DE1041851B - Verfahren zum Herstellen von Sinterkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern, die aus reinen Oxyden oder aus einem Gemisch oxydischer, karbidischer und/oder metallischer Ausgangsstoffe bestehen, wobei ein Teil des karbidischen und/oder metallischen Anteiles durch Boride und/oder Nitride ersetzt sein kann.
• In dem Bestreben, die Fertigungstechnik und insbesondere die Zerspanungstechnik im Hinblick auf die Anwendung höherer Schnittgeschwindigkeiten weiter zu entwickeln, wird in letzter Zeit oxydkeramischen Stoffen als Schneidwerkstoff besondere Beachtung geschenkt. Es sind auch schon mehrere oxvdkeramische Werkstoffe unterschiedlicher Zusammensetzung bekannt, die sich besonders gut für Zerspanungszwecke eignen. So sind beispielsweise Werkstoffe bekannt, die aus reinen Oxyden bestehen. Es wurde auch schon vorgeschlagen, der oxydischen Grundkomponente zur Erhöhung der Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit und zur Verringerung der Porosität metallische Zusätze beizugeben, wobei diesen Zusätzen die Funktion eines Bindemittels zwischen den harten Oxvdteilchen zukommt. Es wird auch angenommen, daß die :--Ietallzusätze die Bildsamkeit der Oxyde verbessern. Als oxydische Grundkomponente wird meist Aluminiumoxyd hoher Reinheit und geeigneter Kornbeschaffenheit verwendet, welches unter Umständen einem vorhergehenden Glühprozeß unterworfen wird, um die geeignete Kristallmodifikation des Oxydes zu erhalten.
• Als metallische Zusätze werden insbesondere Metalle der Eisengruppe in Mengen verwendet, die nicht wesentlich über 30 Gewichtsprozent hinausgehen. Es können aber auch andere Metalle als Zusatz bzw. als Bindemittel benutzt werden, so z. B. hochschmelzende 3.lealle wie Wolfram oder Molybdän. Weiterhin ist es bekannt, auch andere Oxyde als Aluminiumoxyd als hartes Grundmaterial zu verwenden oder auch harte Oxydgemische, wie z. B. Aluminiumoxy d-Titanoxyd. Schließlich hat man auch schon versucht, einen Teil der oxydischen Grundkomponente durch ein Karbid bzw. ein Gemisch von Karbiden von Schwermetallen der IV., V. und VI. Gruppe des Periodischen Systems zu ersetzen. Es werden nach dem neuesten Stand der Technik beispielsweise Schneidwerkstoffe hergestellt, deren harter Bestandteil aus einem Gemisch von Aluminiumoxyd-Molybdänkarbid oder Aluminiumoxyd-Titankarbid besteht. Zu diesen harten Grundbestandteilen können als Bindemittel metallische Zusätze, wie bei der reinen Oxydkeramik, verwendet werden.
• Bei der Herstellung der bekannten Oxyd- oder Oxyd-Karbid-Keramiken mit oder ohne metallischen Zusätzen werden die in der Pulvermetallurgie üblichen Verfahrenswege beschritten. Störend wird aber empfunden, daß eine wirtschaftliche Sinterung der Formliege ohne 1@Tacharbeit der Sinterkörper nicht möglich ist. Es wird teilweise als zweckmäßig erachtet, die Sinterung in freier Atmosphäre durchzuführen, was allerdings die Verwendung einer Ofenanlage, die eine Wärmebehandlung bei 1700 bis 1850° C an Luft elaubt, bedingt. In Ermangelung derartiger, geeigneter Ofenanlagen für die technische Großfertigung ist e5 meist notwendig, die Sinterun g in einem Kohlerohr-Kurzschlußofen vorzunehmen. Bei der Sinterung von Preßlingen aus Oxyd-Karbid-Gemischen wirkt sich wohl die in diesem Ofen vorhandene kohlende Atmosphäre günstig aus, da sie eine Entkohlung und einen eventuellen Zerfall der Karbide verhindert. Alle bisher beschrittenen Wege bei der Sinterung von Oxydkeramiken konnten aber nicht verhindern, daß die Formlinge während der Sinterung sich verziehen bzw. verwerfen und daß teilweise ein Abblättern der Randschichten erfolgt. Es kann angenommen werden, daß das Abblättern der Randschichten auf eine Reaktion der Atmosphäre mit dem Sinterling zurückzuführen ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Dampfdruck einer Komponente im Sinterling so hoch wird, daß ein Abblättern der Randschichten eintritt. Diese Umstände führten dazu, daß die Sinterkörper durch einen umständlichen und teueren Schleifprozeß bearbeitet werden müssen. Um diesen Mangel zu beseitigen, wurde auch schon vorgeschlagen, die Sinterung unter Druck durchzuführen. Obwohl teilweise dadurch brauchbare Erfolge zu verzeichnen sind, kann aus wirtschaftlichen Gründen, beispielsweise bei der Herstellung von Schneidplatten, die teuere Drucksinterung nicht zur Anwendung kommen.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, da1 es möglich ist, diese Nachteile zu beseitigen, wenn die aus den Ausgangspulvern hergestellten Formlinge in eine Schutzschicht aus hochschmelzenden Oxyden, beispiels-,veise Aluminiumoxyd, eingebettet werden. Die Einbettung der Formlinge kann dabei durch allseitige Umhüllung mit dem oxydischen Schutzpulver erfolgen, es ist aber auch möglich, die Formlinge in das Schutzpulver einzupressen. Es hat sich weiter gezeigt, daß es zweckmäßig ist, bei der Sinterung ein Schutzgas zu verwenden. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Sinterlinge aus einem Oxyd-Karbid-Gemisch bestehen. Bei derartigen Sinterlingen würde auch trotz Einbettung in eine oxydische Schutzmasse eine Entkohlung der Karbidkomponente unvermeidbar sein. Es ist daher erfindungsgemäß notwendig, die Sinterung in einer indifferenten oder schwach reduzierenden Atmosphäre vorzunehmen. Versuche haben ergeben. daß sich zu diesem Zweck besonders vorteilhaft Stickstoff oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemische verwenden lassen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist an sich allgemein bei der Sinterung von Oxydkeramiken bzw. Oxyd-Karbid-Keramiken mit oder ohne metallischen Zusätzen anwendbar. Besonders vorteilhaft wirkt es sich aus bei Körpern, die zu 1 bis 80'% aus Aluminiumoxvd bestehen und bei denen der Rest Karbide mit metallischen Eigenschaften einzeln oder gemischt darstellt, wobei gegebenenfalls den harten Grundkomponenten bis zu 10°/o Metalle als Bindemittel zugegeben sein können.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern, die aus reinen Oxvden oder aus einem Gemisch oxydischer, karbidischer und/oder metallischer Ausgangsstoffe bestehen, wobei ein Teil des karbidischen und/oder metallischen Anteiles durch Boride und/oder Nitride ersetzt sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge während der Sinterung in ein Pulver aus hochachmelzeiiden Oxyden, beispielsweise Aluminiumoxydpulver, eingebettet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung in einer neutralen bzw. reduzierenden Atmosphäre, vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphäre, vorgenommen wird.
3. 3. Anwendung der Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 zum Herstellen von Sinterlegierungen, die 1 bis 801/o Al. 03 und als Rest Karbide mit metallischen Eigenschaften einzeln oder gemischt sowie gegebenenfalls bis zu 10% Metalle enthalten.