DE1049107B - Gesinterte Hartmetallegierungen - Google Patents

Description

• Gesinterte Hartmetallegierungen Sinterhartmetalle, die als Hauptbestandteil Karbide von Metallen aus der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems enthalten, haben in der Technik zur Herstellung von Zieh-, Dreh- und Schleifwerkzeugen wachsende Bedeutung erlangt. Bewährt haben sich vor allem Karbide von Wolfram und Titan, und zwar neben den reinen Karbiden auch Mischkristalle aus dem Wolframkarbid WC mit dem Titankarbid Ti C. Als Bindemittel für die spröden Karbidkristalle werden 3 bis 15 % Metalle der Eisengruppe, insbesondere Kobalt, benutzt. Die Sinterhartmetalle für Werkzeuge zur Verarbeitung von kurzspanenden Werkstoffen, also von Guß- und Buntmetallen, bestehen im wesentlichen aus dem Wolframkarbid WC mit Kobaltgehalten von 3 bis 13 °/o. Die Sinterhartmetalle zur Verwendung als Schneidmetalle für die Bearbeitung langspanender Werkstoffe, wie Stahl, enthalten neben Wolframkarbid WC 2 bis 30 ()/o Titankarbid Ti C und 5 bis 130/, Kobalt.
• Obwohl auf die Entwicklung der Hartmetalle große Mühen und Kosten verwandt und tatsächlich auch Werkstoffe mit unerwarteten Eigenschaften erhalten waren, gelang es jetzt, die Verschleißfestigkeit der außergewöhnlich hohen Beanspruchungen ausgesetzten Werkstoffe noch erheblich zu verbessern. Es wurde die überraschende Beobachtung gemacht, daß die Lebensdauer der aus den gesinterten Hartmetallegierungen hergestellten Werkzeuge bedeutend erhöht werden kann, wenn man den Legierungen Berylliumoxyd oder Zirkoniumdioxyd oder beide Oxyde gemeinsam zusetzt.
• Diese Oxyde werden erfindungsgemäß den Hauptbestandteilen der Hartmetallegierungen nur in geringen Mengen, und zwar von 0,01 bis 3 °/o, insbesondere von 0,1 bis 1,50/" zugesetzt. Den Hauptbestandteil bildet wie bisher das Wolframkarbid WC, das bis zu 300/, durch das Titankarbid Ti C ersetzt sein kann. Neben diesem Gehalt an Karbiden weisen die Legierungen in an sich bekannter Weise einen Zusatz der Metalle Eisen, Kobalt und/oder Nickel in Mengen von insgesamt 3 bis 15 °/o, insbesondere von 3 bis 13 °/o Kobalt, auf.
• Die genannten Oxyde kommen vorteilhaft in Verbindung mit einem kleinen Berylliumzusatz zur Anwendung, und zwar beträgt der Berylliumzusatz hierbei nur 0,01 bis 0,10/,.
• Außerdem lassen sich zur Verbesserung der Zähigkeit der Werkstoffe noch Zusätze von Kupfer, Silber und/oder Gold geben, wobei insgesamt nicht mehr als 2 °/o, und zwar vorzugsweise 0,5 bis 1,5 °/o, angewandt werden.
• Die neuen Hartmetalle werden auf den verschiedenen bekannten Anwendungsgebieten der Hartmetalle mit Vorteil benutzt, wobei die Zusammensetzung der Hauptbestandteile in an sich bekannter Weise dem Anwendungszweck angepaßt ist.
• Die Abnutzung hochbeanspruchter Werkzeuge aus den Hartmetallegierungen der Erfindung mit einem geringen Zusatz der genannten hochschmelzenden Oxyde ist beim Gebrauch erheblich geringer als von Werkzeugen aus den entsprechenden bekannten Legierungen ohne diesen Oxydzusatz. Die Werkzeuge aus den neuen Legierungen lassen sich deshalb während einer wesentlich längeren Betriebsdauer verwenden. Diese Überlegenheit wird durch die folgenden Beispiele belegt: 1. Eine Legierung der Zusammensetzung 93,6 % Wolframkarbid WC, 60/, Kobalt und 0,40/, Zirkoniumdioxyd ergibt gegenüber dem zirkoniumoxydfreien Werkstoff im übrigen gleicher Zusammensetzung beim Gebrauch als Drehstahl eine um 70 °/o erhöhte Lebensdauer.
