WO1998021147A9 - Method for producing oxygen-containing hard materials and their use - Google Patents

Method for producing oxygen-containing hard materials and their use

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WO1998021147A9
WO1998021147A9 PCT/EP1997/006137 EP9706137W WO9821147A9 WO 1998021147 A9 WO1998021147 A9 WO 1998021147A9 EP 9706137 W EP9706137 W EP 9706137W WO 9821147 A9 WO9821147 A9 WO 9821147A9
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Definitions

  • the invention relates to the field of ceramics and hard metals and relates to a process for the production of oxygenated hard materials used in composite materials, e.g. can be used for bearings, for indexable inserts, as an abrasive or as a magnetic head substrate.
  • the first basic method relates to the direct carburization / nitration of the metals and their hydrides. This process has the disadvantage that its process is very difficult and this also leads to a strong agglomeration of the reaction products. To destroy the agglomerates are long times the
  • deposition processes such as e.g. CVD known, which are used essentially for surface coating.
  • oxide-containing titanium layers have become known in the coating of the hard metals (EP 537 741, JP 02057616, JP 02015159, JP 01197364, JP 61272343, JP 53-60808).
  • the oxidation resistance, hardness and abrasion resistance of cutting tools is increased. Larger amounts of hard materials can not be produced by this method.
  • the carbothermal reduction of the oxides of the metals by carbon is known.
  • This process is known as the simplest and most economically effective process, but also has to accept disadvantages in terms of purity, grain size and their distributions or grain shape of the hard materials.
  • EP 693 456 discloses a process for the production of 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. Subsequently, the reaction space is evacuated and the reaction mixture is then repeatedly flooded at a pressure of 5 to 100 kPa and temperatures between 2000 and 2400 ° C with nitrogen-containing atmosphere and evacuated again.
  • No. 5,417,952 describes a process in which titanium dioxide powder of very small grain size is coated by means of a carbon-containing atmosphere in the temperature range 200 ° C. to 1000 ° C.
  • the grain sizes produced by this method are in a range of 0.05 .mu.m to 0.2 .mu.m
  • US Pat. No. 5,314,656 describes a process for the preparation of TICQ , 5NO 5, which is characterized by two successive steps.
  • a substoichiometric carbide T ⁇ Co : 5 is produced, which in nitrogen-containing atmosphere is converted in a second step into a stochiometric carbonitride (x + y
  • the transition metal titanium in the example
  • SHS self-propagating high-temperature synthesis
  • DD 287 959 describes the formation of oxygen-poor coarse substoichiometric carbides which coarsen at temperatures above 2000 ° C. Subsequently, at temperatures of ⁇ 2000 ° C. and a nitrogen-containing atmosphere, carbonitrides with a composition MeC x N v with y> 0.1 and x + y> 0.7. Overall, the method is directed to achieving stoichiometric or stoichiometric compositions, with intermediate sub stoichiometry being accepted in the process. This can also be taken from the specified embodiments.
  • the object of the invention is to provide a simple process for the production of oxygen-containing hard materials in stoichiometric and substoichiometric composition.
  • Subgroup of the PSE, ground with carbon and homogenized, wherein a molar ratio corresponding to the stoichiometric composition Me (C x NyO z ) with x + y + z "1 and z> 0.1 and Me metals of the IV and / or V.
  • Subgroup of the PSE, or according to the substoichiometric composition Me (C x N y 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.
  • an inert and / or nitrogen-containing and / or hydrogen-containing and / or carbon-containing and / or another reducing atmosphere is set as the atmosphere or a vacuum during heating and / or during the holding time and / or during cooling.
  • the powder mixture is heated after grinding first in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and 1600 ° C, then held at this temperature for 1 h and then cooled to room temperature, and then this powder mixture in 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 after milling in a reducing or inert atmosphere to a temperature up to 2000 ° C, then held at this temperature for 3 h and then this powder mixture in a vacuum 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 weight is used as the carbon.
  • the carbon is a carbon with a proportion of oxygen in the range of 5 to 20 wt .-% is used.
  • ADJUSTED SHEET RULE 91 one or more metals of the IV., and / or V. subgroup of the PSE or metals of the
  • 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 or in oxide mixtures is the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture.
