Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung
einer quaternären Wolframlegierung, die vor allem bei der Herstellung von Schwungmassen
und Schaltelementen Anwendung findet. Bei Legierungen dieser Art wird neben hoher
Dichte gute Duktilität und günstiges Dehnungsverhalten angestrebt. Die Entwicklung
zeigt, daß beispielsweise mit Legierungen auf der Grundlage von W-Ni-Cu kaum Dichten
über 15 g/cma zu erreichen sind und eine Bearbeitung bei Raumtemperatur nicht erfolgen
kann.The invention relates to a method for powder metallurgical production
a quaternary tungsten alloy, which is mainly used in the manufacture of flywheels
and switching elements is used. In alloys of this type, in addition to higher
Striving for density, good ductility and favorable elongation behavior. The development
shows that, for example, with alloys based on W-Ni-Cu hardly any densities
over 15 g / cma can be achieved and processing at room temperature is not possible
can.
Dagegen ist es mit Vierstoffsystemen gelungen, die Dichte, die Duktilität
und das Dehnungsverhalten solcher Legierungen zu verbessern. Mit einer W-Ni-Fe-Mo-Legierung
wurde z. B. eine Dichte von 17,5 ± 01 g/cm3 und eine Dehnung von 5 bis 7% erreicht.
Die bessere Bearbeitbarkeit einer W-Ni-Cu-Mo-Legierung läßt sich durch die Korngröße
des Wolframs und durch ein entsprechendes Verhältnis des Ni-Cu-Anteils einstellen.
Gleiches gilt bei einer W-Ni-Cu-Ag-Legierung vom Ag-Anteil. Untersuchungen an Drei-
und Vierstoffsystemen, z. B. W-Ni-Fe-und W-Cr-Ni-Fe-Legierungen, haben im Hinblick
auf das Dehnungsverhalten der Legierung zu der Erkenntnis geführt, daß dieses in
erheblichem Maß von der Geschwindigkeit beeinflußt wird, mit welcher die Legierung
von der Sintertemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt wird.In contrast, four-component systems have succeeded in increasing the density and ductility
and to improve the elongation behavior of such alloys. With a W-Ni-Fe-Mo alloy
was z. B. achieved a density of 17.5 ± 01 g / cm3 and an elongation of 5 to 7%.
The better machinability of a W-Ni-Cu-Mo alloy can be determined by the grain size
of the tungsten and set by a corresponding ratio of the Ni-Cu content.
The same applies to a W-Ni-Cu-Ag alloy from the Ag content. Investigations on three
and four-component systems, e.g. B. W-Ni-Fe and W-Cr-Ni-Fe alloys, have in view
on the elongation behavior of the alloy led to the knowledge that this in
is affected to a significant extent by the rate at which the alloy
is cooled from the sintering temperature to room temperature.
So ergab langsame Abkühlung eine beträchtlich höhere Dehnungsfähigkeit
als ein Temperatursturz. Einer durchschnittlichen Dehnung von 1% stehen nur in Ausnahmefällen
Dehnungswerte bis etwa 20% gegenüber.Slow cooling resulted in considerably higher extensibility
than a drop in temperature. An average elongation of 1% is only available in exceptional cases
Elongation values up to about 20% compared to.
Die mechanischen Eigenschaften der bekannten Wolframlegierungen, insbesondere
deren Dehnung, befriedigen noch nicht.The mechanical properties of the known tungsten alloys, in particular
their stretching is not yet satisfactory.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
pulvermetallurgischen Herstellung einer quaternären Wolframlegierung mit insbesondere
verbesserter Bruchdehnung zu entwickeln, wobei Wolframoxide mit Nitraten oder Sulfaten
des Nickels, Kupfers und Eisens angetränkt, in Wasserstoffatmosphäre reduziert,
zu Formkörpern verpreßt und diese in reduzierender Atmosphäre gesintert werden.
Erfindungsgemäß werden die Formkörper beim Sintern während 1 bis 2 Stunden auf 1350
bis 1500° C aufgeheizt, während 1 bis 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten und
anschließend mit 400° C/min abgekühlt. Im Endprodukt liegen die Legierungsanteile
in folgender Verteilung vor: 90 bis ; 96% Wolfram, 2 bis 6% Nickel, 0,8 bis 4% Kupfer
und 1 bis 4% Eisen. Die hohe Qualität der Legierung kommt in einer hohen Dichte
- 17,5 bis 17,8 g/cm3 - und in einer hohen Dehnungsfähigkeit - bis zu 30% - zum
Ausdruck.The invention is therefore based on the object of providing a method for
powder metallurgical production of a quaternary tungsten alloy with in particular
to develop improved elongation at break, tungsten oxides with nitrates or sulfates
of nickel, copper and iron soaked, reduced in a hydrogen atmosphere,
pressed into shaped bodies and these are sintered in a reducing atmosphere.
