DE2353324C2

DE2353324C2 -

Info

Publication number: DE2353324C2
Application number: DE19732353324
Authority: DE
Inventors: Minyoung Schenectady N.Y. Us Lee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-11-01
Filing date: 1973-10-24
Publication date: 1988-07-21
Also published as: BE806779A; JPS4997806A; GB1447794A; SE394107B; DE2353324A1; FR2204482A1; CH590108A5; FR2204482B1; JPS5759228B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem derartigen Verfahren nach der älteren DE-PS 22 32 227 wird der Metallbehälter samt Inhalt einem Druck von über 40 kb und einer Temperatur von 1300 bis 1600°C ausgesetzt. Zur Aufrechterhaltung der Druck- und Temperaturbedingungen sind aufwendige und daher kostspielige Hochdruckapparaturen erforderlich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angeführten Art zu schaffen, bei dem keine ultrahohen Drücke erfor derlich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Art.

Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders wirt schaftlich, da die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen keinen besonderen Aufwand erfordern, da lediglich mäßige Drücke zur Anwendung gelangen. Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Verbundkörper eignen sich ebenso wie die nach dem älteren Hochdruckverfahren hergestellten Verbundkörper als Werkzeugeinsätze zur spanabhebenden Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen. Die verschleiß feste schicht aus kubischem Bornitrid ist auf der Hartmetallunterlage verankert, wodurch eine gute Stoßfestigkeit der Verschleißschicht gewährleistet ist.

Gegenstand der Unteransprüche sind bevorzugte Verfahrens maßnahmen.

Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt einer bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bevorzugt eingesetzten Anordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Rüttel vorrichtung zur Verdichtung der in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltenen Lage aus kubischen Bornitridkristallen,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Ausüben von isostatischem Druck auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorrichtung zum isostatischen Heißpressen der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Verbundkörper.

Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Anordnung besteht die Zelle 10 aus einer Metallschale 11 (runde Zylinderwand mit Boden), die aus Zirkonium, Titan, Tantal, Wolfram oder Molybdän besteht. In der Schale 11 wird eine Scheibe 12 einer Legierung, eine Masse 13 aus CBN-Kristallen und ein dicker Stopfen 14 aus Hartmetall angebracht, der eng in der Schale 11 sitzt und als ein Verschluß für die Schale wirkt. Andere Anordnungen für die Anbringung dieser Bestandteile in der Schale 11 können jedoch auch angewandt werden.

Hartmetall wird aus Karbidpulver und einem Bindemetallpulver, das aus Kobalt, Nickel oder Eisen bestehen kann, hergestellt. Als Karbide werden vorzugsweise Wolframkarbid, Titankarbid, Tantalkarbid oder Mischungen dieser Karbide verwendet, obwohl andere Karbide hinzugefügt werden können, um besondere Eigenschaften zu erzielen. Kobalt wird als Bindemetall für das Karbidformpulver bevorzugt. Ein geeignetes Hartmetall kann etwa 75 bis 97 Gewichtsprozent Karbid und etwa 3 bis 25 Gewichtsprozent Ko balt enthalten.

Die CBN-Kristalle sollten abestufte Teilchengröße haben, so daß die Masse der CBN-Kristalle sehr kleine, mittelgroße und große Kristalle enthält, wobei der gesamte Größenbereich der Teilchen vorzugsweise von weniger als 1 µm bis etwa 20 µm reicht. Die abgestuften CBN-Teilchen sollten etwa 60 bis 80 Vol.-% von Teilchen am größeren Ende des Größenbereichs, etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent von Teilchen im mittleren Bereich und den Rest von sehr kleinen Teilchen umfassen. Bevor die CBN-Teilchen in die Schale 11 eingeführt werden, werden sie chemisch ge reinigt, um jegliches B₂O₃ von ihrer Oberfläche zu entfernen. Der Zweck der Verwendung von CBN-Kristallen mit abgestufter Teilchengröße wird durch die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ver anschaulicht. Die Zelle 10 wird auf einem Rütteltisch 16 an gebracht und dort während des Rüttelvorgangs der Zelle 10 unter leichtem Druck (etwa 0,35 MPa/cm²) gehalten, um eine Neuan ordnung der CBN-Teilchen zu fördern, durch die Zwischenräume ausgefüllt werden und der Hohlraumgehalt herabgesetzt wird, um die Dichte der CBN-Schicht auf mehr als 70% zu erhöhen.

