WO1998021147A1 - Method for producing oxygen-containing hard materials and their use - Google Patents

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WO1998021147A1
WO1998021147A1 PCT/EP1997/006137 EP9706137W WO9821147A1 WO 1998021147 A1 WO1998021147 A1 WO 1998021147A1 EP 9706137 W EP9706137 W EP 9706137W WO 9821147 A1 WO9821147 A1 WO 9821147A1
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Lutz-Michael Berger
Andreas Krell
Eckart Langholf
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/0828Carbonitrides or oxycarbonitrides of metals, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/013Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics containing carbon

Definitions

  • the invention relates to the field of ceramics and hard metals and relates to a method for producing oxygen-containing hard materials which are used in composite materials, e.g. for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
  • the first basic process relates to the direct carburization / nitration of metals and their hydrides. This process has the disadvantage that it is very difficult to carry out and this also leads to a strong agglomeration of the reaction products. Long periods of time are needed to destroy the agglomerates
  • deposition processes e.g. CVD known, which are mainly used for surface coating.
  • oxide-containing titanium layers have become known (EP 537 741, JP 02057616, JP 02015159, JP 01197364, JP 61272343, JP 53-60808). These oxide-containing layers increase the oxidation resistance, hardness and abrasion resistance of cutting tools. Larger amounts of hard materials cannot be produced with this process.
  • the carbothermal reduction of the oxides of the metals by carbon is known as the third method.
  • This process is known as the simplest and most economically effective process, but it also has disadvantages in terms of purity, grain size and their distributions or grain shape of the hard materials.
  • EP 693 456 specifies a process for producing spherical nitride and / or carbonitride powder of titanium, in which the oxide of the metal is intimately mixed with carbon and then reacted at temperatures between 1400 ° C. and 2000 ° C. The reaction space is then evacuated and the reaction mixture is then flooded several times with a nitrogen-containing atmosphere at a pressure of 5 to 100 kPa and temperatures between 2000 and 2400 ° C. and evacuated again.
  • composition of this powder is at 11, 7% Cg it; ⁇ 0.05% Cf re j; 9.1% N; 0.12% O given.
  • a spherical grain shape is not achieved by the long meals, rather a powder is added split-edged grain shape and possibly produced with a broad grain spectrum
  • the average grain sizes are in a range> 2 ⁇ m, preferably> 3 ⁇ m
  • the disadvantage of this method is essentially that a stochiometric composition is to be achieved, the oxygen content in the hard material being assumed to be as low as possible ⁇ 0.5% by weight. Such an oxygen content leads to a z value when converted into stochiometric information of at most 0.05, the stochiometric composition is essentially achieved by the long synthesis times and the high temperatures that are used in this process
  • No. 5,314,656 describes a process for the production of TICQ 5N0 5, which is characterized by two successive steps.
  • the transition metal in the example titanium
  • SHS self-propagating high-temperature synthesis
  • DD 287 959 describes the formation of low-oxygen, coarse substochiometric carbides, which coarsen at temperatures above 2000 ° C. Subsequently, carbonitrides with a composition MeC x N v with y> 0, 1 and x + y> 0.7. Overall, the method is aimed at achieving stoichiometric or near-stoichiometric compositions, an intermediate sub-stoichiometry being accepted in the course of the method. This can also be seen from the exemplary embodiments given.
  • the object of the invention is then to provide a simple process for the production of oxygen-containing hard materials in a stochiometric and substochiometric composition
  • the powder mixture is first heated in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C. and 1600 ° C., then kept at this temperature for up to 1 h and then cooled to room temperature, and then this powder mixture is in the Vacuum heated to a temperature between 1350 ° C and 1800 ° C, held there for 2 h and then cooled back to room temperature.
  • the powder mixture is first heated to a temperature of up to 2000 ° C. in a reducing or inert atmosphere, then kept at this temperature for up to 3 hours and then this powder mixture is vacuumed to a temperature above 1600 ° C. preferably between 2000 ° C and 2500 ° C, heated, held there for 5 h and then cooled again to room temperature.
  • a carbon with a proportion of oxygen in the range from 0.1 to 25% by mass is used as carbon.
  • a molar ratio R x C 1 1 to 1 (x + p-0.05) is set in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R is one or more metals of IV, and / or V.
  • the hard materials produced according to the invention are used in composite materials for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
  • oxygen-containing hard materials are advantageously used in composite materials made of oxygen-containing hard materials and oxides, in particular for a black ceramic. It is also advantageous if oxygen-containing hard materials according to claim 12 with an average grain size of> 5 ⁇ m are used for coating steels.
  • the invention is based on the surprising finding that a previously unknown sub-stoichiometry can be set for the oxygen-containing hard materials produced according to the invention and that a stoichiometric composition can also be produced in this way.
  • Oxygen-containing hard materials according to the present invention are to be understood as meaning oxicarbides, oxynitrides, oxicarbonitrides, mixed oxyarbides, mixed oxynitrides and mixed oxycarbonitrides.
  • oxygen-containing hard materials produced according to the invention is that even coarser-grained starting powders can be used for their production without this having any negative effects on the use of the hard materials.
  • sintered ceramics with a relatively dense, fine-grained structure and comparatively high hardness can be produced from coarse-grained, oxygen-containing hard materials.
  • the process according to the invention produces oxygen-containing hard materials which have a relatively low proportion of free carbon, which has a very advantageous effect on the process implementation, since higher temperatures, long synthesis times and / or subsequent additional reactions can be avoided.
  • oxygen-containing hard materials produced according to the invention not only cause no deterioration in properties when used in sintered ceramics, as would be expected according to the general expert opinion, but sometimes even improvements in properties.
  • a two-stage process is used to produce fine-grained hard material powder, in particular ⁇ 2 ⁇ m.
  • the starting powder mixture is heated to a temperature between 1150 ° C. and 1600 ° C. in a reducing atmosphere and held there for 1 hour.
  • This powder mixture is then heated in a vacuum to a temperature between 1350 ° C. and 1800 ° C., held for 2 hours and then cooled to room temperature. This has resulted in a very fine-grained hard material powder with a comparatively high oxygen content and a low free carbon content.
  • the free carbon content of the end product is advantageously influenced and reduced overall.
  • the starting powder mixture is to be heated to a temperature of up to 2000 ° C. in a first synthesis step under a reducing or inert atmosphere and held there for 3 hours.
  • the powder mixture is then heated under vacuum to temperatures above 1600 ° C., preferably between 2000 ° C. and 2500 ° C., held there for up to 5 hours and then cooled to room temperature.
  • the desired grain growth takes place primarily in the second stage.
  • Coarser hard material powder in particular with an average grain size of> 5 ⁇ m, is used, for example, in the coating of steels. This coating is carried out by means of laser entry.
  • This coarser hard material powder is advantageous in this method because the hard material grains are not melted during the coating and thus improve the surface strength and wear resistance of the steels. Best way to carry out the invention
  • Temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 30 g portions stuffed in graphite crucibles.
  • the furnace is heated to a temperature of 1500 ° C. at a heating rate of 50 K / min and then to a temperature of 1600 ° C. at 20 K / min.
  • 100 l / h of argon are flowed through the furnace.
  • the pressure at the end of the holding time is 8.5 x 10 -2 MPa.
  • the temperature is kept at 1600 ° C. for 15 minutes and the furnace is evacuated during this time.
  • the mixture is then heated to 2000 ° C. under constant evacuation at a heating rate of 20 K / min and held there for 60 min.
  • the pressure is 5.5 x 10 ⁇ 5 MPa.
  • the oven is evacuated for 15 minutes at a temperature of 1600 ° C.
  • the mixture is then heated to 1800 ° C. under constant evacuation at a heating rate of 20 K / min and held there for 30 minutes.
  • the samples are quickly cooled to room temperature.
  • the temperature is maintained at this temperature for 120 minutes and then the samples are cooled in the cooling chamber.
  • the samples are then heated under vacuum to a temperature of 1600 ° C. at a heating rate of 50 K / min and held at this temperature for 60 min.
  • the pressure at the end of the holding time is 6 x10 " 5 MPa.

