourvätesyra, svavelsyra och liknande eller elektrokemiska metoder. Från JP 88-060279 är det känt att använda en alkalisk lösning, NaOH, och från JP 88-060280 att använda en sur lösning. JP 88-053269 beskriver etsning i salpetersyra före diamantbeläggning. Det finns en nackdel med dessa metoder, nämligen att de är oförmögna att avlägsna endast koboltskiktet. De resulterar även i djupetsning, speciellt i ytor nära eggen. Etsmediet inte bara tar bort kobolt från ytan utan genomtränger även områden mellan de hårda beståndsdelskornen och som resultat erhålls en oönskad porositet mellan skikt och substrat samtidigt som koboltskiktet delvis kan återstå på andra ytor av skäret. US 5,380,408 visar en etsningsmetod enligt vilken elektrolytisk etsning utförs i en blandning av svavelsyra och fosforsyra. Denna metod ger en jämn och fullständig avlägsnande av bindefasskiktet utan djupeffekt, d v s noll Co-halt uppnås på ytan. Å andra sidan är det i vissa fall inte önskvärt att nå noll Co-halt på ytan ur vidhäftningssynpunkt, utan snarare en Co-halt på ytan nära nominell halt.

De ovannämnda metoderna kräver ytterligare produktionssteg och är av det skälet mindre attraktiva för produktion i stor skala. Det skulle vara önskvärt att sintringen kunde utföras på ett sådant sätt att inget bindefasskikt bildas eller alternativt kan avlägsnas under kylningen. 10 15 20 25 30 509 566 Den är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en metod för sintring av hårdmetall på ett sådant sätt att inga bindefasskikt föreligger på ytan efter sintringen utan en väldefinierad Co-halt.

Fig 1, 3, 5, 6, 7 och 8 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av hårdmetallskär delvis täckta med ett bindefasskikt.

Fig 2, 4 och 9 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av ett hárdmetallskär sintrat enligt uppfinningen. I dessa figurer är de mörkgrå ytorna Co-skiktet, de ljusgrå kantiga kornen är WC och de grå rundade kornen är den så kallade gammafasen som är en (Ti,Ta,Nb,W)C.

Enligt föreliggande uppfinning utförs upphettningen och högtemperaturstegen av sintringen på konventionellt sätt.

Kylningen från sintringstemperatur ner till åtminstone under l200°C utförs dock i en väteatmosfär av 0.4 till 0.9 bar, företrädesvis 0.5 till 0.8 bar vätgastryck. De optimala villkoren beror på sammansättningen av hårdmetallen, på sintringsbetingelserna och i en viss utsträckning på konstruktionen av utrustningen som används. Fackmannen inom området kan genom experiment bestämma optimalt vätetryck för undvikande av bindefasskikt och oönskad karburering av hårdmetallen. Sintringen medför en Co-halt på ytan av nominell halt +6 till -4%, företrädesvis +4 till -2%. Co-halten kan bestämmas t ex med användning av ett SEM utrustat med en EDS (Svepelektronmikroskop) (Energidispersiv spektrometer) och jämföra intensiteterna av Co från en okänd yta med en referens, t ex ett polerat snitt av ett prov av samma nominella sammansättning.

Metoden enligt uppfinningen kan tillämpas på alla slag av hàrdmetall, företrädesvis hårdmetall med en sammansättning av 4 till 15 vikt-% Co, upp till 20 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC. Helst har hårdmetallen en 10 15 20 25 30 509 566 sammansättning av 5 till 12 vikt-% Co, mindre än 12 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och rest WC.

Medelkornstorleken för WC skall vara <8,um, företrädesvis 0.5 - 5 ßm Skär enligt uppfinningen förses efter sintringen med en tunn slitstark beläggning omfattande minst ett skikt medelst CVD-, MTCVD- eller PVD-teknik, känd i tekniken.

Exempel 1 Hårdmetallskär av typ CNMG 120408 med 5.5 vikt-% Co, 8.5 vikt-% kubiska karbider och 86 vikt-% WC av Zlum medelkornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid 1450°C och kyldes till rumstemperatur i argon. Ytan var upp till 50% täckt med ett Co-skikt, Fig l.

Skär av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1400 till 1200°C temperatur i 0.8 bar vätgas och från 1200°C i ren argonatmosfär. Ytan var till 6% täckt med Co, vilket motsvarar den nominella halten, Fig 2.

Exempel 2 Hårdmetallskär av typ CNMG 120408 med 10 vikt-% Co och 90 vikt-% WC av 0.E>ßm.genomsnitt1ig WC-kornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid 1410°C och kyldes till rumstemperatur i argon. Ytan var upp till 50% täckt med ett Co-skikt, Fig 3.

Skär av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1400 till 1200°C temperatur i 0.5 bar vätgas och från 1200°C i ren argon atmosfär. Ytan var till omkring 10% täckt med kobolt, vilket motsvarar den nominell halten, Pig 4. 10 15 20 25 509 566 Exempel 3 Hårdmetallskär av typ SPKN 1204 med 9.8 vikt-% Co, 25.6 vikt-% kubiska karbider och 64.6 vikt-% WC av 1.3/un genomsnittlig WC kornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid l4l0°C och kyldes till rumstemperatur i argon. Ytan var upp till ungefär 80% täckt med ett Co-skikt, Fig. 5.

Skär av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kylt fràn 1400 till l200°C temperatur i 0.8 bar vätgas och från l200°C i ren argonatmosfär. Ytan var till omkring 50% täckt med ett Co-skikt, Fig 6.

Exempel 4 Hårdmetallskär av typ CNMG 120408 med 8 vikt-% Co och 92 vikt-% WC av 3um genomsnittlig WC-kornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid l450°C och kyldes till rumstemperatur i argon. Ytan var upp till ungefär 20% täckt med ett Co-skikt, Fig. 7.

Skär av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1350 till l250°C temperatur i 0.25 bar vätgas och från l250°C i ren argonatmosfär. Ytan var till omkring 15% täckt med ett Co-skikt, Fig 8.

Skär av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1400 till l200°C temperatur i 0.5 bar vätgas och från l200°C i ren argonatmosfär. Ytan var till mindre än 10% täckt med Co, vilket motsvarar nominell halt, 9.

Fig

Claims (2)

10 oïs 509 566 Kl

1. Sätt att sintra hárdmetallkroppar, varvid hàrdmetallen har sammansättningen 5 till 12 vikt-% Co, mindre än 12 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC, omfattande uppvärmning av kropparna till sintringstemperatur i en lämplig atmosfär och kylning, k ä n n e t e c k n a t av, att kylningen åtminstone till under 1200 OC utförs i en vätgasatmosfär av trycket 0.5-0.8 bar.

2. Sätt enligt föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, att sagda kroppar förses med en tunn slitstark beläggning omfattande minst ett skikt anbringat medelst CVD-, MTCVD- eller PVD-teknik.