Nachdem der erforderliche Grad der Konsolidierung (der durch unabhängige Prüfung der gleichen abgestuften CBN-Mischung in einer Matrize mit festen Abmessungen bestimmt wird) erreicht ist, wird die Zelle 10 in einem zylindrischen Kern einer Druck form 20 angebracht, der von einer Masse 21 aus sehr feinen Teilchen von hexagonalem Bornitrid (mit einer Siebdurchgangs größe von etwa 160 Maschen/cm) umgeben ist. Diese Masse aus feinen Teilchen bildet ein annähernd isostatisches System für die Ausübung von Druck auf die Zelle 10. Dadurch wird bei Form und Dichte zumindest in Ebenen beibehalten, die durch die Schale 11 parallel zu der Grenzfläche zwischen der Metallschicht und der CBN-Schicht verlaufen. Die Druckform 20 (Ring 22 und Druckkolben 23, 23 a) können aus Werkzeugstahl bestehen und erforderlichenfalls kann der Ring 22 mit einer Buchse 22 a aus gesintertem Karbid versehen sein, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, um die Anwendung von Drücken bis zu einer Höhe von 625 MPa/cm² zu gestatten. Nachdem das semi isostatische System in dem durch den Kolben 23, die Buchse 22 a und den Kolben 23 a umgrenzten Raum untergebracht ist, wird Druck in der Größenordnung zwischen etwa 137 MPa und etwa 685 MPa/ cm² auf das semi-isostatische System ausgeübt, indem die Kolben in bekannter Weise betätigt werden, bis der ausgeübte Druck stabilisiert wird, wie es in der herkömmlichen Pulver verdichtungstechnik üblich ist.

Die Art des hexagonalen Bornitrids ist derart, daß die feinen Teilchen unter dem in einer Achsrichtung ausgeübten Druck übereinander gleiten und sich in annähernd hydrostatischer Weise zueinander verlagern, um einen Druck über die gesamte Fläche der Zelle 10 auszuüben. Es wird angenommen, daß der ausgeübte Druck im wesentlichen unverringert auf die Zelle 10 übertragen wird. Der Hauptzweck dieser Druckausübung be steht darin, eine Konsolidierung hervorzurufen, durch die alle eventuell bestehenden Oxid-, Borid- oder Nitridablagerungen auf den Oberflächen (Kristalle, Metalle und gesintertes Kar bid) innerhalb der Zelle 10 aufgebrochen werden. Auf diese Weise werden reine Flächen freigelegt, zu denen die ge schmolzene Legierung (in dem weiter unten beschriebenen nach folgenden Schritt) Zugang haben, um die erforderliche Be netzungswirkung zu erzielen. Gleichzeitig verringert die durch Druck herbeigeführte Konsolidierung (ebenso wie das Rütteln) die Größe der Hohlräume, um das Vorhandensein von Durchgängen in Kapillargröße in der CBN-Masse auf ein Höchstmaß zu erhöhen. Zusätzliche zur Bildung der erforderlichen Kapillarkraft zur Infusion des aus der Legierung bestehenden Bindemittels verringert die Herabsetzung des Hohlraumvolumens den Endmetallgehalt der CBN-Masse und schafft mehr neben einanderliegende Kristallflächen, die zur wirksamen Verbindung durch die einfließende Metallschicht in geeigneter Weise an geordnet sind.

