CH156813A - Hartmetall. - Google Patents

Description

  Bartmetall. -    Die Erfindung betrifft ein Hartmetall aus  mindestens     einem    Karbid und einem Hilfs  metall, sowie ein Verfahren zu dessen Her  stellung. Gemäss der Erfindung enthält das  Hartmetall über 50ö     Titankarbid.    Das  Hilfsmetall, in das das     Titankarbid    eingebet  tet sein oder das auch auf andere Weise als  Bindemittel für das     Titankarbid    dienen kann,  kann aus einem einzelnen oder mehreren Me  tallen oder aus deren Legierungen oder Mi  schungen bestehen.  



       Titankarbid    hat gegenüber den zur Her  stellung von Hartmetallen schon bekannten       Schwermetallkarbiden    wie zum Beispiel       Wolframkarbid    ganz erhebliche Vorzüge.  Einesteils ist die Gewichtseinheit wesent  licher billiger, andernteils hat es erheblich  geringeres spezifisches Gewicht. Da in der  Anwendung für Werkzeuge usw. nicht das  Gewicht der verwendeten Menge, sondern das  Volumen ausschlaggebend ist, vermindert  sich deren     Preis    dadurch noch weiter.

   Die    Härte des     Titankarbides    steht hinter der  jenigen des     Wolframkarbides    nicht zurück,  es ist vielmehr möglich, bei gleichem prozen  tualen Gehalt an     Hilfsmetall    eine grössere  Härte des fertigen Körpers zu erzielen als  die Härte eines entsprechenden     wolEram-          karbidhaltigen    Körpers.  



  Das     Titankarbid    hat die Fähigkeit, in  Legierung mit einer ganzen Reihe von Me  tallen     ausserordentlich    homogene, mechanisch  widerstandsfähige Körper zu bilden. Als  solche Metalle kommen in erster Linie die  Metalle der Eisengruppe und unter ihnen       insbesondere    Kobalt in Betracht; es können.  auch Legierungen oder     Mischungen    von Ko  balt und Eisen verwendet werden. Ferner ist  auch Nickel für sich allein oder in Verbin  dung mit andern Metallen verwendbar. Es  können jedoch auch andere Legierungen, die  mindestens ein Metall der Eisengruppe ent  halten, zum Beispiel Legierungen von Kobalt,  Chrom und Wolfram mit oder ohne Kohlen           stoffzusatz    vorteilhaft verwendet werden.

    Das Hartmetall gemäss der Erfindung kann  ausser     Titankarbid    noch andere Karbide ent  halten. Es darf sich dabei jedoch immer nur  um einen verhältnismässig kleinen Bruchteil  der ganzen     Karbidmasse    handeln, wenn man  nicht die guten Eigenschaften, die durch     ;lie     Verwendung des     Titankarbides    erzielt wer  den, zu stark beeinträchtigen     will.    Zusätze  von beispielsweise 10 bis 20%     Wolframkar-          bid,        Molybdänkarbid    oder     Tantalkarbid    sind  ohne weiteres zulässig.  



  Um die hervorragenden Eigenschaften des       Titankarbides    auszuwerten, ist es zweck  mässig,     Titankarbid    in Mengen von über zwei  Dritteln der ganzen Masse des     Hartmetalles     zu verwenden. Besonders gute Eigenschaften  weisen beispielsweise solche Körper auf, die  85 %     Titankarbid    enthalten. Es ist aber     mög-          lieh,    den     Karbidgehalt    noch darüber hinaus  zu steigern, beispielsweise bis zu 95 %.

   Mit  wachsendem     Karbidgehalt    steigt im allgemei  nen die Härte des fertigen Körpers, jedoch  wird es mit wachsendem     Karbidgehalt    immer  schwieriger, eine feste Bindung der Karbid  masse zu erzielen. Je höher der     Karbidgehalt     ist, desto höher muss die zur Verfestigung  des fertigen Körpers erforderliche Tempera  tur gesteigert werden. Man kommt dabei un  ter Umständen bis über 2000  .

