DE2556102A1

DE2556102A1 - Verfahren zum erzeugen von sinterlegierungen auf titannitridbasis

Info

Publication number: DE2556102A1
Application number: DE19752556102
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tanaka; Yoshihiro Yamamoto
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1976-06-24
Also published as: DE2556102B2; DE2556102C3; JPS5171809A; US4065301A; JPS5428130B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Sinterlegierungen auf der Basis von Titannitrid, die sich für die spanabhebende Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eignen.

Titannitrid lenkt als geeignetes Material für spanabhebende Werkzeuge wegen seiner ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und hohen Wärmeschockbeständigkeit die Aufmerksamkeit auf sich. Es ist jedoch nur sehr schwach mit den als Bindemetall verwendeten Metallen der Eisengruppe benetzbar, so daß es zur Zeit nur mit Legierungen auf TiC-Basis oder WC-Basis in Mengen von etwa 10 bis 20 üew.-% verbunden werden kann. Wenn die

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beigefügte Menge 30 Gew.-% überschreitet, bilden sich in der erhaltenen Sinterlegierung Lunker, und die Festigkeit sinkt ab.

Dagegen ist TiC mit den als Bindemetall verwendeten Metallen der Eisengruppe ausgezeichnet benetzbar, wenn letztere zusammen mit WC oder Mo„C vorliegen, so daß dann dichte Sinterlegierungen gebildet werden können. Deshalb könnte es als wirkungsvoll angesehen werden, auf der Oberfläche von TiN-Teilchen eine dünne TiC-Schicht auszubilden. Die Größe der TiN-Teilchen ist jedoch sehr gering (in der Größenordnung von Mikron), so daß es technische Schwierigkeiten bereitet, eine feste Haftung einer einheitlichen TiC-Schicht auf der Oberfläche der TiN-Teilchen mit Hilfe eines beliebigen Beschichtungsverfahrens, wie durch Dampfphasenabscheidung, Elektrophorese, gemeinsame Ausfällung u. dgl., herbeizuführen. Zufriedenstellende Ergebnisse konnten jedenfalls bis jetzt nicht erzielt werden.

Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß, wenn ein Formkörper, der durch Ausformen eines aus pulverförmigem TiN, einem pulverförmigen Bindemetall und einer kleinen Menge pulverförmigem Kohlenstoff bestehenden Gemisches erhalten worden ist, erhitzt wird, das Bindemetall bei etwa 1280° C zu schmelzen beginnt und daß bei weiterer Temperaturerhöhung feine Teilchen des pulverförmigen TiN und feine Teilchen des pulverförmigen Kohlenstoffs in der Bindemetallschmelze gelöst werden, wobei Stickstoff aus dem gelösten TiN ausdampft, und daß dann der gelöste Kohlenstoff mit dem gelösten Titan reagiert und sich das gebildete TiC an der Oberfläche von großen TiN-Teilchen abscheidet. Auf dieser Erscheinung beruht die vorliegende Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zum Erzeugen von neuartigen Sinterlegierungen auf Titannitridbasis, die sich für die spanabhebende Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eignen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch

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gekennzeichnet, daß Kohlenstoff mit einem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch vermischt wird, das aus 65 bis 95 Gew.-% TiN, 2 bis 20 Gew.-% Mo und/oder Mo₂C und 3 bis 15 Gew.-% mindestens eines Metalls der Eisengruppe besteht, wobei der Kohlenstoff in einer Menge von 0,2 bis 6,8 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile an in dem AusgangsmaterJalgemisch vorhandenem TiN, beigemischt wird, daß das erhaltene Gemisch verformt wird und die gebildeten Formkörper gesintert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen im einzelnen erläutert, die jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches bedeuten.