Nach der Beendigung der oben genannten semi-isostatischen Druckausübung wird einer der Kolben 23, 23 a zurückgezogen und das konsolidierte semi-isostatische System 21 wird aus der Buchse 22 a in ein Loch mit gleichem Durchmesser in einer Graphitform 30 gepreßt, so daß das übertragene semi-isostatische System 21 nunmehr innerhalb der Wand des Loches 31 zwischen Graphitkolben 32, 32 a enthalten ist. Die Graphitform ist mit einem Thermoelement 33 für die Anzeige der Temperatur ver sehen, die auf das semi-isostatische System 21 ausgeübt wird. Die Form 30 mit dem in ihr enthaltenen semi-isostatischen System 21 wird in einem herkömmlichen Wärmedruckofen (nicht gezeigt) eingeführt, und während die Kolben 32, 32 a einen einachsigen Druck im Bereich zwischen 3,5 MPaA bis etwa 68 MPaA/cm² (oder bis kurz unter die Grenze die Druckauf nahmefähigkeit der Form 30) auf das System 21 ausüben, wird seine Temperatur auf die kritische Benetzungstemperatur der Legierung erhöht. Vorzugsweise hat die Legierung eine kritische Benetzungstemperatur unter etwa 1300°C, um nicht die Zu sammensetzung des Hartmetallkörpers 14 in drastischer Weise zu ändern, indem zu viel Bindemetall (zum Beispiel Kobalt) aus dem Hartmetallkörper in die Kristallmasse 13 ausgeschwitzt wird oder von der entgegengesetzten Fläche des Hartmetallkörpers 14 verlorengeht.

Unter dieser kombinierten Anwendung von Wärme und Druck wird ein Teil des erweichten Hartmetalls nach oben zwischen die CBN-Kristalle an der Grenzfläche gedrückt und gleich zeitig entsteht eine Infusion des geschmolzenen Legierungs systems in die Masse 13 der CBN-Kristalle durch Kapillar wirkung, wenn die interkristallinen Hohlräume genügend rein und klein sind. Das Legierungssystem muß geringfügig mit den CBN-Kristallen reagieren, mit denen es in Berührung ge bracht wird. An der Grezfläche zwischen der Legierungs konzentration und der CBN-Masse erzeugt diese Reaktion Boride und/oder Nitride, die naturgemäß feuerfest sind, (hohe Schmelz temperatur). Bei Beginn der Schmelzung bricht der ausgeübte Druck die an der Grenzfläche vorhandene feuerfeste Schicht auf, wodurch das Kapillardurchgangssystem für die geschmolzene Legierung freigelegt wird, woraufhin die Infusion durch Kapil larwirkung stattfinden kann, wenn die kritische Benetzungs temperatur der Legierung erreicht worden ist. Versuche haben gezeigt, daß die Infusion der CBN-Masse durch die Legierung nur dann stattfindet, wenn auf das System 21 Druck ausgeübt wird, die Legierungsmasse in geschmolzenen Zustand ge bracht worden ist und die Erhitzung auf die kritische Benet zungstemperatur stattfindet. Ferner sollte der Druck während des Abkühlens des Systems aufrechterhalten werden, um die Ab messungen des Verbundkörpers stabil zu halten.

Während dieses Schrittes ist es von besonderer Bedeutung, daß die Stabilität der Abmessungen der Zelle 10 in dem semi- isostatischen System 21 sowohl in der Form 20 als auch in der Graphitform 30 hergestellt und aufrechterhalten worden ist. Solange die konstanten Abmessungen der Masse in der Schal 11 aufrechterhalten wird, ist diese Flüssigkeit nicht in der Lage, zwischen der Masse 13 und der Schale 11 hindurch zugehen und in nennenswertem Umfang zu entweichen, sondern wird durch die Masse 13 der CBN-Kristalle gepreßt.

