DE2840608C2 - Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetallen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetallen durch Verringerung des Carbidanteils in der Oberfläche der Hartmetalle, die aus mindestens einem der Bindemetalle Eisen, Kobalt oder Nickel, insbesondere Kobalt, sowie aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkonium, Chrom, Molybdän, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal oder Wolfram bestehen.

Hartmetallteile werden für viele Anwendungszwecke in der spanabhebenden und spanlosen Formgebung mit Nichthartmetallen, d. h. in der Regel mit Stählen, durch Löten mit verschiedenen Loten verbunden. Als Beispiele seien Hartmetallzähne für Sägen, Hartmetallplatten für Bohrer, Dreh-, Fräs-, Hobel-, Schnitt-, Stanz- und Abscherwerkzeuge sowie Führungs- und Umlenkelemente genannt.

Bei der Herstellung der genannten Werkzeuge bzw. Werkzeugteile durch Löten wirkt sich die schlechte Benetzbarkeit des im Hartmetall enthaltenen Carbidanteils störend aus. Dazu kommen unterschiedliche Oberflächenzustände der Hartmetalle, die infolge des Sinterprozesses entstanden sind. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist man dazu übergegangen, die zu lötenden Teile elektrolytisch zu vernickeln bzw. zu verkobalten. Damit erreicht man eine bessere Benetzbarkeit des Hartmetallkörpers. Den gleichen Zweck wie Nickel bzw. Kobalt erfüllen auch andere als Bindemittel im Hartmetall vorhandene sowie alle anderen gut lötbaren Metalle. Nach der DE-AS 25 02 275 soll das Metall durch galvanische Abscheidung aus einem Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, durch Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren oder durch Abscheidung aus einem Lösungsmittel aufgebracht werden.

Die geschilderten Verfahren besitzen jedoch mehrere Nachteile. Neben den teilweise sehr hohen Herstellungskosten, die beim Galvanisieren oder beim Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren entstehen, wirken sich die vom Sintern herrührenden unterschiedlichen Oberflächenzustände nachteilig bei der Auftragung eines Bindemittels aus. Nicht zu vergessen sind gesundheitliche Gefahren, die bei der Verdampfung von Nickel drohen, sei es durch den Dampfdruck über dem Nickelbad oder durch die Dampfentwicklung beim Löten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die geschilderten Nachteile nicht besitzt und die Lötbarkeit von Hartmetallen erhöht

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Hartmetall vor deip Löten einer elektrolytischen Behandlung in einer alkalischen Lösung ausgesetzt wird. Die elektrolytische Behandlung bei anodischem Potential findet zweckmäßigerweise in einer handelsüblichen Galvanisiertrommel statt Als Lauge verwendet man bevorzugt Kaliumhydroxid, da sich die gebildeten Abbauprodukte darin gut lösen. Aber auch andere alkalische Lösungen (z. B. NaOH, Na₂CO₃, K₂CO₃) und/oder komplexbildende Substanzen sind gee'gnet Die angelegte Spannung bzw. Stromstärke, sind dem jeweils zu behandelnden Hartmetall anzupassen. Das Verfahren wird vorteilhafterweise so angewandt, daß die Dicke der carbidfreien Oberflächenschicht 0,1 bis 10 μιτι beträgt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher angewandten liegt darin, daß unterschiedliche Oberflächenzustände als unvermeidbare Folge des Sinterprozesses keine negativen Auswirkungen haben und eine gesundheitliche Gefährdung durch karzinogene Stoffe ausgeschlossen ist. Weiterhin läßt sich dieses Verfahren äußerst kostengünstig durchführen, da ein Verbrauch von teuren Metallen entfällt.

Die größere Benetzbarkeit der Hartmetalloberfläche wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht durch Zwischenschichten aus z. B. Nickel oder Kobalt, also eine Metallanreicherung der Oberfläche, sondern dadurch erzielt, daß der Oberflächencarbidanteil verringert wird. Durch das Herauslösen der Carbidphase wird die für die Haftung zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Überraschenderweise verliert die freigelegte Hilfsmetallschicht des Hartmetalls trotz der Verringerung des Carbidanteils nicht ihre Bindung zum Hartmetall. Es kommt nicht etwa zu dem »Abreißen« der Oberflächenschichten bei mechanischer Belastung. Die Erklärung hierfür dürfte u. a. in der auftretenden Oberflächenvergrößerung des Werkstoffes liegen. Beispielsweise wurden zehn Hartmetall-Bohrerplatten entsprechend DIN 8010 nach der Erfindung in einer 4N Kalilauge bei etwa 20°C einer elektrolytischen Behandlung unterzogen und gelötet und mit zehn v/eiteren Proben verglichen, die nach dem bisher bekannten Verfahren vernickelt und gelötet worden waren. Die aus den je zehn Proben in 6 Versuchsreihen gemessenen Abscherfestigkeiten — die der folgenden Tabelle zu entnehmen sind - zeigen eine deutliche

Proben.	aus 10 Proben)	Vernickelt	Erfindungs	I Ψ,
	Ausgangs		gemäßes Verfahren
	stand	285	338
Abscherfestigkeit in N/mm2	202	219	287	I
(Mittelwert	_	253	308	y
Versuchs	245	323	395
reihe	_	223	272
1	_	176	272
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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetall aus mindestens einem der Bindemetalle Eisen, Kobalt oder Nickel sowie aus einem oder mehreren Carbid(en) und/oder Nitrilen) der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Molybdän, Chrom, Tantal, Wolfram durch Verringerung des Carbidanteils in der Hartmetalloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall vor dem Löten in einer alkalischen Lösung elektrolytisch bei anodischem Potential behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geeignete alkalische und/oder komplexbildende Lösung verwendet wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine carbidfreie Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 10 μπι hergestellt wird.

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