Abstract

The invention relates to the area of and concerns a method for producing oxygen-containing hard materials, which can be used for instance in bearings. The invention has the task of providing a simple method for producing oxygen-containing hard materials with stoichiometric and substoichiometric compositions. According to the invention, this is done by grinding with carbon and homogenizing an oxide of the metals of the IV and V subgroup of the PTE, or mixtures of oxides of the metals of the IV, V and VI subgroup, or one or more metals of the IV and/or V subgroup or of the IV and V and VI or of the IV and VI or of the V and VI subgroup and one or more oxides of the metals of the IV, V and VI subgroup, the powder mixture being heated continuously or discontinuously at a temperature of up to 2,500 °C.

Description

Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen und deren VerwendungProcess for the production of oxygen-containing hard materials and their use
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Keramik und der Hartmetalle und betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen, die in Kompositwerkstoffen, z.B. für Lager, für Wendeschneidplatten, als Schleifmittel oder als Magnetkopfsubstrat zum Einsatz kommen können.The invention relates to the field of ceramics and hard metals and relates to a method for producing oxygen-containing hard materials which are used in composite materials, e.g. for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
Stand der TechnikState of the art
Es sind zahlreiche, einfache und auch komplizierte Verfahren zur Herstellung von Hartstoffen aus Carbiden, Nitriden oder Carbonitriden bekannt. Es werden dabei Hartstoffe mit definierten Zusammensetzungen oder Reinheit (US 5,314,656, DE 42 16 802, DE 41 25 505, EP 391 150, EP 440 157) und/oder definierter Morphologie vorzugsweise sphärischer Art (US 5,417,952, US 5,380,688, DE 38 48 036) und/oder mit engen Korngrößenverteilungen feiner oder grober Körner (EP 0 693 456, EP 543 751 , EP 447 388, DD 287 959) erzeugt.Numerous, simple and also complicated processes for producing hard materials from carbides, nitrides or carbonitrides are known. There are hard materials with defined compositions or purity (US 5,314,656, DE 42 16 802, DE 41 25 505, EP 391 150, EP 440 157) and / or defined morphology, preferably of a spherical type (US 5,417,952, US 5,380,688, DE 38 48 036 ) and / or with narrow grain size distributions of fine or coarse grains (EP 0 693 456, EP 543 751, EP 447 388, DD 287 959).
Für die Synthese der Hartstoffe (Carbide, Nitride und Carbonitride) aus einem oder mehreren Metallen der IV., V. und VI. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente (PSE), sind im wesentlichen drei Verfahren bekannt.For the synthesis of hard materials (carbides, nitrides and carbonitrides) from one or more metals of IV., V. and VI. Subgroup of the Periodic Table of the Elements (PSE), essentially three methods are known.
Das erste grundlegende Verfahren bezieht sich auf die direkte Carburierung/Nitrierung der Metalle und ihrer Hydride. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß seine Verfahrensführung sehr schwierig ist und dies auch zu einer starken Agglomeration der Reaktionsprodukte führt. Zur Zerstörung der Agglomerate sind lange Zeiten derThe first basic process relates to the direct carburization / nitration of metals and their hydrides. This process has the disadvantage that it is very difficult to carry out and this also leads to a strong agglomeration of the reaction products. Long periods of time are needed to destroy the agglomerates
BESTÄΠGUNGSKOPIE Mahlung notwendig. Außerdem sind die einzusetzenden metallischen Ausgangsstoffe relativ teuer.CONFIRMATION COPY Grinding necessary. In addition, the metallic starting materials to be used are relatively expensive.
Als ein zweites Verfahren sind Abscheideprozesse, wie z.B. CVD bekannt, die im wesentlichen zur Oberflächenbeschichtung genutzt werden. Bei der Beschichtung der Hartmetalle sind vereinzelt oxidhaltige Titanschichten bekannt geworden (EP 537 741 , JP 02057616, JP 02015159, JP 01197364, JP 61272343, JP 53-60808). Mittels dieser oxidhaltigen Schichten wird die Oxidationsbeständigkeit, Härte und Abriebsbeständigkeit von Schneidwerkzeugen erhöht. Größere Mengen an Hartstoffen sind mit diesem Verfahren nicht herstellbar.As a second method, deposition processes, e.g. CVD known, which are mainly used for surface coating. In the coating of hard metals, occasionally oxide-containing titanium layers have become known (EP 537 741, JP 02057616, JP 02015159, JP 01197364, JP 61272343, JP 53-60808). These oxide-containing layers increase the oxidation resistance, hardness and abrasion resistance of cutting tools. Larger amounts of hard materials cannot be produced with this process.
Als drittes Verfahren ist die carbothermische Reduktion der Oxide der Metalle durch Kohlenstoff bekannt. Dieses Verfahren ist als der einfachste und wirtschaftlich effektivste Prozeß bekannt, der aber auch Nachteile hinsichtlich Reinheit, Korngröße und deren Verteilungen oder Kornform der Hartstoffe hinnehmen muß.The carbothermal reduction of the oxides of the metals by carbon is known as the third method. This process is known as the simplest and most economically effective process, but it also has disadvantages in terms of purity, grain size and their distributions or grain shape of the hard materials.
In der EP 693 456 wird ein Verfahren zur Herstellung von sphärischem Nitrid- und/oder Carbonitridpulver des Titans angegeben, bei dem das Oxid des Metalls mit Kohlenstoff innig gemischt und dann bei Temperaturen zwischen 1400 °C und 2000 °C zur Reaktion gebracht wird. Anschließend wird der Reaktionsraum evakuiert und das Reaktionsgemisch danach bei einem Druck vom 5 bis 100 kPa und Temperaturen zwischen 2000 und 2400 °C mit stickstoffhaltiger Atmosphäre mehrmals geflutet und wieder evakuiert.EP 693 456 specifies a process for producing spherical nitride and / or carbonitride powder of titanium, in which the oxide of the metal is intimately mixed with carbon and then reacted at temperatures between 1400 ° C. and 2000 ° C. The reaction space is then evacuated and the reaction mixture is then flooded several times with a nitrogen-containing atmosphere at a pressure of 5 to 100 kPa and temperatures between 2000 and 2400 ° C. and evacuated again.
Die Zusammensetzung dieser Pulver ist mit 11 ,7 % Cges; <0,05 % Cfrej; 9,1 % N; 0,12 % O angegeben. Daraus läßt sich eine Stöchiometrie von x+y+z = 0,986 (mit x = 0,589, y = 0,393, z = 0,0045) errechnen.The composition of this powder is at 11, 7% Cg it; <0.05% Cf re j; 9.1% N; 0.12% O given. A stoichiometry of x + y + z = 0.986 (with x = 0.589, y = 0.393, z = 0.0045) can be calculated from this.