Bei der Erhitzung sollte die kritische Benetzungstemperatur schnell erreicht werden und für etwa eine Minute aufrecht erhalten werden. Die Aufrechterhaltung dieser Temperatur für längere Zeiträume (zum Beispiel in der Größenordnung von 30 bis 40 Minuten) kann angewandt werden, um die Bildung von Boriden und Nitriden in der mit Metall durchsetzten CBN- Masse zu erhöhen.

Obwohl schließlich Wärme und Druck gleichzeitig auf das System 21 ausgeübt werden müssen, kann es je nach der ver wendeten Legierung von Vorteil sein, die Wärme vor der Aus übung des Druckes zuzuführen oder vor Einleitung des Er hitzungsvorganges schon Druck auszuüben.

Nach der Beendingung der gleichzeitigen Ausübung von Wärme und Druck wird die Zelle 10 aus der Anlage hergeommen und gereinigt. Der Verbundkörper 36, der aus einer Unterlage 14 a aus gesintertem Karbid und einer direkt damit verbundenen Schicht 13 a aus CBN (und durch Infusion darin enthaltener Legierung) besteht, wird aus der Zelle 10 herausgenommen.

Das Legierungsmetall 12 braucht nicht eine vorgeformte Le gierung zu sein, sondern kann aus gesonderten Scheiben (oder einer Pulvermischung) der Metalle bestehen, die an Ort und Stelle legiert werden sollen.

Die Legierung muß eine Schmelztemperatur unter etwa 1500°C haben, sollte ferner in der Lage sein, jeglichen dünnen B₂O₃-Glasfilm zu verringern, mit dem die CBN-Kristalle beschichtet sein könnten, und sollte ein begrenztes Reaktionsvermögen mit CBN haben. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der gewählten Legierung sollte möglichst genau mit demjenigen des Hartmetalls übereinstimmen, um innere Spannungen so gering wie möglich zu halten, die während der Herstellung in dem Verbundkörper 36 ent stehen. Derartige Spannungen würden zum Bruch oder zur Schichten trennung in dem Verbundkörper führen, der dadurch zu einem nutzlosen Gebilde würde. Ferner darf die durch Infusion in die CBN-Masse gelangte Legierung, die ein komplexes Metall- Keramiksystem bildet, das (zusätzlich zu den Legierungsbe standteilen) einiges Bor, Stickstoff und Sauerstoff enthält, nicht brüchig sein. Brüchigkeit in dem Verbindungssystem wird während Bearbeitungsversuchen ohne weiteres offensichtlich, da Teilchen des CBN das Bestreben haben, aus dem Verbund körper herauszubrechen. Dies ist nicht der Fall, wenn die durch Infusion in die CBN-Masse gelangte Legierung richtig ausge wählt ist. Geeignet sind die folgenden Legierungen: NiAl (80-90 Gewichtsprozent Ni); CoAl (weniger als 20 Gewichts prozent Co); FeAl (weniger als 15 Gewichtsprozent Fe) und NiCr(weniger als 25 Gewichtsprozent Cr).

Im Falle einer vorgeformten Legierung sollte die Menge der Legierung zwischen etwa 30 und etwa 60 Vol.-% der CBN-Masse betragen. Wenn kombinierte Metalle (vorzugsweise mehrere Folienschichten) verwendet werden, sollte das Gesamtvolumen wie oben sein, und die einzelnen Mengen von der gewünschten Legierung abhängen, zum Beispiel 80 Ni 20 Al. Im wesentlichen der gesamte Hohlraum (20 bis 30 Volumenprozent) der CBN-Masse wird mit der durch Infusion in sie hineingelangende Legierung angefüllt. Die Herstellung der erforderlichen Teilchengröße für die CBN-Kristalle wird durch das Strahlmahlen größerer CBN-Kristalle erleichtert. Die chemische Reinigung der CBN- Kristalle kann durch Erwärmung (900°C, 1 Stunde) in Ammoniak erzielt werden. Das Strahlmahlen der Kristalle ergibt Teil chen mit größerer Festigkeit durch Ausscheidung von Kristall schwächen. Die auf diese Weise gebildeten festen CBN-Kristalle ergeben zusammen mit dem nicht brüchigen, sie umgebenden Pol ster aus der durch Infusion in die CBN-Masse gelangten Legie rung und durch die Verstärkung durch die Schicht aus Hartmetall einen Verbundkörper mit sehr hoher Stoßfestigkeit.