Beispiel 1

TiN, Mo₂C, Ni, Co und Mo, die jeweils eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 1,2 ax hatten und üblicherweise als Ausgangsstoffe für Sinterlegierungen für spanabhebende Werkzeuge verwendet werden, sowie Acetylenruß mit einer Reinheit von 98 % wurden in den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen gemischt· Hierbei wurde die Menge an beigemischtem Acetylenruß auf 3 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile TiN festgesetzt· Die erhaltenen Mischungen wurden im Naßverfahren etwa 40 Stunden lang auf konventionelle Weise in einer rostfreien Stahlkugelmühle mit Sinterhartmetallkugeln durchmischt und pulverisiert. Nach dem Pulverisieren hatten die Gemische eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,6 bis 0,8 /U, Die Gemische wurden der Preßverformung unterworfen, und die ausgeformten Körper wurden bei 1550 bis 1730° C 30 Minuten lang im Vakuum zu Sinterplättchen für spanabhebende Werkzeuge gesintert. Die Querbruchfestigkeit und die Härte der Plättchen wurden gemessen. Außerdem wurden weitere Sinterplättchen für spanabhebende Werkzeuge unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt, und diese wurden bis auf eine Längs von 12,7 mm, eine Breite

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von 12,7 mm und eine Dicke von 4,8 mm (R = 0,8 mm) poliert, wonach die folgenden Verarbeitbarkeitsprüfungen durchgeführt wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt·

Verarbeitbarkeitsprüfung

Gußeisenstange FC-20 kontinuierliche spanabhebende

Bearbeitung

Schneidgeschwindigkeit 180 m/min

Schneidtiefe 1,0 mm

Vorschub 0,31 mm/Umdrehung

Schneidzeit 60 min

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Tabelle 1

	Probe Nr.	TiN	Zusammensetzung (Gewichtsteile)	Mo	Mo₂C	Binde metall	3	Acetylen ruß	Sinter tempe	Eigenschaften der Sinter- plättchen	Härte (HRA)	Flanken verschleiß
						5		ratur	Querbruch festigkeit		(mm)
		95	2		Ni	5	2,85		(kg/mm²)	92,6	0,91
	1	90	5		Ni	10	2,70	1730	97	92,5	0,21
	2	85	10		Ni	10	2,55	1700	99	92,5	0,21
	3	85	5		Ni	5 5	2,55	1650	98	92,2	0,22
O	4	85	5		Co	10	2,55	1650	109	92,0	0,22
CD	4a	85	5		Ni Co	10	2,55	1650	109	92,2	0,21
ro σ>	4b	85		5	Ni	5	2,55	1650	108	92,2	0,21
ο	4c	85	3	2	Ni	10	2,55	1650	108	92,2	0,21
Ni	4d	80	15		Ni	3	2,40	1650	108	92,4	0,22
	5	80	10		Ni	10	2,40	1600	102	92,1	0,21
	6	77	20		Ni	15	2,31	1600	110	92,7	0,19
	7	75	15		Ni	10	2,25	1600	98	92,1	0,20
	8	75	10		Ni	10	2,25	1580	105	91,9	0,25
	9	70	20		Co	10	2,10	1580	117	92,2	0,21
	10	70	20		Ni	10	2,10	1570	109	92,1	0,22
	10a	70	15	5	Ni	2,10	1570	105	92,2	0,21
	10b	70	5	15	Co	2,10	1570	106	92,2	0,20
	10c		1570	106

Bemerkungen

(wird fortgesetzt)

Tabelle 1 (Fortsetzung)