Durch die sehr langen Haltezeiten der Synthese (4 - 5 h) und anschließendem mehrmaligem Evakuieren und Fluten wird die Erzeugung grober, sphärischer Carbonitridpulver beschrieben Die Reaktionsprodukte sind nach erfolgter Abkühlung in einem Attntor mit Hartmetallkugeln feucht (in Benzin) 30 min gemahlen worden Es ist davon auszugehen, daß die Verteilung der Korngroßen, die nach dort angegebener Definition einen engen Korngroßenbereich dann aufweist, wenn die Werte zwischen d-| o unc' ^90 kleiner 20 μm hegen, aufgrund der sehr langen Mahlzeiten im Attntor erreicht werden Angaben zu den Kornverteilungen wurden aber nicht gemacht Gleichzeitig ist aber davon auszugehen, daß eine sphärische Kornform durch die langen Mahlzeiten nicht erreicht wird, vielmehr wird ein Pulver mit splittng-kantiger Kornform und gegebenenfalls mit breitem Kornspektrum erzeugt Die mittleren Korngroßen liegen in einem Bereich > 2 μm, vorzugsweise > 3 μmDue to the very long dwell times of the synthesis (4 - 5 h) and subsequent repeated evacuation and flooding, the generation becomes coarse, spherical Carbonitride powder described The reaction products were ground with carbide balls damp (in gasoline) for 30 min after cooling in an Attntor. It can be assumed that the distribution of the grain sizes, which according to the definition given there, has a narrow grain size range if the values between d | o unc '^ 90 smaller than 20 μm, due to the very long meals being reached in the attentor. No information was given on the grain distributions. At the same time, however, it can be assumed that a spherical grain shape is not achieved by the long meals, rather a powder is added split-edged grain shape and possibly produced with a broad grain spectrum The average grain sizes are in a range> 2 μm, preferably> 3 μm
Der Nachteil dieses Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gegeben, daß eine stochiometπsche Zusammensetzung erreicht werden soll, wobei der Sauerstoffgehalt im Hartstoff möglichst niedrige Werte < 0,5 Gew -% annehmen soll Ein derartiger Sauerstoffgehalt fuhrt bei der Umrechnung in stochiometπsche Angaben zu einem z- Wert von maximal 0,05 Erreicht wird die stochiometπsche Zusammensetzung im wesentlichen durch die langen Synthesezeiten und die hohen Temperaturen, die bei diesem Verfahren zur Anwendung kommenThe disadvantage of this method is essentially that a stochiometric composition is to be achieved, the oxygen content in the hard material being assumed to be as low as possible <0.5% by weight. Such an oxygen content leads to a z value when converted into stochiometric information of at most 0.05, the stochiometric composition is essentially achieved by the long synthesis times and the high temperatures that are used in this process
In der US 5,417,952 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Titandioxidpulver sehr kleiner Körnung mittels einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre im Temperaturbereich 200 °C bis 1000 °C beschichtet wird In einem zweiten Schritt wird unter stickstoffabgebender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 1200 °C und 1600 °C der Kohlenstoff und Stickstoff eingebaut und ein stochiometπsches Carbonitnd TιCxNy mit x+y = 1 und x > 0 und y < 1 erzeugt Die mit diesem Verfahren erzeugten Korngroßen egen in einem Bereich von 0,05 μm bis 0,2 μmA process is described in US Pat. No. 5,417,952 in which titanium dioxide powder with a very small grain size is coated by means of a carbon-containing atmosphere in the temperature range from 200 ° C. to 1000 ° C. In a second step, the carbon is released at temperatures between 1200 ° C. and 1600 ° C. under a nitrogen-donating atmosphere and nitrogen and a stochiometric carbonite TιC x Ny with x + y = 1 and x> 0 and y <1 generated The grain sizes generated with this method lie in a range from 0.05 μm to 0.2 μm
Zur Herstellung möglichst feinteihger, sauerstofffreier Hartstoffpulver ist ein Verfahren in der US 5,380,688 angegeben, das Aufheizgeschwindigkeiten bei der karbothermischen Reduktion vorsieht, die zwischen 100 K s und 100 000 000 K/s liegen und nur in einem dafür vorgesehenen Reaktor erreicht werden Hierbei werden Oxide der Metalle und Kohlenstoff (bevorzugt Ruß) gemischt und anschließend mit einer Aufheizgeschwindigkeit, vorzugsweise zwischen 10 000 K/s und 100 000 000 K/s auf Temperaturen zwischen 1400 °C und 2400 °C aufgeheizt Die für die karbothermischen Reduktionen benotigten Haltezeiten im Reaktionsraum egen je nach durchgeführter Reduktion im Zeitbereich von 0,2 s bis 0,5 h Für die carbothermische Reduktion von Titanoxid werden mittlere Haltezeiten von 2 mm bis 2,75 mm und Temperaturen von 1550 °C bis 1950 °C benotigt und es entsteht stochiometπsches TiCA process is described in US Pat. No. 5,380,688 for the production of as fine as possible, oxygen-free hard material powder provides carbothermal reduction, which are between 100 K s and 100 000 000 K / s and can only be achieved in a reactor provided for this purpose. Oxides of the metals and carbon (preferably carbon black) are mixed and then at a heating rate, preferably between 10,000 K / s and 100,000,000 K / s heated to temperatures between 1400 ° C and 2400 ° C. The dwell times in the reaction space required for the carbothermal reductions range from 0.2 s to 0.5 h depending on the reduction carried out. For the carbothermal reduction of Titanium oxide requires average holding times of 2 mm to 2.75 mm and temperatures of 1550 ° C to 1950 ° C and stoichiometric TiC is formed
Die US 5,314,656 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von TICQ 5N0 5, das durch zwei nacheinander folgende Schritte gekennzeichnet ist Im ersten Schritt wird ein unterstochiometπsches Carbid TiCrj 5 erzeugt, welches in stickstoffhaltiger Atmosphäre in einem zweiten Schritt in ein stochiometπsches Carbonitrid (x+y = 1 ) überfuhrt wird Dabei wird das Ubergangsmetall (im Beispiel Titan) mit Kohlenstoff in einem Molverhaltnis 2 1 gemischt und in stickstoffhaltiger Atmosphäre mittels Self- propagating High-temperature Synthesis (SHS) zur Umsetzung gebracht Der Nachweis der Zusammensetzung der kubischen Phase (unterstochiometπsches TiCj^) wurde durch die Bestimmung des Gitterparameters vorgenommen Die Bestimmung der Zusammensetzung über den Gitterparameter der kubischen Phase ist ein ungenügendes Verfahren Gesicherte Schlußfolgerungen zur Zusammensetzung der kubischen Phase ergeben sich nur aus der chemischen AnalyseNo. 5,314,656 describes a process for the production of TICQ 5N0 5, which is characterized by two successive steps. In the first step, a substochiometric carbide TiCrj 5 is produced, which in a nitrogen-containing atmosphere is converted into a stochiometric carbonitride (x + y = 1 in a second step ) The transition metal (in the example titanium) is mixed with carbon in a molar ratio 2 1 and implemented in a nitrogenous atmosphere by means of self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The detection of the composition of the cubic phase (substochiometric TiCj ^) was determined by the determination of the lattice parameter. The determination of the composition via the lattice parameter of the cubic phase is an inadequate method. Conclusions regarding the composition of the cubic phase can only be derived from chemical analysis
In der DD 287 959 wird die Entstehung sauerstoffarmer, grober unterstochiometπscher Carbide beschrieben, die bei Temperaturen oberhalb 2000 °C vergröbern Anschließend entstehen bei Temperaturen von < 2000 °C und stickstoffhaltiger Atmosphäre Carbonitride mit einer Zusammensetzung MeCxNv mit y > 0, 1 und x+y > 0,7. Insgesamt ist das Verfahren darauf gerichtet, stöchiometrische oder stöchiometrienahe Zusammensetzungen zu erzielen, wobei eine zwischenzeitliche Unterstöchiometrie bei der Verfahrensführung in Kauf genommen wird. Dies ist auch aus den angegebenen Ausführungsbeispielen entnehmbar.DD 287 959 describes the formation of low-oxygen, coarse substochiometric carbides, which coarsen at temperatures above 2000 ° C. Subsequently, carbonitrides with a composition MeC x N v with y> 0, 1 and x + y> 0.7. Overall, the method is aimed at achieving stoichiometric or near-stoichiometric compositions, an intermediate sub-stoichiometry being accepted in the course of the method. This can also be seen from the exemplary embodiments given.
Es ist bekannt, daß für physikalisch-chemische Untersuchungen im pseudoternären System TiC - TiN - TiO solche Materialien aus den Einzelkomponenten hergestellt wurden. Dabei wurde das TiO in einem zusätzlichen Syntheseschritt aus Tiθ2 und Ti hergestellt (Mh. Chemie, 103 [4], 1972, 1130-1137; Zh. Prikl. Khim. 44 [7] 1971 , 1646- 1648). An anderer Stelle wurden für die Synthese im System Ti-C-O ein leicht sauerstoffverunreinigtes Titankarbid, TiO nicht beschriebener Synthese und metallisches Titan verwendet (Izv. Akad. Nauk. SSSR, Neorg. Mater. 6 [8], 1970, 1405- 1408).It is known that such materials were produced from the individual components for physicochemical investigations in the pseudoternary system TiC - TiN - TiO. The TiO was produced in an additional synthesis step from TiO 2 and Ti (Mh. Chemie, 103 [4], 1972, 1130-1137; Zh. Prikl. Khim. 44 [7] 1971, 1646-1648). Elsewhere, a slightly oxygen-contaminated titanium carbide, TiO not described synthesis and metallic titanium were used for the synthesis in the Ti-C-O system (Izv. Akad. Nauk. SSSR, Neorg. Mater. 6 [8], 1970, 1405-1408).