Siliciumnitridpulver (oder ein anderer fein verteilter stabiler Stoff, der unter den Behandlungsbedingungen unge sintert bleibt), kann an Stelle des hexagonalen Bornitrids zur Erzeugung der semi- oder quasi-isostatischen Umgebung für die Zelle 10 verwendet werden.

Für die einleitende semi-isostatische Druckausübung wurde ein Druck im Bereich zwischen 137 MPa und 685 MPa/cm² wegen der begrenzten Festigkeit von einfachen Kolben- Zylinderdruckapparaten angegeben. Dieser besondere Schritt der Druckausübung ist jedoch nicht auf 685 MPa/cm² begrenzt und es können auch höhere Drücke innerhalb des meta-stabilen Bereichs des kubischen Bornitrids verwendet werden.

Beispiel 1

CBN-Pulver wurde durch Strahlmahlen so behandelt, daß es ei nen großen Bereich von Teilchengrößen zwischen weniger als 1 µm bis 20 µm hatte. Vier einander abwechselnde Schichten von 0,15 mm dicken Aluminiumscheiben und 0,025 mm dicken Nickel scheiben wurden im Boden einer Zirkoniumschale (Wanddicke 0,05 mm, innerer Durchmesser 8,89 mm) angebracht. Etwa 200 Milligramm des CBN-Pulvers wurden auf diese Metallmasse ge bracht, und eine Scheibe aus Hartmetall (94 Gewichts prozent WC, 6 Gewichtsprozent Co, 3,175 mm dick) wurde auf das Pulver aufgesetzt, wodurch die Zirkoniumschale verschlossen wurde. Die gesamte Anordnung wurde etwa eine Minute lang bei mäßiger Amplitude mit einer Frequenz von etwa 360 Hertz unter einem Druck von etwa 0,24 MPa/cm² gerüttelt. Die Anordnung wurde sodann mit hexagonalem Bornitridpulver (Fig. 3) um geben und unter einem Druck von 240 MPa/cm² kaltgepreßt. Danach wurde die gepreßte Anordnung in eine Graphitform (Fig. 4) übertragen und in einem Heißpreßofen auf 1250°C erhitzt. Die Erhitzung wurde in einer Stickstoffumgebung nach anfänglicher Evakuierung durchgeführt. Nachdem die kritische Benetzungstemperatur von 1250°C 18 Minuten lang aufrechter halten worden ist, wurde ein Druck von 51,5 MPa/cm² auf die Charge ausgeübt, und die Erhitzung wurde mit dem ausgeübten Druck 2 Minuten lang fortgesetzt. Während des Abkühlens wurde die Anordnung unter Druck gehalten. Der erhaltene Verbund körper hatte eine 1,27 mm dicke Schicht aus untereinander ver bundenen CBN-Kristallen, die mit der Fläche der Hartmetallscheibe verbunden war. Ein Schneidwerkzeug (5,969 mm im Quadrat) wurde aus dem Verbundkörper gebildet und bei einem Drehvorgang an einer Nickel-Superlegierung verwendet. Nach 2 Minuten des Drehvorganges bei einer Schnittgeschwindigkeit von 60,96 m/Minute wurde ein Flankenverschleiß von nur 0,2974 mm gemessen.

