DE1072182B

DE1072182B - Verfahren zur Herstellung keramischer Verbundwerkstoffe

Info

Publication number: DE1072182B
Application number: DENDAT1072182D
Authority: DE
Inventors: Eisenach Dr.-Inig. Curt Agte (Thur.), Rudolf Kohlermann, Immelborn (Thur.), und Walter Dübel, Roßdorf (Rhön)
Original assignee: VEB Hartmetallwerk Im'meib'orn, Imirmel'born (Thur.)
Publication date: 1959-12-24

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

kl. 80 b 8/18

INTERNAT KL

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1072182

V 14636 IVc/80 b

ANMELDETAG. 2 J U L I 1 9 5 8

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT 24 DEZEMBER 1959

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Verbundwerkstoffen, bestehend aus einem Gemisch aus 40 bis 90% Al₂O₃, Rest ein oder mehrere Metallkarbide wobei der karbidische Anteil ganz odti /um Teil durch Boride und/oder Nitride ersetzt sein kann insbesondere zur Bestückung von Zerspanungswerkzeugen Die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Verbundwerkstoffe zeichnen sich insbesondere durch eine relativ hohe Biegtbruchfestigkeit gute Wärmeleitfähigkeit und gute Temperaturwechselfestigkeit aus

In neuerer Zeit kommt den keramischen Verbund werkstoffen in dem Bestreben insbesondere die Zer spanungstechnik im Hinblick auf die Anwendung höherer Schnittgeschwindigkeiten und die Erreichung großerei Stand/eiten weiter zu entwickeln, größere Bedeutung 7U Es ist auch schon eine Reihe von keramischen Werk/eugstoffm unterschiedliche Zusamme nset/ung bekannt die sich fur 7erspanungs /wecke eignen So sind beispielsweise keramische Werk7eugstoffe bekanntgeworden, die ganz oder zu 85°/o und mehr aus Aluminiumoxyd als Grunelkompo nente bestehen und als weitere Komponente oxydische und/oder sihkatischt /usatze enthalten, wobei die oxydischen und/odei silikattschen Zusätze Mischoxyde bzw eine Glasphase, die die Al₂O₃-Korner vei kittet, bilden Es sind oxydische Zusat/e bekannt die mit eiern Grundoxyd Mischoxyde bilden, wie beispielsv,eise Ci₂O^ welches in Verbindung mit Al₂O₃ »Sinterrubin« ergibt Weiter ist bekannt, der Grund komponente Al₂O, Magmsiumfluond /uzuset/en, welches bei der Sinterung ebenfalls eine Glasphase blickt Es wurde auch schon ν01 geschlagen der oxydischen GrundkoniponeiiU /ui Erhöhung der Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit und /ur Verringt rung dei Porosität metallische /usat/e bti/ugtben, wobei diesen Zusätzen die Funktion eines Bindemittels zwischen den hatte η Oxvdteilchen /ukonimcn soll

Diese Alt von keramischen Verbundwerkstoffen ist im angelsächsischen Sprachgebi auch unter der Be /eichnung »Cermets« bekanntgeworden Nachteilig an diesen Ve ι bundwirk stoffen ist daß sie als Werkzeugstoff nur unter solchen Zerspanungsbedingungen im besonderen Sehnittgcschvvindigkeittn eingesetzt werden können wie sie bei den modernen Sinterhart metallsorten üblich sind da die dutch den Metallzu satz verbesserte Zähigkeit mit einer Verringerung der Verschleißfestigkeit gemessen an den Eigenschaften dei reinen keiamischen Weikstoffe -verbunden ist Um diesen Nachteil /u beseitigen wurde auch schon voi geschlagen dei aus Al₂O₁ bestehenden oxydischen Gi undkomponente Metallkarbide von Metallen der 4, 5 und 6 Gruppe des Peuodischen Systems einzeln odei gemischt /u/ugeben und /wat im allgemeinen in Verfahren zur Herstellung
keramischer Verbundwerkstoffe

Anmelder·

VEB Hartmetallwerk Immelborn,
Immelborn (Thur.)

Dr -Ing Curt Agte Eisenach (Thur ),
Rudolf Kohlermann, Immelborn (Thur
und Walter Dübel Roßdorf (Rhön),
sind als Erfinder genannt worden

Mengen die gewichtsmaßig 50%> und volumenmaßig

25°/o nicht wesentlich überschreiten Ein weiterer Vorschlag geht dahin den Karbidanteil durch andere halle Verbindungen wie Be>nde und/oder Nitride ganz odei teilweise /u ersetzen Derartige keramische Verbundwerkstoffe haben sich schon gut als Werk-

Zeugstoff in der Zerspanungsindustrie beim prak tischen Ge hi auch bewahrt, insbesondere deshalb weil sie gegenüber den reinen keramischen Werkzeugstoffen eineiseits und den Ceimets andererseits eine bessere Verschleißfestigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung

dei Zähigkeit \eibunden mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit aufweist Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen dei oxvdischen Giundkomponente ein Gemisch aus Metallkaibiden und Metallen /u/usetzen, um die Eigenschaften keramischei Verbundwerkstoffe