   Die Schwie  rigkeiten sind zum Teil darin begründet, dass  das     Titankarbid    wegen seines relativ gerin  gen spezifischen     Gewichtes    und des daraus  sich ergebenden grösseren     Volumens    und der  grösseren Gesamtoberfläche der gleichen Ge  wichtsmenge Pulver eine relativ grössere  Menge Hilfsmetall zur Ausfüllung der Zwi  schenräume     zwischen    den     Karbidteilehen    er  fordert als andere, schwerere Karbide. Es hat  sich aber gezeigt, dass man über diese Schwie  rigkeiten durch die Wahl entsprechend hoher       Verfestigungstemperaturen    gut hinwegkom  men kann.  



  Zur Herstellung des     Hartmetalles    gemäss  der Erfindung hat sich insbesondere ein sol  ches Verfahren als geeignet erwiesen, bei dem  aus einem mindestens     Titankarbid    enthalten-    den Pulver ein     Pressling    geformt und durch  Erhitzen in Gegenwart des     Hilfsmetalles     gleichmässig verfestigt wird.  



  Man kann in einfachster Weise zum Bei  spiel so vorgehen, dass man     Titankarbid    pul  verisiert-und mit der zur Bindung erforder  lichen Menge eines Pulvers von Kobalt oder  Eisen oder einer Mischung von Kobalt  und Eisen innig vermengt, diese pulverige  Masse alsdann in die Form presst, die der fer  tige Körper erhalten soll, und den     Pressling     auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass eine  genügende Verfestigung     eintritt.    Im allge  meinen ist dazu erforderlich, dass die Tempe  ratur bis erheblich über den Schmelzpunkt  des     Hilfsmetalles    erhöht wird.

   Bei Verwen  dung von Kobalt, Eisen oder ähnlichen Me  tallen in einer Menge von beispielsweise etwa       20%,    wird man auf Temperaturen von etwa  1900   oder noch mehr gehen müssen. Hierbei  besteht nun die Gefahr, dass das     Titankarbid     mit andern Stoffen, mit denen es in Berüh  rung kommt, zum Beispiel     mit    dem Sauer  stoff oder Stickstoff der Atmosphäre, in Re  aktion tritt. Dadurch würde die     Eigenschaft     des fertigen Körpers unter Umständen erheb  lich beeinträchtigt. Es ist deshalb zweck  mässig, bei der Erhitzung vor allem Sauer  stoff und Stickstoff fernzuhalten. Man wird  die Erhitzung deshalb zum Beispiel in einer  Wasserstoffatmosphäre oder in einer andern  indifferenten Atmosphäre oder auch im Va  kuum vornehmen.

   Es kommt dabei darauf an,  auch geringe Spuren von Sauerstoff oder  Stickstoff fernzuhalten, weil sonst ein Ab  binden der Masse durch das Hilfsmetall über  haupt nicht mehr in befriedigendem Masse er  zielbar wäre, da sich die einzelnen     Karbid-          teileben    mit Oxyd- oder     Nitridschichten    über  ziehen     würden,    die einen Kontakt zwischen  dem Karbid und dem Hilfsmetall verhindern.  



  Statt die     Presslinge    sofort in ihre end  gültige Form zu bringen und durch Erhitzen  fertig zu machen, kann man auch so vor  gehen, dass man Körper herstellt, die man zu  nächst nur auf eine geringere Temperatur er  hitzt,     beispielsweise    bis dicht unterhalb des      Schmelzpunktes des     Itilfsmetalles    oder nur  wenig darüber. Diese Körper sind dann zu  nächst noch verhältnismässig leicht     bearbeit-          bar.    Man kann sie durch Schneiden oder  dergleichen in die gewünschte Form bringen       und    dann die so erhaltenen Körper durch Er  hitzen auf die höheren     Verfestigungstempera-          turen    fertig machen.  



  Man kann ferner das als Ausgangsstoff  dienende, mindestens     Titankarbid    enthal  tende Pulver derart erhalten, dass eine chemi  sche Verbindung des     Hilfsmetalles,    die sich  zum Beispiel in Pulverform oder in einer     Lö-          suno;    befindet, mit dem     Karbidpulver    ver  mengt und durch Erhitzung in einer redu  zierenden Atmosphäre in metallisches Hilfs  metall von besonders feiner Verteilung     über-          g@führt    wird. Die die Hauptmasse des Hart  metalles bildenden     Karbidpartikel    bleiben  dabei chemisch unverändert.