	Probe Nr.	TiN	Zusammensetzung (Gewichtsteile)	,. „ Binde- ^Mo2^C metall	Acetylen ruß	Sinter tempe	Eigenschaften plättchen	Härte (HRA)	der Sinter-	Bemerkungen	I O I
		65	Mo	Ni 15	1,95	ratur (⁰C)	Querbruch festigkeit (kg/mm )	92,1	Flanken verschleiß (mm)
	11	77 75	20	Ni 1 Ni 3	2,31 2,25	1570	116	90,1 91,1	0,24
609826/	12 13	68	12 22	Ni 10	2,04	1600 1580	58 78	89,3	Zerspanung nach 5 min Zerspanung nach 7 min	Außerhalb der Erfindung (Ni) Außerhalb der Erfindung (Mo)
O N> CD	14	63	22	Ni 16	1,89	1570	86	90,2	Zerspanung nach 11 min	Außerhalb der Erfindung (Mo)	K) cn
	15	63	21	Ni 25	1,89	1550	85	88,5	0,45	Außerhalb der Erfindung (TiN, Ni, Mo)	cn cn
	16	73	12	Ni 17	2yl9	1550	95	89,2	0,88	Außerhalb der Erfindung (TiN, Ni)	ο
	17	89	10	Ni 10	2,67	1580	92	90,1	0,41	Außerhalb der Erfindung (Ni)
	18	97	1	Ni 2	2,91	1700	86	90,5	Zerspanung nach 3 min	Außerhalb der Erfindung (Mo)
	19	1	1730	65	Zerspanung nach 10 min	Außerhalb der Erfindung (TiN, Ni, Mo)

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hatten von den Sinterplättchen der Proben 1 bis 19, bei denen die zugesetzte Menge an Acetylenruß zu dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch aus TiN, Mo und/oder Mo„C und Bindemetall oder -metallen auf

3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile an in dem Gemisch vorhandenem TiN, festgesetzt war und bei denen die Mischungsmengen der pulverförmigen Komponenten des Ausgangsgemisches variiert wurden, die Sinterplättchen der Proben bis 11, bei welchen die Mengen an aalen Komponenten innerhalb der erfindungsgemäß definierten Bereiche lagen, sehr viel bessere Eigenschaften, insbesondere Lebensdauer, als die Sinterplättchen der Proben 12 bis 19, bei denen die Menge an mindestens einer Komponente außerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche lag. Außerdem wird bei den Proben 1 bis 11 weitgehend kein Unterschied zwischen Mo und Mo₂C in ihrer Wirkung auf die Eigenschaften der erhaltenen Sinterplättchen festgestellt.

Bei den Proben 4 bis 4d und 10 bis 10c wurde der unterschiedliche Einfluß der Bindemetalle auf die Eigenschaften der erhaltenen Sinterplättchen geprüft unter den Bedingungen, daß die beigemischte TiN-Menge auf einen Wert in der Nähe des Mittelwertes des erfindungsgemäß definierten Bereiches festgesetzt und die beigemischte Menge an Mo und/oder Mo₂C auf 5 Gew.-% oder 20 Gew.-% festgesetzt wurde, Die Untersuchung der Proben

4 bis 4d und 10 bis 10c ergibt, daß die Unterschiede in der Art der Bindemetalle keinen nennenswerten Einfluß auf die Eigenschaften der erhaltenen Sinterplättchen haben.

Beispiel 2

Zu 100 Gewichtsteilen des pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisches der Probe 6 gemäß Tabelle 1, welches aus 80 Gew.-% TiN, 10 Gew.-% Mo und 10 Gew.-% Ni als Bindemetall bestand, wurden unterschiedliche Mengen an Acetylenruß, wie sie in der folgenden Tabelle 2 angegeben sind, zugesetzt, und die

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erhaltenen Gemische wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise behandelt, wobei die Sinterplättchen der Proben 21 bis 28 erhalten wurden· Ihre Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 2 enthalten.

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(O 00 Ν» σ>

(O

	TiN	Zusammensetzung (Gewichtsteile)	Binde metall	10	Acetylen ruß	Sinter tempe	Tabelle 2	Härte (HRA)	Flanken verschleiß (mm)	Bemerkungen
Probe Nr.	80	Mo	Ni	10	0	ratur (⁰C)		89,0	Zerspanung nach 1 min
	80	10	Ni	10	0,16 (0,2)	1600		92,0	0,23	Außerhalb der Erfindung
21	80	10	Ni	10	0,48 (0,6)	1600	Eigenschaften der Sinter- plättchen	92,1	0,23
22	80	10	Ni	10	0,8 (1,0)	1600	Querbruch festigkeit (kg/mm²)	92,1	0,22
23	80	10	Ni	10	2,4 (3,0)	1600	56	92,1	0,21
24	80	10	Ni	10	4,0 (5,0)	1600	105	92,0	0,21	Entspricht Probe 6
25	80	10	Ni	10	5,45 (6,8)	1600	109	91,9	0,26
26	80	10	Ni	5,6 (7,0)	1600	110	90,3	0,86
27		10		1600	110		Außerhalb der Erfindung
28		110
		109
		101

