SE513177C2 - Sätt att tillverka hårdmetall med en bimodal kornstorleksfördelning och som innehåller korntillväxthämmare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 s 13 l17 7 *f å » l fr-- 'W 'f1'| ' WO 98/03690 beskriver ett belagt hårdmetallskär med en bimodal fördelning av WC-kornstorleken med WC-kornen i två grupper O-1.5 pm och 2.5-6.0 pm baserad på den modifierade processtekniken enligt de ovannämnda två US- patenten. Även om det inte finns någon malning äger en viss korntillväxt rum under sintringssteget.

Fig. l visar i lOOOX förstoring hårdmetallens mikrostruktur enligt föreliggande uppfinning.

Det har nu överraskande visat sig att en ytterligare förbättring av egenskaperna hos en hàrdmetall enligt EP-A- 665 308 och WO 98/03690 kan erhållas om ett dylikt material tillverkas med användning av beläggningstekniken beskriven i ovannämnda svenska patentansökan 9703738-6 med gruppen av mindre WC-korn förbelagd med korntillväxthämmare med eller utan bindefas blandad med grövre fraktioner av hårda beståndsdelar belagd med bindefas enligt något av de nämnda US-patenten. Det är väsentligt enligt uppfinningen att det inte skall uppkomma någon ändring i kornstorlek eller kornstorleksfördelning som resultat av blandningen eller som resultat av korntillväxt i sintringssteget. Som resultat erhålls en struktur kännetecknad av en ytterst liten korntillväxt.

Enligt metoden för föreliggande uppfinning tillverkas en hàrdmetallkropp med en bimodal kornstorleksfördelning med pulvermetallurgiska metoder omfattande vàtblandning utan malning av WC-pulver med olika kornstorleksfördelningar med bindemetall och pressmedel, torkning företrädesvis medelst spraytorkning, pressning och sintring. Kornen i WC-pulvret är indelade i åtminstone tvà grupper vari en grupp mindre korn har en största kornstorlek amax och en grupp större korn har en minsta kornstorlek bmin varvid vardera gruppen innehåller åtminstone 10 % av den totala mängden av WC-korn med bmin- amaX>0.5 pm och variationen i kornstorlek inom vardera gruppen är >1 pm. Enligt metoden för föreliggande uppfinning förbeläggs kornen i gruppen av mindre korn med en korntillväxthämmare. Företrädesvis är 10 15 20 25 30 35 ||*',| Ty' 1 513 177 » 3 fl' korntillväxthämmaren V och/eller Cr och kornen i gruppen av större korn förbeläggs med bindemetall. šam- mansättningen av kroppen omfattar WC och 4-20 vikt-% Co, företrädesvis 5-12.5 wt-% Co och <3O wt-%, företrädesvis <15 wt-% kubisk karbid sàsom TiC, TaC, NbC eller blandningar eller fasta lösningar därav inklusive WC. WC- kornen är indelade i två grupper med ett viktsförhällande mellan fina WC korn (0-1.5 pm) till grova WC korn (2.5-6.0 um) av 0.25-4.0, fattar de tvà grupperna kornstorleksintervallen O-1.5 pm och 2.5-6.0 pm.

I en föredragen utföringsform är kroppen ett skär företrädesvis 0.5-2.0. Företrådesvis om- försett med en tunn slitstark beläggning. Företrädesvis omfattar beläggningen TiCXNvO¿ med kolumnära korn följt av ett skikt av a-Al2O3, K-Al2O3 eller en blandning av a- och K-Äl2O3. l en ytterligare föredragen utföringsform är W-halten i bindefasen uttryckt som "CW-förhållandet" 0.82-1.0, företrädesvis 0.86-0.96 där CW-förhållandet definieras som CW-förhållande = MS / (wt-%Co * 0.0l61) där MS är uppmätt mättnadsmagnetisering för det sintrade skäret i kA/m och wt-% Co är viktsprocenten Co i hàrdmetallen.

EarempfiLl En hàrdmetallkropp med sammansättningen förutom WC 10 wt-% Koboltbelagd WC med en medelkornstorlek av 4.2 um, WC-3 vikt-% Co, framtagen enligt US 5,505,902 och krombelagd WC med en medelkornstorlek av 0.8 pm, WC-0.43 vikt-% Cr, Co, 0.3 wt-% Cr3C2 framställdes enligt uppfinningen. framtagen enligt 9703738-6 deagglomererades försiktigt i en laboratoriemässig jetmillutrustning, blandades med ytterligare mängder av Co för att erhålla den önskade ma- terialsammansättningen. De belagda WC-partiklarna bestod av 40 wt-% med medelkornstorleken 4.2 pm och 60 wt-% med medelkornstorleken 0.8 um, vilket gav en bimodal kornstorleksfördelning. Blandningen utfördes i en etanol- 10 15 20 25 30 35 'vikt-% Cr - 513 1277 . _ Å '!"'|'fv'| ' vattenlösning (O.25 l vätska per kg hàrdmetallpulver) i 2 timmar i en laboratorieblandare och satsstorleken var 10 kg. Dessutom tillsattes 2 vikt-% pressmedel till slurryn.

Kolhalten reglerades med sot till en bindefas legerad med W motsvarande ett CW-förhållande av 0.89. Efter spraytorkning, pressades och sintrades skâren enligt standard och en tät bimodal struktur utan porositet kännetecknad av en ytterst liten korntillväxt erhölls.