Beispiel 2

Eine gegossene Legierungsscheibe (88 Gewichtsprozent Al, 12 Gewichtsprozent Ni) mit einer Dicke von 0,635 mm wurde im Boden einer Molybdänschale (gleiche Abmessungen wie bei der Schale in Beispiel 1) mit einer dünnen Zirkoniumaus kleidung darin angebracht. Eine Schicht einer abgestuften Mischung (120 Milligramm) von CBN-Pulver (65 Gewichtsprozent 0-2 µm Teilchengröße und 75 Gewichtsprozent 0-20 µm Teilchen größe) wurde auf dem Metall angebracht. Eine Scheibe aus Hartmetall (wie in Beispiel 1 beschrieben) wurde dazu verwendet, das CBN-Pulver zu bedecken und die Metall schale zu verschließen. Die Anordnung wurde gerüttelt, in hexagonalem Bornitrid eingesetzt und wie in Beispiel 1 kalt gepreßt. Die gepreßte Anordnung wurde unter Aufrechterhaltung ihrer seitlichen Abmessungen in eine Graphitform gebracht und in einer Stickstoffatmosphäre auf 1150°C erhitzt. Die Anordnung wurde auf dieser kritischen Benetzungstemperatur 35 Minuten lang gehalten. Die Anordnung wurde während des gesamten Erwärmungsvorganges und während der Abkühlung unter einem Druck von 55 MPa/cm² gehalten. Ein aus dem erhaltenen Verbundkörper hergestelltes Werkzeug (5,969 mm im Quadrat) wurde zur Bearbeitung einer Hartgußeisenlegierung (Rockwell- Härte 68) bei einer Geschwindigkeit von 91,44 m/Minute mit einer Schnittiefe von 0,0635 mm verwendet. Eine gesamte Schneidzeit von 21 Minuten unter diesen schweren Bedingungen ergab einen Flankenverschleiß von lediglich 0,45 mm.

Beispiel 3

Eine Metallegierungsscheibe (88 Gewichtsprozent Al, 12 Ge wichtsprozent Ni) mit einer Dicke von 0,508 mm wurde im Boden der gleichen Metallschalenanordnung angebracht, wie sie in Beispiel 2 verwendet wurde. Eine Schicht (170 Milligramm) einer abgestuften Mischung aus CBN-Pulver (78 Gewichtsprozent mit mittlerer Teilchengröße 40 µm, 12 Gewichtsprozent mit 0-16 µm Teilchengröße und 10 Gewichtsprozent mit 0-2 µm Teilchengröße) wurde über die Legierungsscheibe verteilt. Eine Scheibe aus Hartmetall (wie im Beispiel 1 be schrieben) wurde über dem CBN-Pulver angebracht, wodurch die Metallschale verschlossen wurde. Die Anordnung wurde gerüttelt und in hexagonalem Bornitrid wie in Beispiel 1 eingesetzt und dann unter einem Druck von etwa 343 MPa/cm² kaltge preßt. Die kaltgepreßte Anordnung wurde dann wie in den vorangehenden Beispielen in eine Graphitform übertragen und für 40 Minuten auf 1250°C erwärmt. Ein Druck von etwa 68 MPa/cm² wurde während des gesamten Erwärmungsvorganges und während der Abkühlung auf der Anordnung aufrechterhalten. Ein aus dem erhaltenen Verbundkörper gebildetes Werkzeug (5,969 mm im Quadrat) wurde dazu verwendet, eine Hartgußeisenlegierung bei einer Oberflächengeschwindigkeit von 60,96 m/Minute und einer Schneidtiefe von 0,127 mm zu bearbeiten. Nach 4 Minuten ergab sich ein Flankenverschleiß von 0,25 mm. Das Verbund werkzeug wurde ferner dazu verwendet, eine Superlegierung bei einer Oberflächengeschwindigkeit von 121,92 m/ Minute und einer Schnittiefe von 0,2032 mm zu schneiden. Nach 1 Minute und 32 Sekunden des Schneidvorganges wurde ein Flankenverschleiß von nur 0,33 mm festgestellt.

