SE500048C2 - Sätt att tillverka sintrade karbonitridlegeringar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 oo 048 2 Ni. Mängden bindefas är vanligen 5-25 vikt-%. Dessutom före- kommer ibland andra metaller, t ex Al, som ibland uppges härda bindefasen och ibland förbättra vätningen mellan hård- ämnen och bindefas, dvs underlätta sintringen.

Sintrade karbonitridlegeringar tillverkas liksom konventio- nell hàrdmetall medelst pulvermetallurgiska metoder malning, torkning, pressning och sintring. Malningen sker vanligen med en organisk malvätska och normalt tillsammans med ett pressmedel. Detta pressmedels uppgift är att verka smörjande vid den efterföljande verktygspressningen. Pressmedlet har emellertid även en annan uppgift, nämligen att skydda de färska ytor som uppkommer vid malningen för syreupptagning.

Efter malningen avlägsnas malvätskan vanligen genom spray- torkning. Genom lämpligt val av parametrar vid torkningen erhålls sfäriska agglomerat med önskad storleksfördelning.

Dessa agglomerat täcks mer eller mindre fullständigt av pressmedlet. Nu kan man alltså förvänta sig att ju större agglomeratstorleken är, desto gynnsammare förhållande yta- volym uppvisar sådana agglomerat. Man kan alltså förvänta sig att material som är känsligt för syre bör ha så stor agglomeratkornstorlek som möjligt för att minimera denna icke önskade syreupptagning.

Agglomeratens storlek och fördelning kan bestämmas genom siktanalys eller på annat sätt och kan karakteriseras genom medelagglomeratstorleken, C, och spannet definierad genom uttrycket (A-B)/C där A= den agglomeratstorlek under vilken det finns 90 % av alla agglomerat, B= den agglomeratstorlek under vilken det finns 10 % av alla agglomerat.

För konventionell hàrdmetall har en medelagglomeratstorlek av 100-150/um med spann <2 visat sig vara lämplig. Det har nu överraskande visat sig att för titanbaserade karbonitrid- legeringar skall medelstorleken för agglomeraten vara 40-80/um, företrädesvis 40-60/um och spannet desvis <1.2. Härvid erhålls lägre presstryck och mindre porositet än om den för konventionell hárdmetall vanliga medelagglomeratstorleken används. 10 15 20 25 30 35 3 500 048 Högt presstryck är förenat med en ökad risk för uppkomst av såväl sprickor som ojämn densitetsfördelning i samband med pressningen. Förekomst av sprickor och ojämnheter i densi- tetsfördelningen kan leda till problem med sprickbildning såväl som till måttavvikelser i den sintrade karbonitrid- legeringen. Närvaro av porer kan också resultera i måttavvi- kelser och påverkan av mekaniska egenskaper i den färdiga legeringen.

De ovan nämnda medelagglomeratstorlekarna för konventionell hårdmetall resp karboinitridbaserade legeringar visar sålun- da att för de senare är halva diametern eller radien lämp- lig. Det betyder att agglomeraten i detta fall har en volym av endast en åttondel av motsvarande hårdmetallagglomerat.

Titanbaserade karbonitridlegeringar är i pulvertillstånd mycket känsliga för upptagning av syre vilket ställer till problem med interstitialbalansen i samband med sintringen.

Denna känslighet för syre är ett av de största problemen vid tillverkningen av karbonitridlegeringar som alltså är betyd- ligt mera svårtillverkade än konventionell kobolt-wolfram- karbid baserad hárdmetall. Upptagningen av syre är till mycket stor del direkt proportionell mot den specifika ytan.

Ju finkornigare ett material är, desto större är dess speci- fika yta, och ovan har nämnts att karbonitridlegeringar generellt sett är finkornigare än normal hárdmetall.

Den typ av porositet som gärna uppkommer för karbonitridle- geringar som har en medelagglomeratstorlek motsvarande den för normal hårdmetall, d v s 100-150/um, är ofta s k agglo- meratporositet, d v s man ser de ursprungliga agglomeraten och det är mellan dessa kulor som material inte har flutit ut och uppfyllt tomrummet. Sådan porositet kan vara mycket förödande för materialet eftersom dessa porer dels är stora, dels kan vara spetsiga och ha kraftig anvisningsverkan.

Karbonitridlegeringar som sådana är generellt sett sprödare än hårdmetall och har svårare att stoppa upp eventuella sprickor. De är alltså betydligt mer anvisningskänsliga än vad hårdmetallen är. 500 048 4, 10 15 20 25 Föreliggande uppfinning avser alltså ett sätt att tillverka karbonitridlegeringar med användning av ett pulver med en medelagglomeratstorlek som är betydligt mindre än den stor- lek som visat lämplig för konventionell hàrdmetall. Trots de generella sambanden mellan syreupptagning och agglomerat- storlek leder denna sänkning av medelagglomeratstorleken till förbättrade egenskaper såsom lägre presstryck och mind- re porositet. Dessa egenskaper ärvs sedan av den pressade kroppen och ger som resultat en tätsintrad produkt med mind- re máttavvikelser.

Exempel En titanbaserad karbonitridlegering med följande sammansätt- ning i vikts-s 15 w, 39.2 Ti, 5.9 fra, 8.8 mo, 11.5 co, 1.7 Ni, 9.3 C, 2.6 N tillverkades dels med en agglomeratstorlek av 125/um, A, och spann 1.8 och dels med 55/um och spann 1.1, B, (enligt uppfinningen). Vid pressningen uppmättes presstrycket och efter sintringen bedömdes porositeten.

Sintringen skedde i vakuum vid l430°C i 90 min.

Resultat Presstryck, Porositet, enl ISO 4505 MPa A (känd teknik) 200 B04-B08,+porer >25/um B (enl uppf) 165 B00

Claims (1)

1. 0 s 500 048 Krav l. Sätt att framställa en sinterkropp av titanbaserad karbo- nitridlegering bestående av hárdämnen i 5-25 % bindefas där hárdämnena innehåller, förutom Ti, en eller flera av metal- lerna Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo eller W och bindefasen är baserad på Ni och/eller Co med pulvermetallurgiska metoder dvs malning, pressning och sintring k ä n n e t e c k n a t av att pulvret vid pressningen har en medelagglomeratstorlek av 40-80/um och ett spann <1.5.