  • 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 one or more metals of IV. , and / or V. subgroup of the PSE or metals of the IV
  • 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 or in oxide mixtures is 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 also advantageous if for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing
  • the hard materials produced according to the invention are used in composite materials for bearings, indexable inserts, as abrasives or as magnetic head substrate.
  • the oxygen-containing hard materials are used in composite materials of oxygen-containing hard materials and oxides, in particular for a black ceramic.
  • the invention is based on the surprising finding that in the oxygen-containing hard materials produced according to the invention a hitherto unknown substoichiometry can be set and in this way a stoichiometric composition can be produced.
  • Oxygen-containing hard materials according to the present invention are to be understood as meaning oxicarbides, oxynitrides, oxicarbonitrides, mixed oxycarbides, mixed oxynitrides and mixed oxycarbonitrides.
  • oxygen-containing hard materials produced according to the invention is that even coarse-grained starting powders can be used for their preparation, without this having negative effects on the use of hard materials.
  • sintered ceramics having a relatively dense, fine-grained structure and comparatively high hardness can be produced from coarse-grained oxygen-containing hard materials.
  • oxygen-containing hard materials are produced by the method according to the invention, which have a relatively low proportion of free carbon, which has a very advantageous effect on the process performance, since higher temperatures, long synthesis times and / or subsequent additional reactions can be avoided.
  • oxygenated hard materials produced according to the invention when used in, for example, sintered ceramics, not only cause no deterioration in properties, as would have been expected according to the general expert opinion, but in some cases even improvements in the properties.
  • a two-stage process is used for the production of fine-grained hard material powder, in particular ⁇ 2 .mu.m.
  • the starting powder mixture is heated after grinding in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and 1600 ° C and held there for 1 h. Subsequently, this powder mixture is heated in a vacuum to a temperature between 1350 ° C and 1800 ° C, held until 2 h and then cooled to room temperature. This results in a very fine-grained hard material powder with a comparatively high oxygen content and low free carbon content.
  • the free carbon content of the final product is advantageously influenced and reduced overall.
  • the starting powder mixture in the first synthesis step is heated to a temperature of up to 2000 ° C. under reducing or inert atmosphere and held there for up to 3 hours. Subsequently, the powder mixture is heated under vacuum to temperatures above 1600 ° C, preferably between 2000 ° C and 2500 ° C, held there for 5 h and then cooled to room temperature. The desired grain growth takes place especially in the second stage.
  • Temperature treatment is carried out in an oven with graphite heating elements with submerged in graphite crucible portions of 30 g. With a heating rate of 50 K / min, the furnace is heated to a temperature of 1500 ° C and then with 20 K min to a temperature of 1600 ° C. During heating, the furnace is flushed with 100 l / h argon. The pressure at the end of the hold time is 8.5 x 10 ⁇ 2 MPa. At a temperature of 1600 ° C is held for 15 min and the furnace is evacuated during this time. The mixture is then heated with constant heating at a heating rate of 20 K / min to 2000 ° C and held there for 60 min. At the end of the hold time the pressure is 5.5, x 10 ⁇ 5 MPa. By lowering the graphite crucibles into a cooling chamber, the samples are rapidly cooled to room temperature. The resulting agglomerated hard material powder is comminuted in a disc vibration mill for 60 seconds at 1400 rpm.
  • an oxygen-containing hard powder of the composition i which has 0.12 mass% free carbon and a surface area (BET) of 0.97 m 2 / g.
  • the average particle size is 4.1 ⁇ m.
  • an oxygen-containing hard powder of composition TiCrj 62 ⁇ 0 37 was formed, which has 0.07 wt .-% free carbon and a surface (BET) of 3.0 m 2 / g.
  • the furnace is flushed with 100 l / h argon. At a temperature of 1600 ° C, the oven is evacuated for 15 minutes. The mixture is then heated with constant heating at a heating rate of 20 K / min to 1800 ° C and held there for 30 min. By lowering the graphite crucibles into a cooling chamber, the samples are rapidly cooled to room temperature.
