SE512133C2 - Metod att framställa titanbaserade karbonitridlegeringar fria från bindefasytskikt - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 512 133 2 1. Av massbalansskäl fås en grund bindefasutarmning just un- der ytan vilket påverkar segheten av materialet. Både storlek och bredd av denna utarmning är svår att kontrollera. 2. Under de inledande stadierna av bearbetningen, innan bin- defasskiktet har slitits bort, finns det en betydande risk att spànan från arbetsstycket svetsas till bindefasskiktet nära skä- reggen. Därefter när spånan rivs bort skadas skäreggen. 3. Om skäret skall beläggas med en tunn slitstark beläggning minskar bindefasen på ytan vidhäftning och kvalitet av belägg- ningen.

Metoder tillgängliga i dag för att avlägsna ytskiktet av bin- defas omfattar kemisk etsning, slipning, blästring eller borst- ning. Alla dessa metoder representerar dyra extra produktionssteg och har även andra olägenheter, t.ex. preferentiell materialav- verkning, svår processkontroll, risk för ytkorrosion.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att förelägga en metod för att eliminera bildningen av en ytskikt av bindefas på titanbaserade karbonitridlegeringar under sintring.

Fig 1, 3 och 5 visar i lOO0x tvärsnitt av cermetskär sintrade enligt känd teknik och fig 2, 4 och 6 sintrade enligt uppfinning- en.

Det har överraskande visat sig att genom upprätthållande av en liten mängd av kolmonoxid gas (CO) till en sintringsatmosfär vanligen bestående av industriellt vakuum, d v s. mindre än l mbar partialtryck av huvudsakligen CO,Ig, CO,nöjligen med avsiktlig tillsats av 1-100 mbar ädelgas, under smältfassintringssteget av sintringsprocessen, kan bindefasskiktet fullständigt elimineras.

Ytan som erhålls är jämn och processen har väsentligen ingen dju- peffekt. Mängden av CO som behövs beror på interstitialbalansen i legeringen, d v s. förhållandet mellan interstitialatomer (C, N och O) till karbonitridbildande metallatomer. låg interstitialbalans d v s. ett högt metallinnehåll, nära eta- För legeringar med fasgränsen, behövs omkring 2 mbar CO för att erhålla den önskade effekten. För legeringar med hög interstitialbalans, nära eller över bildning av fri grafit, kan så mycket som 80 mbar behöva tillsättas att erhålla effekten. Även om det vanligen inte är nöd- vändigt, är det lämpligt att CO-trycket upprätthålls i åtminstone 10 minuter och tills kylningssteget av sintringsprocessen påbör- jas. 10 15 20 25 30 35 40 512 133 .ä Vid undersökning av sammansättningen av kvarvarande gas i en normal sintringsugn vid temperaturer över 1300°C har det befunnits att den består av huvudsakligen CO med tillsatser av H, och C02.

Beroende på detta är det inte nödvändigt att förse CO-gas från en yttre källa. mellan vakuumpump och ugn och helt enkelt låta partialtrycket av En alternativ teknik är att stänga vakuumventilen CO att byggas upp på grund av avgasning från inre delar av ugnen.

När det önskade trycket är uppnått styrs det sedan genom periodisk pumpning av ugnen för att upprätthålla en väsentligen konstant nivå. Nackdelen med denna teknik är att en något högre nivå av de andra gaserna måste tolereras. Å andra sidan är det inte nödvän- digt att utrusta ugnen med anordning för yttre hantering av en giftig gas (CO).

Metoden tycks ha mycket allmän användning för cermetmaterial.

Den fungerar väl för Co-baserad bindefas såväl som blandad Co+Ni- baserad bindefas, åtminstone för Co/(Ni+Co) förhållanden över 50 vikt-% och bindefas nivåer (Co+Ni+Fe) under 20 vikt-%. Grupp Va metaller kan tillsättas åtminstone upp till 6 vikt-% och Grupp VI metaller åtminstone upp till 12 vikt-%. Sintringstemperaturen kan vara minst så hög som l470°C.