Anmerkung,: Die in Klammern angegebenen Acetylenrußmengen sind Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile TiN.

(0

ro

cn cn

cn

CD

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß sich die Wirkung von Acetylenruß schon bei einer sehr kleinen Menge entwickelt (0,2 Gew.-%, bezogen auf die TiN-Menge), während die Eigenschaften der erhaltenen Sinterplättchen sich rapide verschlechtern, wenn die zugesetzte Acetylenrußmenge 6,8 Gew.-% überschreitet.

Beispiel 3

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurden Sinterplättchen hergestellt, mit der Ausnahme, daß die pulverförmigen Ausgangsmaterialgemische dadurch bereitet wurden, daß ein Teil des in dem Ausgangsmaterialgemisch des Beispiels 6 enthaltenen TiN durch handelsübliches TiC, WC und/oder TaC ersetzt wurde, wie in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Di Eigenschaften der erhaltenen Sinterplättchen sind ebenfalls in Tabelle 3 genannt.

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Tabelle 3

co
ο
co
οο

Probe

Nr.

Zusammensetzung (Gewichtsteile)

31

TiN TiC

WC
TaC

Mo

Bindemetall

Acetylenruß

Sinter temperatur

Eigenschaften der Sinterplättchen

Bemerkungen

Querbruchfestigkeit

(kg/mm²)

Härte
(HRA)

Flankenverschleiß (mm)

80

Ni 10

10 Ni 10

WC 10 10 Ni 10

TaC 10 10 Ni 10

10 Ni 10

WC 30 10 Ni 10

TaC 30 10 Ni 10

10 Ni 10

30 25 WC 25 10 Ni 10

30 25 TaC 25 10 Ni 10

32	70
33	60
33*	60
33b	60
34	50
35	50
36	50
37	40
38	30

2,4

2,1 1,8 1,8 1,8 1,5 1,5 1,5 1,2 0,9

0,9 0,9

1600

1570 1570

1570

1550 1550

110

110
109
116
109
108
119
110
105
100

99
92

92,1 0,21

92,1
92,3
92,0
92,1
92,3
92,0
92,1
92,3
92,0

92,0
91,8

0,22 0,22 0,24 0,22 0,23 0,23 0,21 0,26 0,41

0,48 0,46

Entspricht Probe

Außerhalb der Erfindung

Tabelle 3 zeigt, daß die Proben 21 bis 37, bei denen nicht mehr als 50 Gew.-% (nicht mehr als die Hälfte) der in dem Gemisch der Probe 6 gemäß Tabelle 1 enthaltenen TiN-Menge durch TiC, WC und/oder TaC ersetzt worden war, Sinterplättchen bei einer Sintertemperatur ergeben, die niedriger ist als die Sintertemperatur der Probe 6, und daß die Plättchen eine längere Lebensdauer haben. Dagegen ist bei den Proben 38 bis 40, bei denen mehr als 50 Gew.-% (mehr als die Hälfte) der TiN-Menge durch TiC, WC und/oder TaC ersetzt worden war, ein starker Flankenverschleiß bei den erhaltenen Sinterplättchen zu beobachten. Außerdem trat bei den Sinterplättchen der Proben 38 bis 40 eine plastische Verformung der Schneidkanten auf, so daß die Plättchen praktisch unbrauchbar waren.