  • an oxygen-containing hard powder of composition TiCn 60 ⁇ 0 30 was formed, which has 0.07 wt .-% free carbon and a surface (BET) of 1, 5 m 2 / g.
  • the furnace is flowed through with 100 l / h of hydrogen. This temperature is maintained for 120 minutes and then cooled in the cooling chamber, the samples. Thereafter, the samples are 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 hold time is 6 x 10 " 5 MPa.
  • an oxygen-containing hard material powder of the composition (Zr, Nb) Co ⁇ 83 ⁇ , 15 formed which has 0.09 wt .-% free carbon and a surface (BET) of 1, 0 m 2 / g.

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 preparation of oxygenated hard materials and their use
Technisches GebietTechnical area
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 process for the production of oxygenated hard materials used in composite materials, e.g. can be used 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) 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 the production of 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 spherical type (US 5,417,952, US 5,380,688) and / or with narrow particle 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 method relates to the direct carburization / nitration of the metals and their hydrides. This process has the disadvantage that its process is very difficult and this also leads to a strong agglomeration of the reaction products. To destroy the agglomerates are long times the
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) Mahlung notwendig. Außerdem sind die einzusetzenden metallischen Ausgangsstoffe relativ teuer.ADJUSTED SHEET (RULE 91) 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 such as e.g. CVD known, which are used essentially for surface coating. Occasionally oxide-containing titanium layers have become known in the coating of the hard metals (EP 537 741, JP 02057616, JP 02015159, JP 01197364, JP 61272343, JP 53-60808). By means of these oxide-containing layers, the oxidation resistance, hardness and abrasion resistance of cutting tools is increased. Larger amounts of hard materials can not be produced by this method.
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.As a third method, the carbothermal reduction of the oxides of the metals by carbon is known. This process is known as the simplest and most economically effective process, but also has to accept 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 discloses a process for the production of 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. Subsequently, the reaction space is evacuated and the reaction mixture is then repeatedly flooded at a pressure of 5 to 100 kPa and temperatures between 2000 and 2400 ° C with nitrogen-containing atmosphere and evacuated again.
Die Zusammensetzung dieser Pulver ist mit 11 ,7 % Cges; <0,05 % Cfrej; 9,1 % N; 0,12 % 0 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% C ges; <0.05% Cf re j; 9.1% N; 0.12% 0 indicated. From this a stoichiometry of x + y + z = 0.986 (with x = 0.589, y = 0.393, z = 0.0045) can be calculated.
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 Komgroßenbereich dann aufweist, wenn die Werte zwischen d-|o und dgo kleiner 20 μm liegen, 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 sp ttrig-kantiger Kornform und gegebenenfalls mit breitem Kornspektrum erzeugt Die mittleren Korngroßen egen in einem Bereich > 2 μm, vorzugsweise > 3 μmDue to the very long holding times of the synthesis (4-5 h) and subsequent repeated evacuation and flooding, the production becomes coarser, more spherical Carbonitride powder described The reaction products were cool after cooling in an Attntor with hard metal balls wet (in gasoline) 30 min It is assumed that the distribution of the grain sizes, which according to the definition given there has a narrow Komgroßenbereich when the values between d | o and dgo are less than 20 microns, due to the very long meals in Attntor be achieved Information on the grain distributions were not made at the same time, however, is assumed that a spherical grain shape is not achieved by the long meals, but rather a powder with late -angular grain shape and optionally produced with a broad grain spectrum The average grain sizes egen in a range> 2 microns, preferably> 3 microns