Ytan av en cermet sintrad enligt föreliggande uppfinning är fria från bindefas, jämn utan repor från mekanisk behandling eller etseffekter och med jämnt bindefasinnehåll mot ytan. Även om det är bättre att optimera CO-trycket för varje lege- ringssammansättning för att erhålla bästa möjliga yta är detta Effekten av att välja ett CO-tryck något högre än det optimala är att ett mindre skinande material inte är alldeles nödvändigt. med en mörkare gråaktig färg erhålls. Detta är kosmetiskt mindre tilltalande men det finns väsentligen inge djupeffekt (mindre än 3 pm) och den mörka färgen är lätt avlägsnad t.ex. med en mild blästring eller borstning. Detta är mycket mindre dyrbart än att ta bort ett metalliskt bindefasskikt. ett något för högt CO-tryck är att flera cermetsorter kan sintras Ett skäl till användning av samtidigt, där CO-trycket styrs av den sort som behöver det högsta trycket. Kostnaden för den extra ytbehandlingen kan uppväga av möjligheten att behandla mer material i varje sintringssats.

Metoden infattar sintring av cermetmaterial känsligt för dess lokala omgivning i en reaktiv gasatmosfär. Det är därför bättre att omsluta materialet med ytor som är inerta mot atmosfären. Det bästa valet är yttriumoxid, t.ex. i form av yttriumoxidbelagda íi| ii ii lO 15 20 25 __s12 133 % grafitbrickor som beskrivits i Svenska Patentansökan 9601567-2, även om zirkoniumdioxidbelagda brickor även kan användas.

EXGIHPELJ En cermetpulverblandning tillverkades av i vikt% 64.5% Ti(C,mNmn), l8.1% WC och 17.4% Co. Pulverblandningen vàtmaldes, torkades och pressades till skär av typen CNMG 120408-PM. I fyra experiment sintrades skär med användning av identisk process utom för CO-tryck och sintringstid. Tvärsnitt av skären framställdes med användning av normal metallografisk teknik och undersöktes i optiskt mikroskop. Fig 1 visar ett skär sintrat i 90 minuter vid l430°C i en 10 mbar argonatmosfär. Det är klart att ett kontinuer- ligt, tjockt bindefasskikt erhålls pà ytan. Fig 2 visar ett skär sintrat enligt uppfinningen i 90 minuter vid l430°C i 10 mbar ar- gon och 8 mbar CO. Ingen bindefas är synlig pà ytan. Fig 3 visar ett skär sintrat i 30 minuter vid 1430°C i 10 mbar argon. Återigen finns det ett kontinuerligt skikt av bindefas pà ytan. Fig 4 visar ett skär sintrat i 30 minuter vid 14300C i 10 mbar argon och 10 mbar CO. Ytan är återigen fri fràn bindefas.

Exempel_2 I en annan serie av experiment tillverkades CNMG120408-PM- skär av en pulverblandning bestàende av (i vikt-%) 11.0 Co, 5.5 Ni, 26.4 (Ti,Ta)(C,N), 11.6 (Ti,Ta)C, 1.4 TiN, 1.8 NbC, 17.7 WC och 4.6 Mogï. Fig 5 visar ett skär sintrat i 90 minuter vid 1430°C i 10 mbar argon gas. Ett kontinuerligt bindefasskikt har bildats på ytan. Fig 6 visar ett skär sintrat i 90 minuter vid 1430°C i 10 mbar argon och 8 mbar CO. Ytan har inget bindefasskikt.

Claims (3)

10 _512__135 5 Krazz

1. En sintringsmetod för tillverkning av titanbaserade karbo- nitridlegeringar fria fràn ett kontinuerligt ytskikt av bindefas k äI1r1e t e c} cessen föreligger 2-80 mbar av CO-gas i sintringsatmosfären.

2. En metod enligt föregående krav k ärïn etze c} att sagda CO-gas förses fràn en yttre källa.

3. En metod enligt krav 1 k äI1r1e t e c} partialtryck av CO uppbyggs genom avgasning från inre delar av ug- nen och upprätthålls genom periodisk pumpning.