Wenn ein pulverförmiges Ausgangsmaterialgemisch, bestehend aus TiN, wobei nicht mehr als 50 Gew.-% der TiN-Menge durch mindestens einen der Stoffe TiC, WC und TaC ersetzbar sind, sowie aus Mo und/oder Mo₂C und einem Bindemetall, erfindungsgemäß mit 0,2 bis 6,8 Gewichtsteilen pulverförmiges! Kohlenstoff, bezogen auf 100 Gewichtsteile in dem Ausgangsmaterialgemisch enthaltenem TiN, vermischt und das erhaltene Gemisch verformt und auf konventionelle Weise gesintert wird, werden der zugesetzte pulverförmige Kohlenstoff und die feinen TiN-Teilchen beim Sintern sogleich in dem Bindemetall gelöst, wobei Stickstoff aus dem TiN ausdampft, und dann scheiden sich der gelöste Kohlenstoff und das gelöste Titan auf der Oberfläche der ungeschmolzenen TiN-Teilchen in Form eines aus TiC und Mo„C bestehenden komplexen Carbides oder eines aus TiC, Mo₂C und mindestens einem der Stoffe TiC, WC und TaC bestehenden komplexen Carbides ab, wobei beide Carbide auf Titanbasis eine gute Benetzbarkeit gegenüber Metallen der Eisengruppe aufweisen, und umhüllen oberflächlich die TiN-Teilchen. Als Folge davon können einheitliche und dichte Sinterlegierungen auf Titannitridbasis erhalten werden, die

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zwei Phasen, nämlich einer keramischen Phase und einer Bindemetallphase, bestehen und weder übergroß gewachsene Körner noch Poren aufweisen. Wenn Kohlenstoff zu einem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch zugesetzt wird, indem lediglich TiN in dem Gemisch durch TiC in einer Menge ersetzt wird, die der dem Gemisch zugesetzten Kohlenstoffmenge entspricht, können Sinterlegierungen auf Titannitridbasis, die die vorstehend beschriebene besonders einheitlich und dichte Struktur aufweisen, nicht erhalten werden. Diese Tatsache wird durch die folgenden Versuche noch untermauert.

Auf die in Beispie 1 1 beschriebene Weise wurden ein Sinterplättchen der Probe 24 gemäß Tabelle 2, bestehend aus 80 Gewichtsteilen TiN, 10 Gewichtsteilen Mo, 10 Gewichtsteilen Ni und 0,8 Gewichtsteilen Acetylenruß, und ein Sinterplättchen der Probe 24a, bestehend aus 4 Gewichtsteilen TiC, dessen Kohlenstoffgehalt 0,8 Gewichtsteilen Acetylenruß entspricht, 76 Gewichtsteilen TiN, 10 Gewichtsteilen Mo und 10 Gewichtsteilen Ni, hergestellt. Das Verhalten der Proben während des Sinterns wurde untersucht.

Die Gitterkonstante der keramischen Phase der Proben während des Sinterns wurde durch Röntgenbeugung ermittelt. Bei Probe 24 wurde bei einer niedrigen Sintertemperatur von 1300° C eine Gitterkonstante von 4,29 8 ermittelt. Dies zeigt, daß sich ein komplexes, TiC enthaltendes Carbid auf der Oberfläche von TiN abgeschieden hatte und diffundiert war, und die Benetzbarkeit von TiN mit Nickel bei 1300° C war bei der Probe 24 verbessert. Dagegen wurden bei Probe 24a Spitzen erhalten, die die Gitterkonstanten von TiN und TiC bei 1300° C separat anzeigten (die Gitterkonstante des verwendeten TiN betrug 4,24 S und die des verwendeten TiC 4,34 8). Als die Temperatur 1400° C erreichte, verschwanden diese beiden Spitzen, und es erschien eine einzige, der Gitterkonstante von 4,29 8 entsprechende Spitze. Dies zeigt, daß TiC bei der