   Der Vorteil die  ser Verfahrensform besteht darin, dass man  ausser der bei der Zerstörung der -chemischen  Verbindung des     Hilfsmetalles    erzielten be  sonders feinen Verteilung des metallischen       Hilfsmetallee    durch weiteres Erhitzen des  Gemenges eine besonders innige Bindung des       Hilfsmetalles    an die     Karbidpartikel    erhält.  Man kann beispielsweise von den Oxyden  oder     Oxalaten    der Hilfsmetalle ausgehen und       reit    möglichst reinem Wasserstoff bei relativ  niedrigen Temperaturen, zum Beispiel bei be  ginnender Rotglut, reduzieren und dann erst  die weitere Erhitzung vornehmen, bei der  dann zweckmässig Sauerstoff und Stickstoff  fernzuhalten sind.  



  Das Herstellungsverfahren kann auch     in     der Weise ausgeführt werden, dass der ge  formte     Pressling    zu einem porösen Körper       vorgesintert    und mindestens die Hauptmenge  des     Hilfsmetalles    durch Einsaugen unter Er  hitzung in ihn eingeführt wird. Man geht da  bei folgendermassen vor: Die     Presslinge    wer  den aus     Titankarbidpulver    ohne oder     mit    nur  geringem Zusatz von Hilfsmetall hergestellt  und bei hoher Temperatur zu porösen Kör  pern gesintert.

   Die     Sinterkörper    werden dann  mit der in sie noch einzuführenden Menge    des     Hilfsmetalles    in Berührung gebracht und  bis zur endgültigen     Verfestigungstemperatur     erhitzt. Man kann beispielsweise das Hilfs  metall in Gestalt eines festen, zusammenhän  genden Körpers auf den     vorgesinterten        Titan-          karbidkörper    auflegen und dann das Ganze  im Vakuum erhitzen. Der     Hilfsmetallkörper     wird von dem     vorgesinterten        Titankarbid-          körper    aufgesaugt und gleichmässig verteilt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Hartmetall aus mindestens einem Karbid und einem Hilfsmetall, dadurch gekennzeich net, dass es über<B>50%</B> Titankarbid enthält. UNTERANSPRtrCHE 1. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an Titankarbid über zwei Drittel beträgt. 2. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an Titankarbid .85 % beträgt. 3. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Hilfs metall ein Metall der Eisengruppe ver wendet ist.

   Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Hilfs metall eine mindestens ein Metall der Eisengruppe enthaltende Legierung ver wendet ist. 5. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Hilfs metall eine Mischung von Metallen der Eisengruppe verwendet ist. 6. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Flilfs- metall Nickel verwendet ist. 7. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Hilfs metall Kobalt verwendet ist. B. Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es ausser Titankarbid mindestens ein anderes Kar bid enthält. 9.

   Hartmetall nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es ausser Titankarbid mindestens ein anderes Kar- bid in einer ilfenge von 10 bis 20% ent hält. PATENTANSPRUCH 1I Verfahren zur Herstellung eines Hart. metalles nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass aus einem mindestens Titankarbid enthaltenden Pulver ein Press- ling geformt und durch Erhitzen in Gegen wart des Hilfsmetalles gleichmässig verfestigt wird. UNTERANSPRÜCHE: 10.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass das minde stens Titankarbid enthaltende Pulver derart erhalten wird, dass eine chemische Verbindung des Hilfsmetalles mit dem Karbidpulver vermengt und durch Er hitzung in einer reduzierenden Atmo- Sphäre in metallisches Hilfsmetall von besonders feiner Verteilung übergeführt wird. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der geformte Pressling zu einem porösen Körper vor gesintert und mindestens die Haupt menge des Hilfsmetalles durch Einsaugen unter Erhitzung in ihn eingeführt wird. 12. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Ver schmelzung des Hilfsmetalles mit dem Karbid zu einer gleichmässigen Masse durch Erhitzung in einer Sauerstoff- und stickstoffreien Atmosphäre bis oberhalb des Schmelzpunktes des Hilfsmetalles er folgt.