Fig. 1 visar i lO00X förstoring hàrdmetallens mikrostruktur enligt detta exempel.

Exempel_2 En hàrdmetallkropp med sammansättningen förutom WC 10 wt-% Co, 0.3 wt-% Cr3C2 framställdes enligt uppfinningen.

Koboltbelagd WC med en medelkornstorlek av 4.2 um, WC-3 vikt-% Co, framtagen enligt US 5,505,902 och WC belagd med krom-kobolt med en medelkornstorlek av 0.8 um, WC-0.43 2 vikt-% Co, framtagen enligt 9703738-6 deagglomererades försiktigt i en laboratoriejetmill- utrustning, blandades med ytterligare mängder av Co för att erhålla den önskade materialsammansättningen_ De belagda WC-partiklarna bestod av 40 wt-% med medelkornstorleken 4.2 um och 60 wt-% med medelkornstorleken 0.8 um, vilket gav en bimodal korn- storleksfördelning. Blandningen utfördes i en etanol- vattenlösning (O.25 l vätska per kg hàrdmetallpulver) i 2 timmar i en laboratorieblandare och satsstorleken var 10 kg. Dessutom sattes 2 vikt-% pressmedel till slurryn.

Kolhalten reglerades med sot till en bindefas legerad med W motsvarande ett CW-förhållande av 0.89. Efter spraytorkning pressades och sintrades skären enligt standard och en tät bimodal struktur identisk med Exempel 1 och utan porositet kännetecknad av en ytterst liten korntillväxt erhölls.

Exempel_3 lO 15 20 513 177Ml » g L.-- 'r-dwfr' .

En hárdmetallkropp med sammansättningen förutom WC 10 wt-% Co, 0.2 wt-% VC framställdes enligt ubbfinningen.

Koboltbelagd WC med en medelkornstorlek av 4.2 pm, WC-3 vikt-% Co, framtagen enligt US 5,505,902 och vanadinbelagd WC med en medelkornstorlek av 0.8 pm, WC-0.28 vikt-% V, framtagen enligt 9703738-6 deagglomererades försiktigt i en laboratoriejetmillutrustning, blandades med ytterligare mängder av Co för att erhålla den önskade materialsam- mansättningen. De belagda WC-partiklarna bestod av 40 wt-% med medelkornstorleken 4.2 pm och 60 wt-% med medelkornstorleken 0.8 pm vilket gav en bimodal kornstorleksfördelning. Blandningen utfördes i en etanol- vattenlösning (0.25 l vätska per kg härdmetallpulver) i 2 timmar i en laboratorieblandare och satsstorleken var 10 kg. Dessutom tillsattes 2 vikt-% pressmedel till slurryn.

Kolhalten reglerades med sot till en bindefas legerad med W motsvarande ett CW-förhållande av 0.89. Efter spraytorkning pressades och sintrades skären enligt standard och en tät bimodal struktur identisk med Exempel l och utan porositet kännetecknad av en ytterst liten korntillväxt erhölls.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 513 S171 ' i s e W¶W|' Krax

1. Sätt att tillverka en hàrdmetallkropp med en bimodal kornstorleksfördelning omfattande våtblandning utan malning av WC-pulver med olika kornstorleksfördelningar med bindemetall och pressmedel, torkning företrädesvis medelst spraytorkning, pressning och sintring varvid kornen i WC-pulvret är indelade i åtminstone två grupper varvid en grupp mindre korn har en största kornstorlek amax och en grupp större korn har en minsta kornstorlek bmin och vardera gruppen innehåller åtminstone 10 % av den totala mängden WC-korn varvid bmin- amaX>0.5 um och variationen i kornstorlek inom vardera gruppen är >l um k ä n n e t e c k n a t av att kornen i gruppen av mindre korn är förbelagda med en korntillväxthämmare med eller utan bindemetall.

2. Sätt enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att sagda korntillväxthämmare är V och/eller Cr.

3. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att kornen i gruppen av större korn är förbelagda med bindemetall.

4. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av en sammansättning omfattande WC och 4-20, företrädesvis företrädesvis 5-12.5 vikt-% Co och <3O vikt-%, eller blandningar eller fasta lösningar därav omfattande WC.

5. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att WC-kornen är indelade i två grupper med ett viktförhållande mellan fina WC-partiklar (0-1 5 um) till grova WC-partiklar (2.5-6.0 pm) av 0.25- 4.0, företrädesvis 0.5-2.0.

6. Sätt enligt krav 3 k ä n n e t e c k n a t av att sagda två grupper omfattar kornstorleksintervallen O-1.5 pm och 2.5-6.0 pm.

7. Sätt enligt något av föregående krav k å n n e t e c k n a t av att sagda kropp är ett skär. 513 177 y o-- 4¶W|-

8. Sätt enligt krav 7 k ä n n e t e c k n a t av att sagda skär är försett med en tunn slitstark beläggning.

9. Sätt enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a t av att sagda beläggning omfattar TiCxNVOZ med kolumnåra korn följt av ett skikt av d-Al2O3, K-Al2O3 eller en blandning 5 av a- och K-Al2O3.

10. Sätt enligt nagot av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att W-halten i Co-bindefasen uttryckt som "CW-förhållandet" definierat som l0 CW-förhàllande = MS / (wt-%CO * 0.0l6l) där MS är uppmätt mättnadsmagnetisering för den % Co är viktprocenten Co i sintrade kroppen i kA/m och wt- hàrdmetallen är O 82-1.0, företrädesvis 0.86-0.96.