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Verfahren zur Herstellung von gesinterten Hartmetallegierungen.
Metallegierungen von grosser Härte, sogenannte Hartmetalle, welche in der Hauptsache aus
Wolframkarbid bestanden, liessen sich in gesinterter Form nur mit geringem, etwa 5-6% igem Hilfsmetallzusatz, z. B. der Eisengruppe, vorzugsweise Kobalt, herstellen. Enthielten diese Hartmetalle mehr Hilfsmetall, so sank ihre Härte in einem Masse, dass eine technisch brauchbare Metallegierung nicht mehr vorhanden war. Man hatte daher eine Zusatzmenge bis 20% an Hilfsmetallen zum Hartmetall zur Versinterung als Höchstzusatz angenommen, sofern es sich um Hartmetallegierungen aus Wolframkarbid und Hilfsmetallen der Eisengruppe handelte.
Zwar ist ein Verfahren zur Herstellung einer gesinterten Hartmetallegierung bekanntgeworden, bei der Hilfsmetall in einer Menge von mehr als 20% zugesetzt wurde, jedoch musste hiebei mit einem Überdruck von etwa 70 4,/m2 gearbeitet werden. Nur bei Doppelkarbiden, beispielsweise bei einem Wolfram-Chrom-Doppelka, rbid konnte man mit dem Hilfsmetallgehalt höher gehen, desgleichen, wenn man als Hilfsmetall keine reinen Metalle der Eisengruppe, sondern selbst harte Legierungen, beispielsweise mit Wolfram-und Chromzusatz, verwendete.
Diese Nachteile und Schwierigkeiten werden vermieden und überraschenderweise eine ausserordentlich harte, verschleissfeste Metallegierung von hoher Zähigkeit und Festigkeit erzeugt, indem der Hartstoffbestandteil der Hartmetallegierung durch Schmelzen von Karbiden. Nitriden, Siliziden und Boriden von Metallen in Gegenwart von atomarem Wasserstoff gewonnen wird und dieser unter atomarem Wasserstoff gewonnene Hartstoff gepulvert mit den Hilfsmetallen oder-metallegierungen zur Versinterung gebracht wird. Es ist dabei möglich, mit wesentlich höheren Zusätzen an Hilfsmetallen zu arbeiten, ohne dass die Härte, Zähigkeit und Festigkeit dieser gesinterten Hartmetallegierung in einem ihre technische Brauchbarkeit beeinträchtigenden Masse abnimmt.
Eine aus solchen Bestandteilen hergestellte Metallegierung wird ohne besondere Vorrichtungen komplizierter Art gesintert.
Zweckmässig wird bei Bestehen verschiedener Modifikationen der Metallkarbide die jeweils kohlenstoffärmere Modifikation verwendet, so z. B. im Falle der Verwendung von in Gegenwart von atomarem Wasserstoff erschmolzene Wolframkarbid die 1. fodifikation W2C oder eine kohlenstoff- ärmere Modifikation.
Als besonders geeignet für die Bildung der gesinterten Hartmetallegierung haben sich die unter atomarem Wasserstoff ersehmolzenen oder gebildeten Karbide, Silizide, Nitride oder Boride des Wolframs, Molybdäns, Titans, Vanadiums, Zirkons, Cers, Siliziums, Bors, Aluminiums, Beryllium, Chroms als Hartmetallbestandteil und für die Hilfsmetalle der Legierung insbesondere die Metalle der Eisengruppe für sich oder in Form ihrer Legierungen erwiesen.
Beispiel : Ein kohlenstoffarmes, in Gegenwart von atomarem Wasserstoff erschmolzenes Wolframkarbid mit etwa 3'7% C-gehalt wird in gepulverter Form in einer Menge von 65% zusammen mit 35% Kobalt in Pulverform als Hilfsmetall versintert. Die Legierung eignet sich insbesondere zur Verwendung als Schneideinsätze von Tiefbohrwerkzeugen mit hoher Zähigkeit, Festigkeit, Erosionsund Korrosionsbeständigkeit. Das in Gegenwart von atomarem Wasserstoff erschmolzene Wolframkarbid unterscheidet sich in seiner Struktur wesentlich von den unter bekannten üblichen Voraussetzungen gebildeten und damit hat auch die daraus ersinterte Legierung Eigenschaften, die den sonst gesinterten Hartmetallegierungen nicht zukommen.
Es ist insbesondere die Haltbarkeit und Schneidfähigkeit mit den erfindungsgemässen Legierungen besetzter Werkzeuge wesentlich erhöht.
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Process for the production of sintered hard metal alloys.
Metal alloys of great hardness, so-called hard metals, which mainly consist of
Tungsten carbide passed, could only be sintered with a small amount of about 5-6% auxiliary metal additive, e.g. B. the iron group, preferably cobalt. If these hard metals contained more auxiliary metal, their hardness decreased to such an extent that a technically useful metal alloy was no longer available. An additional amount of up to 20% of auxiliary metals to the hard metal for sintering had therefore been assumed as the maximum additive, provided that hard metal alloys made of tungsten carbide and auxiliary metals of the iron group were involved.
A method for producing a sintered hard metal alloy has become known in which auxiliary metal was added in an amount of more than 20%, but an overpressure of about 70 4 / m 2 had to be used. Only in the case of double carbides, for example a tungsten-chromium double carbide, could the auxiliary metal content be increased, likewise if the auxiliary metal used was not pure metals from the iron group, but even hard alloys, for example with tungsten and chromium additions.
These disadvantages and difficulties are avoided and, surprisingly, an extremely hard, wear-resistant metal alloy of high toughness and strength is produced by melting the hard material component of the hard metal alloy by melting carbides. Nitrides, silicides and borides of metals is obtained in the presence of atomic hydrogen and this hard material obtained under atomic hydrogen is brought to sintering with the auxiliary metals or metal alloys. It is possible to work with significantly higher additions of auxiliary metals without the hardness, toughness and strength of this sintered hard metal alloy decreasing to an extent that would impair its technical usability.
A metal alloy made from such components is sintered without special devices of a complicated type.
Appropriately, if there are various modifications of the metal carbides, the modification with the lower carbon content is used, e.g. B. in the case of using tungsten carbide melted in the presence of atomic hydrogen, the 1st modification W2C or a lower carbon modification.
The carbides, silicides, nitrides or borides of tungsten, molybdenum, titanium, vanadium, zirconium, cerium, silicon, boron, aluminum, beryllium, chromium as hard metal constituents have proven to be particularly suitable for the formation of the sintered hard metal alloy for the auxiliary metals of the alloy in particular the metals of the iron group have proven themselves or in the form of their alloys.
Example: A low-carbon tungsten carbide with about 3'7% carbon content, melted in the presence of atomic hydrogen, is sintered in powder form in an amount of 65% together with 35% cobalt in powder form as an auxiliary metal. The alloy is particularly suitable for use as cutting inserts in deep drilling tools with high toughness, strength, erosion and corrosion resistance. The structure of the tungsten carbide melted in the presence of atomic hydrogen differs significantly from that formed under known, customary conditions, and thus the alloy sintered from it also has properties that are not available to the otherwise sintered hard metal alloys.
In particular, the durability and cutting ability of tools fitted with the alloys according to the invention are significantly increased.
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