• 2. Eine Legierung der Zusammensetzung 93,750/, Wolframkarbid WC, 6 % Kobalt, 0,05 % Beryllium und 0,20/, Zirkoniumdioxyd zeigt ungefähr die gleichen günstigen Eigenschaften wie die im Beispiel 1 genannte Legierung.
• 3. Eine Legierung der Zusammensetzung 93,60/, Wolframkarbid WC, 60/, Kobalt und 0,40/, Berylliumoxyd ergibt gegenüber der berylliumoxydfreien Legierung im übrigen gleicher Zusammensetzung beim Gebrauch als Drehstahl eine um 50 bis 1000/, höhere Lebensdauer. Auch dieser Legierung können die genannten kleinen Berylliummengen zugesetzt werden.
• Es sind schon Speziallegierungen beschrieben worden, nämlich Legierungen, die zu 39 bis 500/, oder mehr aus einem Karbid eines Elements der IV. Gruppe des Periodischen Systems, also beispielsweise aus Titankarbid oder Zirkonkarbid, bestehen, denen zur Erzielung der notwendigen Feinkörnigkeit die verschiedenartigsten Oxyde zugesetzt wurden. Neben Zirkoniumoxyd werden hierbei zur Lösung der bei den Speziallegierungen auftretenden besonderen Aufgabe die verschiedensten Oxyde genannt, die bei den Legierungen der vorliegenden Erfindung keine Wirkung ergeben, und auch Oxyde, die sogar eine verschlechternde Wirkung ausüben-würden.
• Ferner sind schon Sonderlegierungen beschrieben, die abweichend von den üblichen Sinterhartmetallen eine zwischen 1500 und 2000°C schmelzende Zusatzlegierung eines hochschmelzenden Metalls der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems mit mindestens einem Metall der Eisengruppe in einer Menge bis zu 300/, enthalten sollen. Bei dem Zusatz der genannten Legierungen tritt nun die Schwierigkeit auf, daB bei den dann erforderlichen Sinterungstemperaturen bereits ein starkes Kornwachstum des Karbidbestandteils zu beobachten ist. Um diese Schwierigkeit bei den genannten Sonderlegierungen zu beheben, hat man bereits einen Zusatz von Oxyden vorgeschlagen, und zwar neben Zirkoniumoxyd von Oxyden, die für die Aufgabe der vorliegenden Erfindung teils unwirksam, teils sogar nachteilig sind, indem sie die Standfestigkeit herabsetzen.
• Es ist gegenüber diesem Stand der Technik sehr überraschend, daB gerade das Berylliumoxyd und das Zirkoniumoxyd die technisch wichtigsten Sinterhartmetalle, also Legierungen der gebräuchlichen, bewährten Zusammensetzungen mit Wolframkarbid als Hauptbestandteil in ihrer entscheidenden Eigenschaft, nämlich der Standfestigkeit und damit der Lebensdauer bedeutend verbessern.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gesinterte Hartmetallegierungen, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus 0,01 bis 3 °/o, insbesondere 0,1 bis 1,5 % Berylliumoxyd und/oder Zirkoniumdioxyd, 3 bis 15 % Metalle der Eisengruppe, insbesondere 3 bis 13 % Kobalt, Rest Wolframkarbid WC, das bis zu 30 % durch das Titankarbid Ti C ersetzt sein kann.
2. 2. Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB sie einen Zusatz von 0,01 bis 0,1 % Beryllium enthalten.
3. 3. Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB sie noch eines oder mehrere der Metalle Kupfer, Silber und Gold in Mengen insgesamt bis zu 2 % enthalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 622 522; österreichische Patentschrift Nr. 145 807; schweizerische Patentschriften Nr. 159 719, 162 517; USA.-Patentschrift Nr. 1822 720.