According to the invention, the moldings are sintered to 1350 for 1 to 2 hours
heated to 1500 ° C, kept at this temperature for 1 to 2 hours and
then cooled at 400 ° C./min. The alloy components are in the end product
in the following distribution: 90 to; 96% tungsten, 2 to 6% nickel, 0.8 to 4% copper
and 1 to 4% iron. The high quality of the alloy comes in a high density
- 17.5 to 17.8 g / cm3 - and in a high elasticity - up to 30% - for
Expression.
An einem Ausführungsbeispiel soll der Gegenstand der Erfindung näher
erläutert werden.The subject matter of the invention is to be described in more detail using an exemplary embodiment
explained.
Wolframsäure wird mit einer aus Nickelnitrat, Kupfernitrat und Eisennitrat
bestehenden Metallsalz-Lösung angetränkt, gut gemischt, getrocknet und der Rückstand
zu Pulver vermahlen. Das Pulver wird in bekannter Weise reduziert, wobei das Kupfer
als Katalysator wirkt und die vollständige Reduktion der pulverförmigen Mischung
ermöglicht, ohne daß sie zusammensintert. Das reduzierte Pulver wird zu Formkörpern
verpreßt und anschließend im Wasserstoffstrom gesintert. Die Wärmebehandlung erfolgt
in einem Durchstoßofen, wobei die Formkörper in 90 Minuten von Raumtemperatur auf
1440° C aufgeheizt, 60 Minuten auf dieser Temperatur gehalten und in 5 Minuten auf
Handwärme wieder abgekühlt werden. Der Legierungsmechanismus läßt sich so deuten,
daß, bedingt durch die unterschiedlichen Schmelzpunkte der Legierungsanteile, während
des Sintervorganges, der in diesem Fall das Aufheizen und den Temperatursturz einschließt,
sich zuerst Cu-Ni-Mischkristalle bilden. Nickel, das bekanntlich die Sinterfreudigkeit
fördert, wird jedoch nicht in vollem Umfang in Mischkristallen gebunden, sondern
verbindet sich auch mit einem Teil Eisen, wodurch es der Bildung von spröden intermediären
W-Ni-Phasen entgegenwirkt. Die Cu-Ni-Mischkristalle lösen den Fe-Anteil und nehmen
schließlich Wolfram auf. Das langsame Aufheizen der Formkörper auf Sintertemperatur,
die relativ lange Haltezeit und der anschließende Temperatursturz sind die Voraussetzungen,
um die Ausscheidung spröder intermediärer Phasen von der technologischen Seite her
einzuschränken. Das aus 3,3 Gewichtsprozent Ni, 1,2 Gewichtsprozent Cu, 2 Gewichtsprozent
Fe, Rest Wolfram bestehende Endprodukt kann bei normalen Temperaturen spangebend
und spanlos verformt werden. Die Härte beträgt < 250 Kp/mm2.Tungstic acid is made with one of nickel nitrate, copper nitrate and iron nitrate
existing metal salt solution soaked, mixed well, dried and the residue
grind to powder. The powder is reduced in a known manner, with the copper
acts as a catalyst and the complete reduction of the powdery mixture
made possible without them sintering together. The reduced powder becomes molded articles
pressed and then sintered in a stream of hydrogen. The heat treatment takes place
in a pusher oven, with the molded body in 90 minutes from room temperature
Heated to 1440 ° C, held at this temperature for 60 minutes and up in 5 minutes
Hand warmth can be cooled down again. The alloy mechanism can be interpreted as
that, due to the different melting points of the alloy components, while
the sintering process, which in this case includes heating and a drop in temperature,
Cu-Ni mixed crystals form first. Nickel, which is known to be the ability to sinter
promotes, but is not fully bound in mixed crystals, but
Also combines with a part of iron, causing it to form brittle intermediates
W-Ni phases counteracts. The Cu-Ni mixed crystals dissolve the Fe content and take it away
finally tungsten on. The slow heating of the moldings to sintering temperature,
the relatively long holding time and the subsequent drop in temperature are the prerequisites
about the elimination of brittle intermediate phases from the technological side
to restrict. That of 3.3 percent by weight Ni, 1.2 percent by weight Cu, 2 percent by weight
Fe, the remainder being tungsten, the end product can be machined at normal temperatures
and be deformed without cutting. The hardness is <250 Kp / mm2.
Die erreichbaren Dehnungseigenschaften der Legierung (bis zu 30%)
sind um so überraschender, als bei entsprechenden Systemen günstige Dehnungswerte
nur über eine langsame Abkühlung von Sinter- auf Raumtemperatur erreichbar schienen.The achievable elongation properties of the alloy (up to 30%)
are all the more surprising because the corresponding systems have favorable elongation values
seemed to be achievable only by slow cooling from sintering to room temperature.