Beispiel 4

Eine 0,635 mm dicke Scheibe aus gegossener Legierung (90 Gewichtsprozent Al, 10 Gewichtsprozent Ni) wurde im Boden einer Zirkoniumschale (0,05 mm dicke Wand, 14,27 mm Innen durchmesser) angebracht. Eine Schicht (380 Milligramm) einer Mischung von in ihrer Größe abgestuften CBN-Kristallen (73 Gewichtsprozent 5-7 µm; 9 Gewichtsprozent 2-3,5 µm und 18 Ge wichtsprozent 0-2 µm) wurde über der Oberseite der Legierungs scheibe verteilt. Eine Scheibe aus Hartmetall (94 Gewichtsprozent WC, 6 Gewichtsprozent Co, Dicke 3,42 mm) wurde über dem CBN-Pulver angebracht und verschloß die Metallschale. Die Anordnung wurde gerüttelt, in hexagonalem Bornitrid eingesetzt und kaltgepreßt, wie in Beispiel 1.

Die gepreßte Anordnung wurde in eine Graphitform wie in den vorhergehenden Beispielen übertragen, auf die kritische Benetzungstemperatur (1250°C) erhitzt und auf dieser Tempe ratur eine halbe Stunde lang gehalten. Ein Druck von etwa 68 MPa/cm² wurde während dieses Erwärmens und während der anschließenden Abkühlung aufrechterhalten. Ein Schneid werkzeug (9,525 mm im Quadrat) wurde aus dem erhaltenen Verbundkörper geformt und einem Bearbeitungsvorgang unter worfen, der die außerordentlich wirksame Stoßfestigkeit des Verbundkörpers beweist. Das Werkzeug wurde für den Entzunderungsvorgang auf einer Hartgußeisenlegierungswalze verwendet. Die verwendete Schneidkante hielt über eine halbe Stunde lang.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines kubisches Bornitrid enthaltenden Verbundkörpers, bei dem innerhalb eines Metallbehälters eine Lage aus kubischen Bornitridkristallen, eine Lage aus einer Aluminium- oder Nickellegierung vorgebildeter Form oder in Form von Legierungskomponenten und eine Lage in Form eines Hartmetallkörpers angeordnet, der Metallbehälter samt Inhalt unter Druck gesetzt und aufgeheizt und schließlich unter Beibehaltung des Druckes abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Aluminiumlegierung, die aus Aluminium und 80 bis 90% Nickel, bis zu 20% Cobalt oder bis zu 15% Eisen besteht, oder die Nickellegierung, die aus Nickel und bis zu 25% Chrom besteht, in einer auf das Volumen des kubischen Bornitrids bezogenen Menge von 30 bis 60 Vol.-% eingesetzt werden,
b) der Metallbehälter samt Inhalt innerhalb eines Druckübertragungsmediums angeordnet wird, das aus einer Masse kleiner Teilchen besteht, die bei den nachstehend zur Anwendung gelangenden Druck- und Temperaturbedingungen nicht zusammensintern,
c) auf dem Metallbehälter samt Inhalt mittels des Druckübertragungsmediums ein Druck im Bereich von 137-685 MPa ausgeübt wird,
d) der Metallbehälter samt Inhalt für die Dauer von 1 bis 40 Minuten einem Druck im Bereich von 3,5-68 MPa und gleichzeitig einem Temperaturbereich ausgesetzt wird, der zwischen der kubischen Bornitridkristallen durch die Legierung erforderlichen kritischen Temperatur und 1500°C liegt,
e) der Metallbehälter unter Aufrechterhaltung des isostatischen Druckes abgekühlt, und
f) der gebildete Verbundkörper aus dem Metallbehälter entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt d) der Behälter zunächst unter Druck gesetzt und dann erst aufgeheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt d) der Behälter zunächst aufgeheizt und dann erst unter Druck gesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden eines auf einer Seite offenen Metallbehälters die Aluminium- oder Nickellegierung, darüber das kubische Bornitrid und zum Abschluß der offenen Seite des Metall behälters der Hartmetallkörper angeordnet wird.