SE518013C2 - Sätt vid sintring av hårdmetall för att eliminera ett ytskikt av bindesfasmetall - Google Patents

Description

25 30 o c n ø OI 518 013 precision, vilket medför en ökad spridning i egenskaperna av slutprodukten - dvs. det belagda skäret. Den leder även till skador på kornen hos den hårda 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, att de är nämligen, oförmögna att avlägsna endast koboltskiktet. De resulterar även i djupetsning, speciellt i ytor nära eggen. Etsmediet tar inte bara 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 kobolt skiktet 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. 10 15 20 25 30 518 013 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 av 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.

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 men en väldefinierad Co-halt.

Fig 1 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av ett hårdmetallskär delvis täckt med ett bindefasskikt.

Fig 2 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av ett hårdmetallskär 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 1200°C utförs dock i en väte- och argonatmosfär av 0.4 till 0.9 bar, företrädesvis 0.5 till 0.8 bar vätgastryck och resten argon. Det totala trycket skall vara 0.5 till 100 bar, företrädesvis 0.5 till 10 bar, helst 0.5 till 1 bar, argontrycket skall alltid vara >0.1 bar. De optimala villkoren bero på sammansättningen av hårdmetallen, på sintringsbetingelserna och i en viss utsträckning på konstruktionen av utrustningen som l0 l5 20 25 30 518 013 eu no används. Fackmannen inom området kan genom experiment bestämma optimalt vätetryck för undvikande av bindefas- skikt och oönskad karburering av hàrdmetallen. 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 en SEM (Svepelektronmikroskop) utrustat med en EDS (Energidispersiv spektrometer) och jämföra intensiteterna av Co från okänd yta och en referens, t ex ett polerat snitt av ett prov av samma nominella sammansättning.

Metoden enligt uppfinningen kan tillämpas på alla slag av hårdmetall 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 sammansättning av 5 till l2 vikt-% Co, mindre än l2 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och rest WC. Medelkornstorleken för WC skall vara <8 Fm, företrädesvis 0.5-5 fm.

Skär enligt uppfinningen förses efter sintringen med en tunn slitstark beläggning omfattande minst ett skikt medelst CVD-, MTCVD- eller PVD-teknik, känd i tekniken.

Uppfinningen har beskrivits med hänvisning till argon med det är uppenbart att samma resultat också kan fås vid användning av andra ädelgaser.

Exempel l Hårdmetallskär av typ CNMG l20408 med 5.5 vikt-% Co, 8.5 vikt-% kubiska karbider och 86 vikt-% WC av Zlum genomsnittlig WC-kornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid l450°C och kyldes till rumstemperatur i argon.

Ytan var upp till 50% täckt med ett Co-skikt, Fig l. o u o o ou 518 013 av: co skar av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1400 till l200°C temperatur i 0.5 bar vätgas och resten argon och från l200°C i ren argonatmosfär. Ytan var till omkring 6% täckt med Co, vilket motsvarar nominell Co-halt, Fig 2.

Claims (5)

10 15 20 o n o n o n c a n u n a u s. co n 51 8 Û'|3 xšf. ššêl

1. Sätt att sintra hårdmetallkroppar omfattande upphettning 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 väteatmosfär av trycket 0.4-0.9 bar och resten ädelgas, företrädesvis argon, med ett tryck av >O.1 bar, varvid totala trycket är 0.5 till 100 bar, företrädesvis 0.5 till 10 bar.

2. Sätt enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att vätetrycket är 0.5-0.8 bar.

3. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallen har sammansättningen 4 till 15 vikt-% Co, upp till 20 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC.

4. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallen har sammansättningen 5 till 12 vikt-% Co, mindre än 12 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC.

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