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 given by the fact that a stochiometπsche composition is to be achieved, the oxygen content in the hard material as low as <0.5% by weight should take such an oxygen content leads in the conversion into stochiometπsche information to an z value of not more than 0.05, the stoichiometric composition is achieved essentially by the long synthesis times and the high temperatures 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 Carbonitπd TιCxNv mit x+y = 1 und x > 0 und y < 1 erzeugt Die mit diesem Verfahren erzeugten Korngroßen liegen in einem Bereich von 0,05 μm bis 0,2 μmNo. 5,417,952 describes a process in which titanium dioxide powder of very small grain size is coated by means of a carbon-containing atmosphere in the temperature range 200 ° C. to 1000 ° C. In a second step, the nitrogen is released under nitrogen-emitting atmosphere at temperatures between 1200 ° C. and 1600 ° C. and nitrogen incorporated and a stochiometπsches Carbonitπd TιC x N v with x + y = 1 and x> 0 and y <1 generated The grain sizes produced by this method are in a range of 0.05 .mu.m to 0.2 .mu.m
Zur Herstellung möglichst feinteiliger, 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 hegen 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 hegen 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 min bis 2,75 mm und Temperaturen von 1550 °C bis 1950 °C benotigt und es entsteht stochiometπsches TiCFor the production of very finely divided, oxygen-free hard material powder, a process in US 5,380,688 is given, the heating rates in the carbothermic reduction, which ranges between 100 K / s and 100 000 000 K / s and can be achieved only in a dedicated reactor Here, oxides of 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 retention times in the reaction space required for the carbothermic reductions depending on carried out reduction in the time range of 0.2 s to 0.5 h for the carbothermic reduction Titanium oxide requires a mean hold time of 2 min to 2.75 mm and temperatures of 1550 ° C to 1950 ° C, resulting in stoichiometric TiC
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 TιCo:5 erzeugt, welches in stickstoffhaltiger Atmosphäre in einem zweiten Schritt in ein stochiometnsches 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 TICQ 5) 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 AnalyseUS Pat. No. 5,314,656 describes a process for the preparation of TICQ , 5NO 5, which is characterized by two successive steps. In the first step, a substoichiometric carbide TιCo : 5 is produced, which in nitrogen-containing atmosphere is converted in a second step into a stochiometric carbonitride (x + y In this case, the transition metal (titanium in the example) is mixed with carbon in a molar ratio of 2 1 and reacted in a nitrogen-containing atmosphere by means of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) The proof of the composition of the cubic phase (sub-stochiometric TICQ 5) was determined by the determination of the lattice parameter Determination of the composition over the lattice parameter of the cubic phase is an inadequate method. Secured conclusions about the composition of the cubic phase can only be obtained from the chemical analysis
In der DD 287 959 wird die Entstehung sauerstoffarmer, grober unterstochiometrischer 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 oxygen-poor coarse substoichiometric carbides which coarsen at temperatures above 2000 ° C. Subsequently, at temperatures of <2000 ° C. and a nitrogen-containing atmosphere, carbonitrides with a composition MeC x N v with y> 0.1 and x + y> 0.7. Overall, the method is directed to achieving stoichiometric or stoichiometric compositions, with intermediate sub stoichiometry being accepted in the process. This can also be taken from the specified embodiments.
Es ist bekannt, daß für physikalisch-chemische Untersuchungen im pseudotemären System TiC - TiN - TiO solche Materialien aus den Einzelkomponenten hergestellt wurden. Dabei wurde das TiO in einem zusätzlichen Syntheseschritt aus T1O2 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-0 ein leicht sauerstoffverunreinigtes Titancarbid, TiO nicht beschriebener Synthese und metallisches Titan verwendet (Izv. Akad. Nauk. SSSR, Neorg. Mater. 6 [8], 1970, 1405- 1408).It is known that for physicochemical investigations in the pseudotemonic system TiC - TiN - TiO such materials were prepared from the individual components. In this case, the TiO was prepared in an additional synthesis step from T1O2 and Ti (Mh. Chemie, 103 [4], 1972, 1130-1137; Zh. Prikl. Khim. 44 [7] 1971, 1646-1648). Elsewhere, for the synthesis in the Ti-C-0 system, a slightly oxygen-contaminated titanium carbide, non-synthesized TiO 2, and metallic titanium were used (Izv Akad Nauk SSSR, Neorg., Mater. 6 [8], 1970, 1405-1408 ).