/u verbessern Allen bishei bekanntgewordenen keramischen Verbundwerkstoffen ist aber gemeinsam nachteilig daß die Zähigkeit b/w Biegebruchfestig keit relatn gering ist was insbesondere bei der Ver Wendung deraitigir Verbundwerkstoffe als Werkzeug

stoffe in der Zerspanungsindustrie störend empfunden wird Auf Grund dei relativ geringen Zähigkeit ist es nicht möglich die hohe Verschleißfestigkeit der kera mischen Verbundwerkstoffe in größerem Umfang der Technik nut/bai /u machen

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zähigkeit bzw Biegebruchfestigkcit \ou keramischen Verbundwerkstoffen ohne nachteilige Beeinflussung der Verschleiß festigkeit /u verbessern Es wurde überraschenderweise gefunden daß es möglich ist, die Aufgabe zu

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losen, wenn bei der Herstellung eines keramischen Verbundwerkstoffes, bestehend aus einem Gemisch aus 40 bis 9O°/o Al₂O₃, Rest em oder mehrere Metallkai bide, wobei der karbidische Aateil ganz oder zum Teil duich Boride und/oder Nitiide ersetzt sein kann, em Vei fahren zur Anwendung kommt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß im Pulvergemisch em Teil, vorzugsweise 1 bis 35% des karbidischen, bondischen und/oder nitridischen Anteiles durch ein oder mehreie bei den erfoidei liehen bzw angewandten Smtei temperaturen karbidbildende Metalle mit Schmelzpunkten, die über dem Schmelzpunkt VOnAl₂O₃ liegen, ersetzt wird und daß dieser Metallanteil im Verbund korper zumindest teilweise in Karbidform übergeführt wird Es liegt natürlich auch im Sinne der Erfindung den Metallanteil ganz oder teilweise in Oxydform, beispielsweise als MoO,, oder TiO₂, m das Ausgangspulveigemisch einzubringen

Es hat sich gezeigt daß es möglich ist, eine Karburierung des Metalianteiles im Formling schon dadurch zu erreichen wenn die Smteiung des Formlinge in einer kohlenden Gasatmosphare vorgenommen wird Zum Zwecke einer besseren Steuerung des Karburierungseffektes wahrend der Sinterung besteht ein weiterer Frfindungsgedanke dann, daß dem Pulver gemisch in feinstveiteilter Form Kohlenstoff züge geben wird, und zwar in solchen Mengen, daß der Metallanteil wahrend der Sinterung ganz oder teilweise in Karbidform ubergefuhrt wird

Es scheint sicher zu sein, daß die verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemaßen keiamischen Veibundstoffe darauf zurückgeführt werden können, daß die wahrend der Sinterung stattfindende Karbuneiung des Metallanteiles, wobei das Karbid ge wissermaßen im statu nascendi entsteht, die Oberflachenreaktionen zwischen den oxydischen und karbidischen Hartetragern begünstigt, wodurch eine kata lytische Wirkung auf den Sintervorgang nicht ausge schlossen erscheint

Die nach der Erfindung hergestellten keramischen Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch eine erhöhte Biegefestigkeit und eine sehr gute Verschleißfestigkeit, verbunden mit einer guten Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechsel festigkeit aus

Claims

Patentansprüche

1 Vei fahren zur Herstellung keramischer Vei bundwerkstoffe insbesondere zur Bestückung von

ίο Zerspanungswerkzeugen, die aus einem Gemisch aus 40 bis 90°/» Al₂O₃, Rest ein oder mehrere Metallkarbide bestehen, wobei der karbidische An teil ganz oder zum Teil durch Boride und/oder Nitride ersetzt sein kann dadurch gekennzeichnet, daß im Pulvergemisch em Teil, vorzugsweise 1 bis 35°/o des karbidischen, bondischen und/oder mtridischen Anteiles durch ein oder mehrere bei den erforderlichen bzw angewandten Sintertempelatuien karbidbildende Metalle mit Schmelzpunkten, die über dem Schmelzpunkt von Al₂O₃ liegen, ersetzt wird und daß dieser Metallanteil wahrend der Sinterung im Formling zumindest teilweise in Karbidform ubergefuhrt wird
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Formlinge in einer kohlenden Atmosphäre unter Wasserstoffschutz gas vorgenommen wird
3 Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulvergemisch Kohlenstoff zugegeben wird, und zwar in solchen Mengen, daß der Metallanteil wahrend der Sinterung im Formling ganz oder teilweise in Karbidform ubergefuhrt wird
4 Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet daß der Metallanteil in Form von Metalloxyden dem Pulvergemisch zugegeben wird

In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr 890 921