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ORIGINAL INSPECTED

höheren Temperatur von 1400° C die Oberfläche von TiN bei der Probe 24a bedeckt. Deshalb haften bei der Probe 24a TiN- und TiN-Teilchen oder TiN- und TiC-Teilchen teilweise aneinander, und vor Erreichen der endgültigen Sintertemperatür wachsen übergroße Körper und bilden Poren. Bei Probe blieb jedoch die keramische Phase von der flüssigen Phase (Bindemetallphase) getrennt und einheitlich und fein bis zum Erreichen der endgültigen Sintertemperatür·

Die Sinterlegierung der Probe 24 hatte eine Härte von 92,1 (HRA), während die Probe 24a eine geringere Härte von 91,0 (HRA) aufwies. Bei Verwendung dieser Sinterlegierungen als spanabhebende Werkzeuge zeigte sich, d_aß die Probe 24a in bezug auf Verschleißfestigkeit und Wärmeschockbeständigkeit schlechter war als die Probe 24. Bei der in Beispiel 2 beschriebenen Verarbeitbarkeitsprüfung ergab sich nämlich für die Probe 24 ein Flankenverschleiß von 0,22mm, während dieser für die Probe 24a 0,51 mm betrug.

Gemäß der Erfindung ist die zu dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch zuzusetzende Kohlenstoffmenge auf 0,2 bis 6,8 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile an in dem Gemisch enthaltenem TiN, beschränkt. Die Obergrenze liegt deshalb bei 6,8 Gewichtsteilen, weil beim Überschreiten dieser Menge die Carbidschicht auf TiC-Basis zu dick wird und sich in dem Bindemetall eine überschüssige Kohlenstoffmenge ausscheidet, so daß die der Erfindung gestellten Aufgaben nicht mehr erfüllt werden können. Als Kohlenstoff ist solcher in feinpulveriger Form zu bevorzugen, wobei amorpher Kohlenstoff, wie Acetylenruß, besonders vorteilhaft ist. Außerdem können organische kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Saccharose, Glycerin u. dgl., die während des Sinterns verkohlen, in einer solchen Menge eingesetzt werden, daß der Kohlenstoffgehalt dieser kohlenstoffhaltigen Stoffe innerhalb des erfindungsgemäß definierten Bereiches liegt.

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Erfindungsgemäß ist die in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch enthaltene TiN-Menge auf 65 bis 95 GeWo-% beschränkt. Wenn die TiN-Menge kleiner ist als 65 Gew.-%, können sich die ausgezeichneten, auf das TiN zurückzuführenden Eigenschaften nicht mehr voll entwickeln. Wenn dagegen die TiN-Menge 95 Gew.-% überschreitet, treten die auf eine übergroße TiN-Menge zurückzuführenden Schäden auf, und die Härte der erhaltenen Sinterlegierungen sinkt ab_o Mo und Mo₀C wirken in gleicher Weise wie bei Cermets auf TiC-Basis und diffundieren in Form von Metall oder Carbid in die Deckschicht auf TiC-Basis, wobei sie die Benetzbarkeit der Deckschicht ■auf TiC-Basis gegenüber dem Bindemetall verbessern. Außerdem bilden sie eine feste Lösung in TiC unter Verbesserung der Zähigkeit der erhaltenen Sinterlegierungen. Wenn jedoch die Menge an in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch enthaltenem Mo und Mo₂C kleiner als 2 Gew.-% ist, kann sich die Wirkung des Mo oder Mo₂C nicht mehr voll entwickeln; wenn sie dagegen 20 Gew.-% überschreitet, werden die erhaltenen Sinterlegierungen brüchig. Aus diesem Grunde ist die Menge an in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch enthaltenem Mo und Mo₂C auf 2 bis 20 Gew_o-% beschränkt. Wenn die Menge an als Bindemetall verwendetem Metall der Eisengruppe in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch weniger als 3 Gew.-% beträgt, brechen infolge unzureichender Zähigkeit die Kanten der erhaltenen spanabhebenden Werkzeuge. Wenn die Menge an in dem Gemisch enthaltenem Metall der Eisengruppe dagegen 15 Gew.-% tiberschreitet, tritt bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eine merkliche plastische Verformung der spanabhebenden Werkzeuge auf, und die Härte bei hoher Temperatur und die Verschleißfestigkeit der spanabhebenden Werkzeuge sinken ab. Aus diesem Grunde ist die Menge an in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch enthaltenem Metall der Eisengruppe auf 3 bis 15 Gew.-% beschränkt.