Es ist außerdem bekannt, daß Oxykarbide bei der karbothermischen Reduktion von TiÜ2 mit Kohlenstoffen (bei einer Mischung im Molverhältnis 1 : 3) entstehen, diese sind bei der Reaktion in inerter Atmosphäre stöchiometrisch mit Gehalten z < 0,4 %. In stickstoffhaltiger Atmosphäre entstehen stöchiometrische Oxykarbonitride (Int. J. Refractory Metals & Hard Materials 12 [4] 1993-94, 161-172). Ein Nachteil der beschriebenen Molverhältnisse Tiθ2 : Kohlenstoff von 1 : 3 besteht darin, daß die Syntheseprodukte typischerweise einen hohen Gehalt an freiem Kohlenstoff > 2 % aufweisen.It is also known that oxycarbides are formed during the carbothermal reduction of TiÜ2 with carbons (with a mixture in a molar ratio of 1: 3); these are stoichiometric with contents of z <0.4% in the reaction in an inert atmosphere. Stoichiometric oxycarbonitrides are formed in a nitrogenous atmosphere (Int. J. Refractory Metals & Hard Materials 12 [4] 1993-94, 161-172). A disadvantage of the described TiO2: carbon molar ratios of 1: 3 is that the synthesis products typically have a high free carbon content> 2%.
Der Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß möglichst sauerstofffreie Hartstoffe mit stöchiometrischer Zusammensetzung hergestellt wurden, die die höheren Gehalte an freiem Kohlenstoff nur durch lange Haltezeiten, hohe Synthesetemperaturen oder durch weitere Reaktionen verringern können. Darstellung der ErfindungThe disadvantage of the known methods is that hard materials with a stoichiometric composition which are as free from oxygen as possible have been produced, which can reduce the higher free carbon contents only by long holding times, high synthesis temperatures or by further reactions. Presentation of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stochiometnscher und unterstochiometπscher Zusammensetzung anzugebenThe object of the invention is then to provide a simple process for the production of oxygen-containing hard materials in a stochiometric and substochiometric composition
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelostThe object is achieved by the invention specified in the claims
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stochiometnscher oder unterstochiometπscher Zusammensetzung, werden ein Oxid der Metalle der IV und V Nebengruppe des PSE, oder Gemische der Oxide der Metalle der IV , V und VI Nebengruppe des PSE, oder ein oder mehrere Metalle der IV und/oder V Nebengruppe des PSE oder der IV und V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide der Metalle der IV , V und VI Nebengruppe des PSE, mit Kohlenstoff gemahlen und homogenisiert, wobei ein Molverhaltnis entsprechend der stochiometπschen Zusammensetzung Me(CxNvOz) mit x+y+z « 1 und z > 0,1 und Me = Metalle der IV und/oder V Nebengruppe des PSE oder der IV und V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE, oder entsprechend der unterstochiometπschen Zusammensetzung Me(CxNyOz) mit x+y+z < 0,95 und z > 0,05 und Me = Metalle der IV und/oder V Nebengruppe des PSE oder der IV und V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE eingestellt wird, das Pulvergemisch kontinuierlich oder diskontinuierlich auf eine Temperatur bis 2500 °C aufgeheizt wird, wobei die Haltezeiten bei diskontinuierlicher Aufheizung in den jeweiligen Stufen zwischen 1 mm und 5 h hegen, und das Pulvergemisch anschließend oder bei diskontinuierlicher Aufheizung nach einer oder mehreren Haltezeiten auf Raumtemperatur abgekühlt wird Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine inerte und/oder stickstoffhaltige und/oder wasserstoffhaltige und/oder kohlenstoffhaltige und/oder eine andere reduzierende Atmosphäre als Atmosphäre oder ein Vakuum beim Aufheizen und/oder während der Haltezeit und/oder beim Abkühlen eingestellt.In the process according to the invention for the production of oxygen-containing hard materials in a stochiometric or substochiometric composition, an oxide of the metals of the IV and V subgroup of the PSE, or mixtures of the oxides of the metals of the IV, V and VI subgroup of the PSE, or one or more metals of the IV and / or V subgroup of PSE or IV and V and VI or IV and VI or V and VI subgroup of PSE and one or more oxides of metals from IV, V and VI subgroup of PSE, ground with carbon and homogenized , where a molar ratio corresponding to the stochiometric composition Me (C x N v O z ) with x + y + z «1 and z> 0.1 and Me = metals of the IV and / or V subgroup of the PSE or of the IV and V and VI or the IV and VI or the V and VI subgroup of the PSE, or according to the substochiometric composition Me (C x N y O z ) with x + y + z <0.95 and z> 0.05 and Me = metals of IV and / or V subgroup of the PSE or IV and V and VI or the IV and VI or the V and VI subgroup of the PSE is set, the powder mixture is heated continuously or discontinuously to a temperature of up to 2500 ° C., the holding times for discontinuous heating in the respective stages being between 1 mm and 5 h , and the powder mixture is then cooled to room temperature after one or more holding times or in the case of discontinuous heating In the method according to the invention, an inert and / or nitrogen-containing and / or hydrogen-containing and / or carbon-containing and / or other reducing atmosphere is advantageously set as an atmosphere or a vacuum during heating and / or during the holding time and / or during cooling.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Pulvergemisch nach dem Mahlen zuerst in einer reduzierenden Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 1150 °C und 1600 °C aufgeheizt wird, anschließend auf dieser Temperatur bis 1 h gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt wird, und danach dieses Pulvergemisch im Vakuum auf eine Temperatur zwischen 1350 °C und 1800 °C aufgeheizt, dort bis 2 h gehalten und dann wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird.There are particular advantages if, after grinding, the powder mixture is first heated in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C. and 1600 ° C., then kept at this temperature for up to 1 h and then cooled to room temperature, and then this powder mixture is in the Vacuum heated to a temperature between 1350 ° C and 1800 ° C, held there for 2 h and then cooled back to room temperature.
Zweckmäßig ist es auch, wenn das Puivergemisch nach dem Mahlen zuerst in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre auf eine Temperatur bis 2000 °C aufgeheizt wird, anschließend auf dieser Temperatur bis 3 h gehalten und danach dieses Pulvergemisch im Vakuum auf eine Temperatur oberhalb 1600 °C, vorzugsweise zwischen 2000 °C und 2500 °C, aufgeheizt, dort bis 5 h gehalten und dann wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird.It is also expedient if, after grinding, the powder mixture is first heated to a temperature of up to 2000 ° C. in a reducing or inert atmosphere, then kept at this temperature for up to 3 hours and then this powder mixture is vacuumed to a temperature above 1600 ° C. preferably between 2000 ° C and 2500 ° C, heated, held there for 5 h and then cooled again to room temperature.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Kohlenstoff ein Kohlenstoff mit einem Anteil an Sauerstoff im Bereich von 0,1 bis 25 Ma.-% eingesetzt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, a carbon with a proportion of oxygen in the range from 0.1 to 25% by mass is used as carbon.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn als Kohlenstoff ein Kohlenstoff mit einem Anteil an Sauerstoff im Bereich von 5 bis 20 Ma.-% eingesetzt wird.There are particular advantages if a carbon with a proportion of oxygen in the range from 5 to 20% by mass is used as carbon.