Es ist außerdem bekannt, daß Oxycarbide bei der karbothermischen Reduktion von TiC>2 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 Oxycarbonitride (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 in the carbothermal reduction of TiC> 2 with carbons (in a molar ratio of 1: 3), these are in the reaction in an inert atmosphere stoichiometric with contents z <0.4%. Stoichiometric oxycarbonitrides are formed in a nitrogen-containing atmosphere (Int J. Refractory Metals & Hard Materials 12 [4] 1993-94, 161-172). A disadvantage of the molar ratios of TiO 2: carbon of 1: 3 described is that the synthesis products typically have a high content of free carbon> 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 as oxygen-free as possible stoichiometric composition of hard materials were prepared which can reduce the higher levels of free carbon only by long holding times, high synthesis temperatures or by further reactions. Presentation of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stöchiometrischer und unterstöchiometrischer Zusammensetzung anzugeben.The object of the invention is to provide a simple process for the production of oxygen-containing hard materials in stoichiometric and substoichiometric composition.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.The object is achieved by the invention specified in the claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaltigen Hartstoffen in stöchiometrischer oder unterstöchiometrischer 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 Molverhältnis entsprechend der stöchiometrischen Zusammensetzung Me(CxNyOz) 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(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 min und 5 h liegen, 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 method according to the invention for the production of oxygen-containing hard materials in a stoichiometric or substoichiometric composition, an oxide of the metals of the IV. And V. subgroup of the PSE, or mixtures of the oxides of the metals of IV., V. and VI. Subgroup of the PSE, or one or more 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. Subgroup 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, wherein a molar ratio corresponding to the stoichiometric composition Me (C x NyO z ) with x + y + z "1 and z> 0.1 and Me = metals of the IV and / or V. Subgroup of PSE or 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 y 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. 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 at discontinuous heating in the respective stages between 1 min and 5 h, and the powder mixture then or in discontinuous heating after one or several holding times is cooled to room temperature. Advantageously, in the method according to the invention an inert and / or nitrogen-containing and / or hydrogen-containing and / or carbon-containing and / or another reducing atmosphere is set as the 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.Particular advantages arise when the powder mixture is heated after grinding first in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and 1600 ° C, then held at this temperature for 1 h and then cooled to room temperature, and then this powder mixture in 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 Pulvergemisch 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 the powder mixture is first heated after milling in a reducing or inert atmosphere to a temperature up to 2000 ° C, then held at this temperature for 3 h and then this powder mixture in a vacuum 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 weight is used as the carbon.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn als Kohlenstoff ein Kohlenstoff mit einem Anteil an Sauerstoff im Bereich von 5 bis 20 Ma.-% eingesetzt wird.Particular advantages arise when the carbon is a carbon with a proportion of oxygen in the range of 5 to 20 wt .-% is used.
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 RAdvantages also result if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p) is realized for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, where R
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BERICHTIGTES BLATT REGEL 91 ein oder mehrere Metalle der IV., und/oder V. Nebengruppe des PSE oder Metalle derADJUSTED SHEET RULE 91 one or more metals of the IV., and / or V. subgroup of the PSE or metals of the
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.IV. 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is 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 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.Likewise, there are advantages if a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p-0.05) is set to adjust a stoichiometric oxygen-containing or 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 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is the sum of all x of all individual oxides, and p is the sum of the oxides and metals contained in the starting mixture.
Es ist auch vorteilhaft, wenn 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. 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, wherein R is one or more metals of IV. , and / or V. subgroup of the PSE or metals of the IV
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 sauerstoffhaltigenV. 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is 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 also advantageous if for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing
Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,95 realisiert wird, wobeiComposition a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.95 is realized, wherein
R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist.R is an oxide of a metal of the IV. Subgroup of the PSE and x = 2.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigenParticular advantages arise when setting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing
Zusammensetzung ein Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 2,85 realisiert wird, wobeiComposition a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.85 is realized, wherein
R ein Oxid eines Metalls der IV. Nebengruppe des PSE und x = 2 ist.R is an oxide of a metal of the IV. Subgroup of the PSE and x = 2.
Auch vorteilhaft ist es, wenn zur Einstellung einer stöchiometrischen sauerstoffhaltigen oder einer unterstöchiometrischen sauerstoffhaltigen Zusammensetzung einIt is also advantageous if, for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition
Molverhältnis Rx : C = 1 : 1 bis 1 : 3,45 realisiert wird, wobeiMolar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.45 is realized, wherein
R ein Oxid eines Metalls der V. Nebengruppe des PSE und x = 2,5 ist.R is an oxide of a metal of the 5th subgroup of the PSE and x = 2.5.