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. - 16 -

Wenn bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr als die Hälfte (nicht mehr als 50 %) der Menge an in dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch enthaltenem TiN durch mindestens einen der Stoffe TiC, WC und TaC ersetzt werden, die eine ausgezeichnete Wärmestabilität und gute Benetzbarkeit mit dem Bindemetall aufweisen, können Sinterlegierungen bei einer Sintertemperatür erhalten werden, die niedriger ist als in dem Fall, wo TiN nicht durch TiC, WC und/oder TaC ersetzt wird. Wenn nämlich ein pulverförmiges Ausgangsmaterialgemisch aus TiN, Mo und/oder Mo₃C und dem Bindemetall eingesetzt wird, ist eine Sintertemperatur von 1570 bis 1730° C erforderlich. Wenn dagegen nicht mehr als 50 Gew.-% der in dem Gemisch enthaltenen TiN-Menge durch TiC, WC und/oder TaC ersetzt werden, kann die Sintertemperatur um etwa 30 bis 50° C gesenkt werden. Wenn jedoch »ehr als 50 Gew.-% der TiN-Menge durch TiC, WC und/oder TaC ersetzt werden, tritt umgekehrt eine nachteilige Wirkung dieser Carbide ein, und die erhaltenen Sinterlegierungen verlieren die ausgezeichneten, auf das TiN zurückzuführenden Eigenschaften. Deshalb ist die Obergrenze für die Menge an TiN, die durch TiC, WC und/oder TaC ersetzbar ist, auf 50 Gew.-% festgesetzt. Bei diesem Ersatz kann das TiC jedoch auch in Form von TiCN (Titancarbonitrid) vorliegen.

Bei der Erfindung kann TiN mit Carbiden, wie WC, TiC u. dgl., in einer Menge vermischt werden, die erheblich mehr als 20 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Carbide, beträgt. Es wurde bisher angenommen, daß diese Menge von 20 Gew.-% als die Obergrenze für das Mischungsverhältnis von TiN zu anderen Carbiden bei dem konventionellen Verfahren zu betrachten war. Durch die Erfindung können jedoch auch mit größeren Carbidzumischungen Sinterlegierungen auf Titannitridbasis erhalten werden, die eine hohe Wärmeschockbeständigkeit infolge von TiN und außerdem verschiedene andere ausgezeichnete Eigenschaften, insbesondere eine hervorragende Lebensdauer, bei der kontinuierlichen oder intermittierenden Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Gußeisen, aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Sinterlegierungen auf Titannitridbasis, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff mit einem pulverförmiger! Äusgangsmaterialgemisch vermischt wird, das aus 65 bis 95 Gew.-% TiN, 2 bis 20 Gew.-% Mo und/oder Mo₂C und 3 bis 15 Gew.-% mindestens eines Metalls der Eisengruppe besteht, wobei der Kohlenstoff in einer Menge von 0,2 bis 6,8 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile an in dem Ausgangsmaterialgemisch vorhandenem TiN, beigemischt wird, daß das erhaltene Gemisch verformt wird und die gebildeten Formkörper gesintert werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nicht mehr als 50 Gew.-% der in dem pulverförmiger! Ausgangsmaterialgemisch vorhandenen TiN-Menge durch mindestens einen der Stoffe TiC, WC oder TaC ersetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff Acetylenruß ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff zu dem pulverförmigen Ausgangsmaterialgemisch in Form von organischen kohlenstoffhaltigen Stoffen zugesetzt wird.

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