Vorteile ergeben sich auch, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : x+p realisiert wird, wobei R ein oder mehrere Metalle der IV , und/oder V Nebengruppe des PSE oder Metalle derThere are also advantages if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: x + p is achieved in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R one or more metals of subgroup IV, and / or V of PSE or metals of
IV und V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide, und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle istIV and V and VI or the IV and VI or the V and VI subgroup of the PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides of the IV subgroup of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V subgroup of the PSE, x = 3 for oxides of the VI subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture
Ebenfalls ergeben sich Vorteile, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhaltnis Rx C = 1 1 bis 1 (x+p-0,05) eingestellt wird wobei R ein oder mehrere Metalle der IV , und/oder V Nebengruppe des PSE oder Metalle der IV und V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle istThere are also advantages if a molar ratio R x C = 1 1 to 1 (x + p-0.05) is set in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R is one or more metals of IV, and / or V. Subgroup of PSE or metals of IV and V and VI or IV and VI or V and VI subgroup of PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides the IV subgroup of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V subgroup of the PSE, x = 3 for oxides of the VI subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides and p the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture is
Es ist auch vorteilhaft, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhaltnis Rx C = 1 1 bis 1 (x+p-0,15) eingestellt wird, wobei R ein oder mehrere Metalle der IV , und/oder V Nebengruppe des PSE oder Metalle der IV undIt is also advantageous if a molar ratio R x C = 1 1 to 1 (x + p-0.15) is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R is one or more metals of IV, and / or V subgroup of PSE or metals of IV and
V und VI oder der IV und VI oder der V und VI Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide, und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle ist Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,95 realisiert wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist.V and VI or the IV and VI or the V and VI subgroup of the PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides of the IV subgroup of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V subgroup of the PSE, x = 3 for oxides of the VI subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture It is furthermore advantageous if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.95 is achieved in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a sub-stoichiometric oxygen-containing composition, where R is an oxide of a metal of subgroup IV of the PSE and x = 2 is.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,85 realisiert wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist.There are particular advantages if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.85 is achieved to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a sub-stoichiometric oxygen-containing composition, where R is an oxide of a metal of subgroup IV of the PSE and x = 2 is.
Auch vorteilhaft ist es, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 3,45 realisiert wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der V. Nebengruppe des PSE und x = 2,5 ist.It is also advantageous if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.45 is realized in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a sub-stoichiometric oxygen-containing composition, where R is an oxide of a metal from subgroup V of the PSE and x = 2.5 is.
Auch hier ergeben sich besondere Vorteile, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 3,35 realisiert wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der V. Nebengruppe des PSE und x = 2,5 ist.Here, too, there are particular advantages if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.35 is achieved in order to set a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R is an oxide of a metal from subgroup V. of the PSE and x = 2.5.
Erfindungsgemäß werden die erfindungsgemäß hergestellten Hartstoffe in Kompositwerkstoffen für Lager, für Wendeschneidplatten, als Schleifmittel oder als Magnetkopfsubstrat verwendet.According to the invention, the hard materials produced according to the invention are used in composite materials for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
Vorteilhafterweise werden die sauerstoffhaltigen Hartstoffe in Kompositwerkstoffen aus sauerstoffhaltigen Hartstoffen und Oxiden, insbesondere für eine schwarze Keramik verwendet. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn sauerstoffhaltige Hartstoffe nach Anspruch 12 mit einer mittleren Korngröße von > 5 μm zur Beschichtung von Stählen verwendet werden.The oxygen-containing hard materials are advantageously used in composite materials made of oxygen-containing hard materials and oxides, in particular for a black ceramic. It is also advantageous if oxygen-containing hard materials according to claim 12 with an average grain size of> 5 μm are used for coating steels.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß bei den erfindungsgemäß hergestellten sauerstoffhaltigen Hartstoffen eine bisher nicht bekannte Unterstöchiometrie eingestellt werden kann und auf diesem Wege auch eine stöchiometrische Zusammensetzung herstellbar ist.The invention is based on the surprising finding that a previously unknown sub-stoichiometry can be set for the oxygen-containing hard materials produced according to the invention and that a stoichiometric composition can also be produced in this way.
Da bisher allgemein angenommen wurde, daß bei der Verwendung von Hartstoffen mit höheren Sauerstoffgehalten in Kompositwerkstoffen eine starke Verschlechterung der Eigenschaften auftritt, war es überraschend, daß dies bei Einsatz der erfindungsgemäßen sauerstoffhaltigen Hartstoffe nicht eingetreten ist. Es hat sich im Gegenteil gezeigt, daß die Eigenschaften nicht nur nicht schlechter geworden sind, sondern sie haben sich teilweise verbessert und es sind weitere Vorteile aufgetreten.Since it has previously been generally assumed that the use of hard materials with higher oxygen contents in composite materials leads to a severe deterioration in the properties, it was surprising that this did not occur when the oxygen-containing hard materials according to the invention were used. On the contrary, it has been shown that not only have the properties not deteriorated, but they have partially improved and other advantages have arisen.
Unter sauerstoffhaltigen Hartstoffen nach der vorliegenden Erfindung sind Oxicarbide, Oxinitride, Oxicarbonitride, Mischoxicarbide, Mischoxinitride und Mischoxicarbonitride zu verstehen.Oxygen-containing hard materials according to the present invention are to be understood as meaning oxicarbides, oxynitrides, oxicarbonitrides, mixed oxyarbides, mixed oxynitrides and mixed oxycarbonitrides.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten sauerstoffhaltigen Hartstoffe besteht darin, daß auch grobkörnigere Ausgangspulver für deren Herstellung eingesetzt werden können, ohne daß dies negative Auswirkungen auf den Einsatz der Hartstoffe zeigt.Another advantage of the oxygen-containing hard materials produced according to the invention is that even coarser-grained starting powders can be used for their production without this having any negative effects on the use of the hard materials.
Außerdem können aus grobkörnigen sauerstoffhaltigen Hartstoffen beispielsweise Sinterkeramiken mit einem relativ dichten, feinkörnigen Gefüge und vergleichsweise großer Härte hergestellt werden. Weiterhin werden durch das erfindungsgemäße Verfahren sauerstoffhaltige Hartstoffe hergestellt, die einen relativ geringen Anteil an freiem Kohlenstoff aufweisen, was sich sehr vorteilhaft auf die Verfahrensdurchführung auswirkt, da höhere Temperaturen, lange Synthesezeiten und/oder anschließende zusätzliche Reaktionen vermieden werden können.In addition, sintered ceramics with a relatively dense, fine-grained structure and comparatively high hardness can be produced from coarse-grained, oxygen-containing hard materials. Furthermore, the process according to the invention produces oxygen-containing hard materials which have a relatively low proportion of free carbon, which has a very advantageous effect on the process implementation, since higher temperatures, long synthesis times and / or subsequent additional reactions can be avoided.
Hinsichtlich der Problematik der Unterstöchiometrie bei der Herstellung von Hartstoffen durch carbothermische Reduktion ist zu sagen, daß überraschenderweise bei eigenen Versuchen festgestellt wurde, daß der Kohlenstoffgehalt im entstehenden Hartstoff sich zuerst einmal auf ein bestimmtes Niveau einpegelt, während das erzeugte Oxycarbid immer mehr Sauerstoff verliert. Es bildet sich also eine Unterstöchiometrie, deren Größe von der Temperatur, Zeit, Druck und Atmosphäre abhängig ist. Während dieses Verfahrenszeitraumes wird also im entstehenden kubischen Hartstoff Kohlenstoff und Sauerstoff nicht im Verhältnis 1 : 1 ausgetauscht. Dies bedeutet, daß die carbothermische Reduktion so geführt werden kann, daß ein sauerstoffhaltiger Hartstoff mit einer gewünschten Stöchiometrie oder Unterstöchiometrie entsteht, indem die Reduktion an einem bestimmten Zeitpunkt abgebrochen wird. Bei welchem Zeitpunkt welche Unterstöchiometrie erreicht ist, kann der Fachmann aus den bekannten Reaktionsgleichungen ohne weiteres ableiten.With regard to the problem of substoichiometry in the production of hard materials by carbothermal reduction, it can be said that, surprisingly, in our own experiments it was found that the carbon content in the resulting hard material initially settled to a certain level, while the oxycarbide produced lost more and more oxygen. A sub-stoichiometry is formed, the size of which depends on the temperature, time, pressure and atmosphere. During this process period, carbon and oxygen are not exchanged in a 1: 1 ratio in the resulting cubic hard material. This means that the carbothermal reduction can be carried out in such a way that an oxygen-containing hard material with a desired stoichiometry or sub-stoichiometry is produced by stopping the reduction at a certain point in time. At what point in time which sub-stoichiometry is reached, the person skilled in the art can easily deduce from the known reaction equations.