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.Again, there are particular advantages, if for setting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.35 is realized, where R is an oxide of a metal of the V. subgroup 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, indexable inserts, as abrasives or as magnetic head substrate.
Vorteilhafterweise werden die sauerstoffhaltigen Hartstoffe in Kompositwerkstoffen aus sauerstoffhaltigen Hartstoffen und Oxiden, insbesondere für eine schwarze Keramik verwendet.Advantageously, the oxygen-containing hard materials are used in composite materials of oxygen-containing hard materials and oxides, in particular for a black ceramic.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) Ebenso ist es vorteilhaft, wenn sauerstoffhaltige Hartstoffe nach Anspruch 12 mit einer mittleren Korngröße von > 5 μm zur Beschichtung von Stählen verwendet werden.ADJUSTED SHEET (RULE 91) It is likewise advantageous if oxygen-containing hard materials according to claim 12 having an average particle 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 in the oxygen-containing hard materials produced according to the invention a hitherto unknown substoichiometry can be set and in this way a stoichiometric composition can be produced.
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 hitherto generally been assumed that the use of hard materials with higher oxygen contents in composite materials causes a pronounced deterioration of the properties, it was surprising that this did not occur when using the oxygen-containing hard materials according to the invention. On the contrary, it has been shown that the properties have not only not gotten worse, but they have partly improved and there are other benefits.
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 oxycarbides, 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 coarse-grained starting powders can be used for their preparation, without this having negative effects on the use of 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, for example, sintered ceramics having a relatively dense, fine-grained structure and comparatively high hardness can be produced from coarse-grained oxygen-containing hard materials. Furthermore, oxygen-containing hard materials are produced by the method according to the invention, which have a relatively low proportion of free carbon, which has a very advantageous effect on the process performance, 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 Unterstöchiometrie in the production of hard materials by carbothermic reduction is to say that it was surprisingly found in our own experiments that the carbon content in the resulting hard material first levels to a certain level, while the oxycarbide produced loses more and more oxygen. Thus, it forms a sub-stoichiometry whose size depends on the temperature, time, pressure and atmosphere. During this process period, therefore, in the resulting cubic hard material, carbon and oxygen are not exchanged in the ratio 1 1. This means that the carbothermal reduction can be conducted to produce an oxygen-containing hard material having a desired stoichiometry or sub-stoichiometry by stopping the reduction at a certain point in time. At which point in time which substoichiometry has been reached, the person skilled in the art can readily derive 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 oxygenated hard materials produced according to the invention, when used in, for example, sintered ceramics, not only cause no deterioration in properties, as would have been expected according to the general expert opinion, but in some cases even improvements in the 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.For the production of fine-grained hard material powder, in particular <2 .mu.m, a two-stage process is used. In the first process step, the starting powder mixture is heated after grinding in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and 1600 ° C and held there for 1 h. Subsequently, this powder mixture is heated in a vacuum to a temperature between 1350 ° C and 1800 ° C, held until 2 h and then cooled to room temperature. This results in a very fine-grained hard material powder with a comparatively high oxygen content and 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 varying 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 final 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 having average particle sizes of> 2 μm in accordance with the invention, the starting powder mixture in the first synthesis step is heated to a temperature of up to 2000 ° C. under reducing or inert atmosphere and held there for up to 3 hours. Subsequently, the powder mixture is heated under vacuum to temperatures above 1600 ° C, preferably between 2000 ° C and 2500 ° C, held there for 5 h and then cooled to room temperature. The desired grain growth takes place especially 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 Hartstoff körner nicht aufgeschmolzen werden und damit die Oberflächenfestigkeit und die Verschleißbeständigkeit der Stähle verbessern. Bester Weg zur Ausführung der ErfindungThe use of coarser hard powder, in particular with a mean grain size of> 5 microns, for example, in the .Beschichtung of steels. This coating is carried out by means of laser insertion. The use of this coarser hard material powder is advantageous in this method, because in the coating, the hard material grains are not melted 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.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several exemplary embodiments.