Überraschenderweise rufen derartige erfindungsgemäß hergestellte sauerstoffhaltige Hartstoffe beim Einsatz in beispielsweise Sinterkeramiken nicht nur keine Eigenschaftsverschlechterungen hervor, wie nach allgemeiner Fachmeinung zu erwarten gewesen wäre, sondern teilweise sogar Verbesserungen der Eigenschaften.Surprisingly, such oxygen-containing hard materials produced according to the invention not only cause no deterioration in properties when used in sintered ceramics, as would be expected according to the general expert opinion, but sometimes even improvements in properties.
Zur Herstellung von feinkörnigerem Hartstoffpulver, insbesondere < 2 μm wird ein zweistufiges Verfahren eingesetzt. Im ersten Verfahrensschritt wird das Ausgangspulvergemisch nach dem Mahlen in reduzierender Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 1150 °C und 1600 °C aufgeheizt und dort bis 1 h gehalten. Daran anschließend wird dieses Pulvergemisch in einem Vakuum auf eine Temperatur zwischen 1350 °C und 1800 °C erwärmt, bis 2 h gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Dadurch ist ein sehr feinkörniges Hartstoffpulver mit einem vergleichsweise hohem Sauerstoffgehalt und geringem Gehalt an freiem Kohlenstoff entstanden.A two-stage process is used to produce fine-grained hard material powder, in particular <2 μm. In the first process step, the starting powder mixture is heated to a temperature between 1150 ° C. and 1600 ° C. in a reducing atmosphere and held there for 1 hour. This powder mixture is then heated in a vacuum to a temperature between 1350 ° C. and 1800 ° C., held for 2 hours and then cooled to room temperature. This has resulted in a very fine-grained hard material powder with a comparatively high oxygen content and a low free carbon content.
Durch Veränderung der Molverhältnisse der Ausgangsstoffe im Hinblick auf die Verringerung des verfügbaren Kohlenstoffs im Ausgangsgemisch wird der Gehalt an freiem Kohlenstoff des Endproduktes vorteilhaft beeinflußt und insgesamt verringert.By changing the molar ratios of the starting materials with a view to reducing the available carbon in the starting mixture, the free carbon content of the end product is advantageously influenced and reduced overall.
Wird angestrebt, ein gröberes Hartstoffpulver mit mittleren Korngrößen von > 2 μm erfindungsgemäß herzustellen, so ist das Ausgangspulvergemisch im ersten Syntheseschritt unter reduzierender oder inerter Atmosphäre auf eine Temperatur bis 2000 °C aufzuheizen und dort bis 3 h zu halten. Anschließend wird das Pulvergemisch unter Vakuum auf Temperaturen oberhalb 1600 °C, vorzugsweise zwischen 2000 °C und 2500 °C aufgeheizt, dort bis 5 h gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei findet das gewünschte Kornwachstum vor allem in der zweiten Stufe statt.If the aim is to produce a coarser hard material powder with average grain sizes of> 2 μm according to the invention, the starting powder mixture is to be heated to a temperature of up to 2000 ° C. in a first synthesis step under a reducing or inert atmosphere and held there for 3 hours. The powder mixture is then heated under vacuum to temperatures above 1600 ° C., preferably between 2000 ° C. and 2500 ° C., held there for up to 5 hours and then cooled to room temperature. The desired grain growth takes place primarily in the second stage.
Der Einsatz von gröberem Hartstoffpulver, insbesondere mit einer mittleren Korngröße von > 5 μm, erfolgt beispielsweise bei der Beschichtung von Stählen. Diese Beschichtung wird mittels Lasereintrag durchgeführt. Der Einsatz dieses gröberen Hartstoffpulvers ist bei dieser Methode deshalb vorteilhaft, weil bei der Beschichtung die Hartstoffkörner nicht aufgeschmolzen werden und damit die Oberflächenfestigkeit und die Verschleißbeständigkeit der Stähle verbessern. Bester Weg zur Ausführung der ErfindungCoarser hard material powder, in particular with an average grain size of> 5 μm, is used, for example, in the coating of steels. This coating is carried out by means of laser entry. The use of this coarser hard material powder is advantageous in this method because the hard material grains are not melted during the coating and thus improve the surface strength and wear resistance of the steels. Best way to carry out the invention
Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail using several exemplary embodiments.
Beispiel 1example 1
216 g TiÜ2 und 84 g Ruß, was einem Molverhältnis von 1 : 2,6 entspricht, werden in einem Rollenmischer homogenisiert. Anschließend erfolgt eine 15-stündige Trockenmahlung in einer Kugelmühle in Edelstahlbehältern und mit Hartmetallkugeln (Durchmesser ca. 10 mm) mit einem Masseverhältnis von 1 5. Die216 g of TiÜ2 and 84 g of carbon black, which corresponds to a molar ratio of 1: 2.6, are homogenized in a roller mixer. This is followed by a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter approx. 10 mm) with a mass ratio of 1 5
Temperaturbehandlung erfolgt in einem Ofen mit Graphitheizelementen mit in Graphittiegeln gestopften Teilmengen von jeweils 30 g. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 K/min wird der Ofen auf eine Temperatur von 1500 °C und anschließend mit 20 K/min auf eine Temperatur von 1600 °C aufgeheizt. Während der Aufheizung wird der Ofen mit 100 l/h Argon durchströmt. Der Druck am Ende der Haltezeit beträgt 8,5 x 10-2 MPa. Bei einer Temperatur von 1600 °C wird 15 min gehalten und der Ofen wird in dieser Zeit evakuiert. Anschließend wird unter ständigem Evakuieren mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 K/min auf 2000 °C aufgeheizt und dort 60 min gehalten. Am Ende der Haltezeit beträgt der Druck 5,5, x 10~5 MPa. Durch das Absenken der Graphittiegel in eine Kühlkammer werden die Proben schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Das entstandene agglomerierte Hartstoffpulver wird in einer Scheibenschwingmühle 60 s bei 1400 U/min zerkleinert.Temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 30 g portions stuffed in graphite crucibles. The furnace is heated to a temperature of 1500 ° C. at a heating rate of 50 K / min and then to a temperature of 1600 ° C. at 20 K / min. During the heating process, 100 l / h of argon are flowed through the furnace. The pressure at the end of the holding time is 8.5 x 10 -2 MPa. The temperature is kept at 1600 ° C. for 15 minutes and the furnace is evacuated during this time. The mixture is then heated to 2000 ° C. under constant evacuation at a heating rate of 20 K / min and held there for 60 min. At the end of the holding time, the pressure is 5.5 x 10 ~ 5 MPa. By lowering the graphite crucible into a cooling chamber, the samples are quickly cooled to room temperature. The resulting agglomerated hard material powder is comminuted in a vibrating disc mill at 1400 rpm for 60 s.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung TiCrjjsOo i entstanden, welches 0,12 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 0,97 m^/g hat. Die mittlere Korngröße beträgt 4,1 μm. Beispiel 2This process resulted in an oxygen-containing hard material powder with the composition TiCrjjsOo i, which has 0.12% by mass of free carbon and has a surface area (BET) of 0.97 m 2 / g. The average grain size is 4.1 μm. Example 2
207 g Tiθ2 und 93 g Aktivkohle (14 % Sauerstoffanteil), was einem Molverhältnis von 1 : 3 entspricht, werden in einem Rollenmischer homogenisiert. Anschließend erfolgt eine 15-stündige Trockenmahlung in einer Kugelmühle in Edelstahlbehältern und mit Hartmetallkugeln (Durchmesser ca. 10 mm) mit einem Masseverhältnis von 1 : 5. Die Temperaturbehandlung erfolgt in einem Ofen mit Graphitheizelementen mit in Graphittiegeln gestopften Teilmengen von jeweils 20 g. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 K/min wird der Ofen auf eine Temperatur von 1600 °C aufgeheizt und dort 30 min gehalten. Während der gesamten Synthese wird der Ofen mit 100 l/h Argon durchströmt. Durch das Absenken der Graphittiegel in eine Kühlkammer werden die Proben schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Das entstandene agglomerierte Hartstoffpulver wird in einer Scheibenschwingmühle 60 s bei 1400 U/min zerkleinert.207 g TiO 2 and 93 g activated carbon (14% oxygen), which corresponds to a molar ratio of 1: 3, are homogenized in a roller mixer. This is followed by a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter approx. 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 20 g portions stuffed in graphite crucibles. The furnace is heated to a temperature of 1600 ° C. at a heating rate of 50 K / min and held there for 30 minutes. Throughout the synthesis, 100 l / h of argon are flowed through the furnace. By lowering the graphite crucible into a cooling chamber, the samples are quickly cooled to room temperature. The resulting agglomerated hard material powder is comminuted in a vibrating disc mill at 1400 rpm for 60 s.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung
Figure imgf000016_0001
entstanden, welches 0,07 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 3,0 m2/g hat.