Beispiel 1example 1
216 g Tiθ2 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 TiO 2 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 about 10 mm) with a mass ratio of 1 5. Die
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 submerged in graphite crucible portions of 30 g. With a heating rate of 50 K / min, the furnace is heated to a temperature of 1500 ° C and then with 20 K min to a temperature of 1600 ° C. During heating, the furnace is flushed with 100 l / h argon. The pressure at the end of the hold time is 8.5 x 10 ~ 2 MPa. At a temperature of 1600 ° C is held for 15 min and the furnace is evacuated during this time. The mixture is then heated with constant heating at a heating rate of 20 K / min to 2000 ° C and held there for 60 min. At the end of the hold time the pressure is 5.5, x 10 ~ 5 MPa. By lowering the graphite crucibles into a cooling chamber, the samples are rapidly cooled to room temperature. The resulting agglomerated hard material powder is comminuted in a disc vibration mill for 60 seconds at 1400 rpm.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung
Figure imgf000015_0001
i entstanden, welches 0,12 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 0,97 m2/g hat. Die mittlere Korngröße beträgt 4,1 μm. Beispiel 2
By this method, an oxygen-containing hard powder of the composition
Figure imgf000015_0001
i, which has 0.12 mass% free carbon and a surface area (BET) of 0.97 m 2 / g. The average particle 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 of TiO 2 and 93 g of activated carbon (14% oxygen content), which corresponds to a molar ratio of 1: 3, are homogenized in a roller mixer. Subsequently, a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter about 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in a furnace with graphite heating elements with stuffed into Graphittiegeln subsets of 20 g. With a heating rate of 50 K / min, the furnace is heated to a temperature of 1600 ° C and held there for 30 min. Throughout the synthesis, the furnace is flowed through with 100 l / h of argon. By lowering the graphite crucibles into a cooling chamber, the samples are rapidly cooled to room temperature. The resulting agglomerated hard material powder is comminuted in a disc vibration mill for 60 seconds at 1400 rpm.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung TiCrj 62^0 37 entstanden, welches 0,07 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 3,0 m2/g hat.By this method, an oxygen-containing hard powder of composition TiCrj 62 ^ 0 37 was formed, which has 0.07 wt .-% free carbon and a surface (BET) of 3.0 m 2 / 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 of TiO 2 and 93 g of activated carbon (14% oxygen content), which corresponds to a molar ratio of 1: 3, are homogenized in a roller mixer. Subsequently, a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter about 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in a furnace with graphite heating elements with stuffed into Graphittiegeln subsets of 20 g. With a heating rate of 50 K / min, the kiln is heated to a temperature of 1500 ° C and then heated at 20 K / min to a temperature of 1600 ° C. During heating, the furnace is flushed with 100 l / h argon. At a temperature of 1600 ° C, the oven is evacuated for 15 minutes. The mixture is then heated with constant heating at a heating rate of 20 K / min to 1800 ° C and held there for 30 min. By lowering the graphite crucibles into a cooling chamber, the samples are rapidly cooled to room temperature.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung TiCn 60^0 30 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 1 o/o = 7,47 μm).By this method, an oxygen-containing hard powder of composition TiCn 60 ^ 0 30 was formed, which has 0.07 wt .-% free carbon and a surface (BET) of 1, 5 m 2 / g. The average particle size is 1.75 μm (d 1 5 9 o / o = 0.24 μm, d 84 1 o / o = 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 of TiO 2 and 177.1 g of tungsten and 45.8 g of graphite, which corresponds to a molar ratio of 1: 3.95 (x = 2, p = 2), are homogenized in a roller mixer. Subsequently, a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter about 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in a furnace with graphite heating elements with stuffed into Graphittiegeln subsets of 20 g. With a heating rate of 20 K / min, the furnace is heated to a temperature of 1800 ° C. During heating, the furnace is flushed with 100 l / h of helium. This temperature is maintained for 120 minutes and then cooled in the cooling chamber, the samples.