This process results in an oxygen-containing hard material powder of the composition
Figure imgf000016_0001
emerged, which has 0.07 mass% free carbon and has a surface area (BET) of 3.0 m2 / g.
Beispiel 3Example 3
207 g Tiθ2 und 93 g Aktivkohle (14 % Sauerstoffanteil), was einem Molverhältnis von 1 : 3 entspricht, werden in einem Rollenmischer homogenisiert. Anschließend erfolgt eine 15-stündige Trockenmahlung in einer Kugelmühle in Edelstahlbehältern und mit Hartmetallkugeln (Durchmesser ca. 10 mm) mit einem Masseverhältnis von 1 : 5. Die Temperaturbehandlung erfolgt in einem Ofen mit Graphitheizelementen mit in Graphittiegeln gestopften Teilmengen von jeweils 20 g. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 K/min wird der Ofen auf eine Temperatur von 1500 °C und anschließend mit 20 K/min auf eine Temperatur von 1600 °C aufgeheizt. Während der Aufheizung wird der Ofen mit 100 l/h Argon durchströmt. Bei einer Temperatur von 1600 °C wird der Ofen 15 min evakuiert. Anschließend wird unter ständigem Evakuieren mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 K/min auf 1800 °C aufgeheizt und dort 30 min gehalten. Durch das Absenken der Graphittiegel in eine Kühlkammer werden die Proben schnell auf Raumtemperatur abgekühlt.207 g TiO 2 and 93 g activated carbon (14% oxygen), which corresponds to a molar ratio of 1: 3, are homogenized in a roller mixer. This is followed by a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter approx. 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 20 g portions stuffed in graphite crucibles. With a heating rate of 50 K / min the furnace is heated to a temperature of 1500 ° C and then heated at 20 K / min to a temperature of 1600 ° C. During the heating process, 100 l / h of argon are flowed through the furnace. The oven is evacuated for 15 minutes at a temperature of 1600 ° C. The mixture is then heated to 1800 ° C. under constant evacuation at a heating rate of 20 K / min and held there for 30 minutes. By lowering the graphite crucible into a cooling chamber, the samples are quickly cooled to room temperature.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung
Figure imgf000017_0001
entstanden, welches 0,07 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 1 ,5 m2/g hat. Die mittlere Korngröße liegt bei 1 , 75 μm (d1 5|9o/o = 0,24 μm, d84 o/0 = 7,47 μm).
This process results in an oxygen-containing hard material powder of the composition
Figure imgf000017_0001
emerged, which has 0.07 mass% free carbon and has a surface area (BET) of 1.5 m 2 / g. The mean grain size is 1.75 μm (d 1 5 | 9 o / o = 0.24 μm, d 84 o / 0 = 7.47 μm).
Beispiel 4Example 4
77,1 g Tiθ2 und 177,1 g Wolfram und 45,8 g Graphit, was einem Molverhältnis von 1 : 3,95 (x = 2; p = 2) entspricht, werden in einem Rollenmischer homogenisiert. Anschließend erfolgt eine 15-stündige Trockenmahlung in einer Kugelmühle in Edelstahlbehältern und mit Hartmetallkugeln (Durchmesser ca. 10 mm) mit einem Masseverhältnis von 1 : 5. Die Temperaturbehandlung erfolgt in einem Ofen mit Graphitheizelementen mit in Graphittiegeln gestopften Teilmengen von jeweils 20 g. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 K/min wird der Ofen auf eine Temperatur von 1800 °C aufgeheizt. Während der Aufheizung wird der Ofen mit 100 l/h Helium durchströmt. Bei dieser Temperatur wird 120 min gehalten und anschließend in der Kühlkammer die Proben abgekühlt.77.1 g TiO 2 and 177.1 g tungsten and 45.8 g graphite, which corresponds to a molar ratio of 1: 3.95 (x = 2; p = 2), are homogenized in a roller mixer. This is followed by a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter approx. 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 20 g portions stuffed in graphite crucibles. The furnace is heated to a temperature of 1800 ° C. at a heating rate of 20 K / min. During the heating process, 100 l / h of helium are flowed through the furnace. The temperature is maintained at this temperature for 120 minutes and then the samples are cooled in the cooling chamber.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung (Ti.WJCrj ygOo g entstanden, welches 0,1 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 2,0 m2/g hat. Beispiel 5This process has resulted in an oxygen-containing hard material powder of the composition (Ti.WJCrj ygOo g, which has 0.1% by mass of free carbon and has a surface area (BET) of 2.0 m 2 / g. Example 5
166,1 g ZrÜ2 und 179,2 g Nb2θs und 104,7 g Ruß, was einem Molverhältnis von 1 : 6,45 (x=4,5; p=2) entspricht, werden in einem Rollenmischer homogenisiert. Anschließend erfolgt eine 15-stündige Trockenmahlung in einer Kugelmühle in Edelstahlbehältern und mit Hartmetallkugeln (Durchmesser ca. 10 mm) mit einem Masseverhältnis von 1 : 5. Die Temperaturbehandlung erfolgt in einem Ofen mit Graphitheizelementen mit in Graphittiegeln gestopften Teilmengen von jeweils 20 g. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 K/min wird der Ofen auf eine Temperatur von 1700 °C aufgeheizt. Während der Aufheizung wird der Ofen mit 100 l/h Wasserstoff durchströmt. Bei dieser Temperatur wird 120 min gehalten und anschließend in der Kühlkammer die Proben abgekühlt. Daran anschließend werden die Proben unter Vakuum auf eine Temperatur von 1600 °C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50 K/min hochgeheizt und bei dieser Temperatur 60 min gehalten. Der Druck am Ende der Haltezeit beträgt 6 x10"5 MPa.166.1 g ZrÜ2 and 179.2 g Nb2θs and 104.7 g carbon black, which corresponds to a molar ratio of 1: 6.45 (x = 4.5; p = 2), are homogenized in a roller mixer. This is followed by a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter approx. 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with 20 g portions stuffed in graphite crucibles. The furnace is heated to a temperature of 1700 ° C at a heating rate of 50 K / min. During the heating process, 100 l / h of hydrogen are passed through the furnace. The temperature is maintained at this temperature for 120 minutes and then the samples are cooled in the cooling chamber. The samples are then heated under vacuum to a temperature of 1600 ° C. at a heating rate of 50 K / min and held at this temperature for 60 min. The pressure at the end of the holding time is 6 x10 " 5 MPa.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung (Zr,Nb)Coι83θθ,15 entstanden, welches 0,09 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 1 ,0 m2/g hat. This process has resulted in an oxygen-containing hard material powder of the composition (Zr, Nb) Co ι 83θθ, 15, which has 0.09 mass% of free carbon and a surface area (BET) of 1.0 m 2 / g.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stöchiometrischer oder unterstöchiometrischer Zusammensetzung, bei dem ein Oxid der Metalle der IV. und V. Nebengruppe des PSE, oder Gemische der Oxide der Metalle der IV., V. und VI. Nebengruppe des PSE, oder ein oder mehrere Metalle der IV. und/oder V. Nebengruppe des PSE oder der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide der Metalle der IV., V. und VI. Nebengruppe des PSE, mit Kohlenstoff gemahlen und homogenisiert werden, wobei ein Molverhältnis entsprechend der stöchiometrischen Zusammensetzung
Figure imgf000019_0001
mit x+y+z « 1 und z > 0,1 und Me = Metalle der IV. und/oder V. Nebengruppe des PSE oder der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE, oder entsprechend der unterstöchiometrischen Zusammensetzung Me(CxNvOz) mit x+y+z < 0,95 und z > 0,05 und Me = Metalle der IV. und/oder V. Nebengruppe des PSE oder der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE eingestellt wird, das Pulvergemisch kontinuierlich oder diskontinuierlich auf eine Temperatur bis 2500 °C aufgeheizt wird, wobei die Haltezeiten bei diskontinuierlicher Aufheizung in den jeweiligen Stufen zwischen 1 min und 5 h liegen, und das Pulvergemisch anschließend oder bei diskontinuierlicher Aufheizung nach einer oder mehreren Haltezeiten auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
1. Process for the production of oxygen-containing hard materials in a stoichiometric or substoichiometric composition, in which an oxide of the metals of the IV. And V. subgroup of the PSE, or mixtures of the oxides of the metals of the IV., V. and VI. Sub-group of the PSE, or one or more metals of the IV. And / or V. Sub-group of the PSE or the IV. And V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Sub-group of the PSE and one or more oxides of the metals of IV., V. and VI. Subgroup of the PSE, ground with carbon and homogenized, with a molar ratio corresponding to the stoichiometric composition
Figure imgf000019_0001
with x + y + z «1 and z> 0.1 and Me = metals of the IV. and / or V. subgroup of the PSE or of the IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Subgroup of the PSE, or according to the substoichiometric composition Me (C x N v O z ) with x + y + z <0.95 and z> 0.05 and Me = metals of the IV. And / or V. subgroup of the PSE or the IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Sub-group of the PSE is set, the powder mixture is heated continuously or discontinuously to a temperature of up to 2500 ° C, the holding times for discontinuous heating in the respective stages being between 1 min and 5 h, and the powder mixture subsequently or with discontinuous heating after one or several holding times is cooled to room temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem eine inerte und/oder stickstoffhaltige und/oder wasserstoffhaltige und/oder kohlenstoffhaltige und/oder eine andere reduzierende Atmosphäre als Atmosphäre oder ein Vakuum beim Aufheizen und/oder während der Haltezeit und/oder beim Abkühlen eingestellt wird.2. The method according to claim 1, in which an inert and / or nitrogen-containing and / or hydrogen-containing and / or carbon-containing and / or a reducing atmosphere other than atmosphere or a vacuum during heating and / or during the holding time and / or during cooling is set .
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem das Pulvergemisch nach dem Mahlen zuerst in einer reduzierenden Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 1150 °C und 1600 °C aufgeheizt, dort bis 1 h gehalten und danach auf Raumtemperatur abgekühlt wird, und anschließend dieses Pulvergemisch im Vakuum auf eine Temperatur zwischen 1350 °C und 1800 °C aufgeheizt, dort bis 2 h gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt wird.3. The method according to claim 1 and 2, wherein the powder mixture after grinding first in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and Heated to 1600 ° C, held there for 1 h and then cooled to room temperature, and then this powder mixture was heated in vacuo to a temperature between 1350 ° C and 1800 ° C, held there for 2 h and then cooled to room temperature.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem das Pulvergemisch nach dem Mahlen zuerst in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre auf eine Temperatur bis 2000 °C aufgeheizt und dort 3 h gehalten wird, und anschließend dieses Pulvergemisch im Vakuum auf eine Temperatur oberhalb 1600 °C, vorzugsweise zwischen 2000 °C und 2500 °C, aufgeheizt, dort bis 5 h gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt wird.4. The method according to claim 1 and 2, wherein the powder mixture after grinding is first heated in a reducing or inert atmosphere to a temperature up to 2000 ° C and held there for 3 h, and then this powder mixture in vacuo to a temperature above 1600 ° C, preferably between 2000 ° C and 2500 ° C, heated, held there for 5 h and then cooled to room temperature.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem als Kohlenstoff ein Kohlenstoff mit einem Anteil an Sauerstoff im Bereich von 0,1 bis 25 Ma.-% eingesetzt wird.5. The method according to claim 1, in which a carbon with a proportion of oxygen in the range of 0.1 to 25% by mass is used as carbon.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem als Kohlenstoff ein Kohlenstoff mit einem Anteil an Sauerstoff im Bereich von 5 bis 20 Ma.-% eingesetzt wird.6. The method according to claim 5, in which a carbon with a proportion of oxygen in the range from 5 to 20% by mass is used as carbon.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : x+p eingestellt wird, wobei R ein oder mehrere Metalle der IV., und/oder V. Nebengruppe des PSE oder Metalle der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV. Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V. Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI. Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide, und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle ist. 7. The method according to claim 5 and 6, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: x + p is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a sub-stoichiometric oxygen-containing composition, wherein R one or more metals of IV. and / or V. Subgroup of PSE or metals of IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Sub-group of the PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides of the IV. Sub-group of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V. sub-group of the PSE, x = 3 for oxides of VI. Subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture.
8. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : (x+p-0,05) eingestellt wird, wobei R ein oder mehrere Metalle der IV., und/oder V. Nebengruppe des PSE oder Metalle der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV. Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V. Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI. Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide, und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle ist.8. The method according to claim 5 and 6, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p-0.05) is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is a or several metals of IV. and / or V. subgroup of PSE or metals of IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Sub-group of the PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides of the IV. Sub-group of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V. sub-group of the PSE, x = 3 for oxides of VI. Subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture.
9. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : (x+p-0,15) eingestellt wird, wobei R ein oder mehrere Metalle der IV., und/oder V. Nebengruppe des PSE oder Metalle der IV. und V. und VI. oder der IV. und VI. oder der V. und VI. Nebengruppe des PSE und ein oder mehrere Oxide dieser Metalle, oder Gemische der Oxide dieser Metalle oder ein Oxid dieser Metalle, und x = 2 für Oxide der IV. Nebengruppe des PSE, x = 2,5 für Oxide der V. Nebengruppe des PSE, x = 3 für Oxide der VI. Nebengruppe des PSE oder bei Oxidgemischen die Summe aller x aller Einzeloxide, und p die Summe der in der Ausgangsmischung enthaltenen Oxide und Metalle ist.9. The method according to claim 5 and 6, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p-0.15) is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is a or several metals of IV. and / or V. subgroup of PSE or metals of IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Sub-group of the PSE and one or more oxides of these metals, or mixtures of the oxides of these metals or an oxide of these metals, and x = 2 for oxides of the IV. Sub-group of the PSE, x = 2.5 for oxides of the V. sub-group of the PSE, x = 3 for oxides of VI. Subgroup of the PSE or, in the case of oxide mixtures, the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,95 eingestellt wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist. 10. The method according to claim 8, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.95 is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is an oxide of a metal of subgroup IV of the PSE and x = 2.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,85 eingestellt wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist.11. The method according to claim 9, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.85 is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is an oxide of a metal of subgroup IV of the PSE and x = 2.
12. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 3,45 eingestellt wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der V. Nebengruppe des PSE und x = 2,5 ist.12. The method according to claim 8, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.45 is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is an oxide of a metal of subgroup V. of the PSE and x = 2.5.
13. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 3,35 eingestellt wird, wobei R ein Oxid eines Metalls der V. Nebengruppe des PSE und x = 2,5 ist.13. The method according to claim 9, in which a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.35 is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, wherein R is an oxide of a metal of subgroup V. of the PSE and x = 2.5.
14. Verwendung von nach Anspruch 1 hergestellten sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stöchiometrischer oder unterstöchiometrischer Zusammensetzung in Kompositwerkstoffen, für Lager, für Wendeschneidplatten, als Schleifmittel oder als Magnetkopfsubstrat.14. Use of oxygen-containing hard materials produced according to claim 1 in a stoichiometric or substoichiometric composition in composite materials, for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
15. Verwendung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen nach Anspruch 14, in Kompositwerkstoffen aus sauerstoffhaltigen Hartstoffen und Oxiden, insbesondere für eine schwarze Keramik.15. Use of oxygen-containing hard materials according to claim 14, in composite materials made of oxygen-containing hard materials and oxides, in particular for a black ceramic.
16. Verwendung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen nach Anspruch 14 mit einer mittleren Korngröße von > 5 μm zur Beschichtung von Stählen. 16. Use of oxygen-containing hard materials according to claim 14 with an average grain size of> 5 microns for the coating of steels.
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