Durch dieses Verfahren ist ein sauerstoffhaltiges Hartstoffpulver der Zusammensetzung (Ti.WJCojgOo g entstanden, welches 0,1 Ma.-% freien Kohlenstoff aufweist und eine Oberfläche (BET) von 2,0 m /g hat. Beispiel 5By this method, an oxygen-containing hard powder of the composition (Ti.WJCojgOo g was formed which has 0.1 mass% of free carbon and has a surface area (BET) of 2.0 m / g. Example 5
166,1 g Zrθ2 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 of ZrO2 and 179.2 g of Nb2θs and 104.7 g of carbon black, which corresponds to a molar ratio of 1: 6.45 (x = 4.5, p = 2), are homogenized in a roller mixer. Subsequently, a 15-hour dry grinding in a ball mill in stainless steel containers and with hard metal balls (diameter about 10 mm) with a mass ratio of 1: 5. The temperature treatment is carried out in a furnace with graphite heating elements with stuffed into Graphittiegeln subsets of 20 g. With a heating rate of 50 K / min, the furnace is heated to a temperature of 1700 ° C. During heating, the furnace is flowed through with 100 l / h of hydrogen. This temperature is maintained for 120 minutes and then cooled in the cooling chamber, the samples. Thereafter, the samples are 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 hold time is 6 x 10 " 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. By this method, an oxygen-containing hard material powder of the composition (Zr, Nb) Co ι 83θθ, 15 formed which has 0.09 wt .-% free carbon and a surface (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 Me(CxNyOz) 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
Figure imgf000019_0001
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. A process for the preparation 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 IV., V. and VI. Subgroup of the PSE, or one or more 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. Subgroup 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 Me (C x N y O z ) with x + y + z "1 and z> 0.1 and Me = metals of the IV. or V. Subgroup of PSE or IV. and V. and VI. or the IV. and VI. or the V. and VI. Subgroup of the PSE, or according to the stoichiometric composition
Figure imgf000019_0001
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. 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 at discontinuous heating in the respective stages between 1 min and 5 h, and the powder mixture then or in 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 of claim 1, wherein an inert and / or nitrogen-containing and / or hydrogen-containing and / or carbonaceous and / or another reducing atmosphere is set as the atmosphere or a vacuum during heating and / or during the holding time and / or cooling ,
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 of claim 1 and 2, wherein the powder mixture after grinding first in a reducing atmosphere to a temperature between 1150 ° C and 1600 ° C, where it is held for 1 h and then cooled to room temperature, and then heated this powder mixture 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 of claim 1 and 2, wherein the powder mixture is heated after grinding first in a reducing or inert atmosphere to a temperature of 2000 ° C and held there for 3 h, and then this powder mixture in a vacuum 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 of claim 1, wherein the carbon used is a carbon with a proportion of oxygen in the range of 0.1 to 25 wt .-%.
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, wherein the carbon is a carbon with a proportion of oxygen in the range of 5 to 20 wt .-% is used.
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 of claim 5 and 6, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: x + p is set, wherein R is 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. 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is 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 of claim 5 and 6, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p-0.05) is set, wherein R is an or several metals of the IV., and / or V. subgroup of the PSE or metals of IV. 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is 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 of claim 5 and 6, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a substoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: (x + p-0.15) is set, wherein R is an or several metals of the IV., and / or V. subgroup of the PSE or metals of IV. 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 VI. Subgroup of the PSE or in oxide mixtures is 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 of claim 8, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.95 is set, wherein R is an oxide of a metal of the IV. Subgroup 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 of claim 9, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 2.85 is set, wherein R is an oxide of a metal of the IV. Subgroup 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 of claim 8, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.45 is set, wherein R is an oxide of a metal of the V. subgroup 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 of claim 9, wherein for adjusting a stoichiometric oxygen-containing or a stoichiometric oxygen-containing composition, a molar ratio R x : C = 1: 1 to 1: 3.35 is set, wherein R is an oxide of a metal of the 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 prepared in accordance with claim 1 in stoichiometric or substoichiometric composition in composite materials, for bearings, 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 oxygenated hard materials according to claim 14, in composite materials 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 oxygenated hard materials according to claim 14 with a mean particle size of> 5 microns for coating steels.
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