DE3608693C2

DE3608693C2 -

Info

Publication number: DE3608693C2
Application number: DE3608693A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr.-Ing. 8540 Schwabach De Haehn; Eberhard Dr.-Ing. 8510 Fuerth De Luederitz; Hans-Joachim Dr.-Ing. 8502 Zirndorf De Retelsdorf; Siegfried Dr.-Ing. 8500 Nuernberg De Sattelberger
Original assignee: GFE GESELLSCHAFT fur ELEKTROMETALLURGIE MBH 4000 DUESSELDORF DE
Current assignee: ELINO INDUSTRIE-OFENBAU CARL HANF GMBH & CO., 5235
Priority date: 1986-03-15
Filing date: 1986-03-15
Publication date: 1988-02-25
Also published as: DE3608693A1

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Her stellung von Wolframschmelzkarbid, wobei Wolfram-Metallpulver und Graphit gemischt, das Wolframschmelzkarbid unter Schutzgas in einem Schmelztiegel erschmolzen, die Schmelze abgeschreckt sowie dabei zu einem Produkt für die Weiterverwendung geformt wird. Die Ausgangs stoffe sind Wolfram-Metallpulver und Graphitpulver. Als Schutzgas wird im allgemeinen Argon eingesetzt. Das Wolframschmelzkarbid dient als Hartstoff, z. B. bei der Herstellung von Aufpanzerungen, von Schneidwerkzeugen und dergleichen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Wolframschmelz karbid (Kieffer, Benesovsky "Hartstoffe", Wien 1963, S. 186, 187) wird die Mischung in einen Schmelztiegel aus Graphit eingefüllt, der einem Kohlerohrkurzschlußofen angehört. Das schmelzflüssige Wolfram schmelzkarbid fließt in eine Form ein. Zur Weiterverarbeitung wird es zu Pulver zerkleinert. Um möglichst porenfreie Formlinge zu er halten, ist es bekannt, mit einem rotierenden Kohlerohrkurzschluß ofen zu arbeiten. Das so hergestellte Wolframschmelzkarbid schwankt wegen des Einsatzes von Schmelztiegeln aus Graphit in qualitätsbe einträchtigender Weise in bezug auf den Kohlenstoffgehalt, und zwar sowohl in bezug auf den gebundenen als auch in bezug auf den freien Kohlenstoff. Der für die Härte wesentliche Gehalt an feinlamel larem Gefüge befriedigt häufig nicht. Andererseits verlangt die Praxis feinkörniges Wolframschmelzkarbid mit definiertem Gehalt an gebundenem und freiem Kohlenstoff und hohem Gehalt an feinlamellarem Gefüge, wobei der Gehalt an freiem Kohlenstoff möglichst gering sein soll. - Bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wolframschmelzkarbid (CH-PS 1 95 947, Ullmanns Enzyklopädidie der techn. Chemie 1975, Band 9, Seiten 124 bis 127) iegen die Verhält nisse ähnlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver fahren so zu führen, daß ein Produkt mit sehr genau bestimmten Kohlenstoffgehalten und sehr geringem Gehalt an freiem Kohlenstoff entsteht. Darüber hinaus soll das Produkt einen sehr hohen Gehalt an feinlamellarem Gefüge aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Mischung in einem kohlenstofffreien Schmelztiegel erschmolzen wird und daß das schmelzflüssige Wolframschmelzkarbid kontinuierlich unter Schutz gas auf einen, mit vorgegebener Umdrehungsgeschwindigkeit rotieren den, gekühlten Drehteller aufgegossen sowie von diesem abgeschleudert wird, wobei es unter Schutzgas zu Wolframschmelzkarbidkugeln er starrt. Die Wolframschmelzkarbidkugeln stellen bei dem erfindungs gemäßen Verfahren das Produkt für die Weiterverwendung dar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne weiteres in allen Stufen konti nuierlich geführt werden. Eine solche Verfahrensweise zeichnet sich durch geringen Aufwand in apparativer Hinsicht aus, weil mit ver hältnismäßig kleinen Aggregaten gearbeitet werden kann, auch wenn verhältnismäßig große Mengen an Wolframschmelzkarbid in vorgege bener Zeit erzeugt werden müssen. Diese Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung kontinuierlich in den kohlenstoff freien Schmelztiegel eingeführt und kontinuierlich das Wolframschmelz karbid in dem Lichtbogen erschmolzen wird. Der Schmelztiegel ist z. B. ein Kupfertiegel. Durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers läßt sich der Durchmesser der Wolframschmelzkarbidkugeln einstellen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung arbeitet man mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers im Bereich zwischen 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute. Dabei kann das schmelzflüssige Wolframschmelzkarbid mit einem solchen Mengen strom auf den Drehteller aufgegeben werden, daß Wolframschmelzkar bidkugeln mit einem kleinsten Durchmesser von etwa 10 µm und ei nem großen Durchmesser von etwa 500 µm entstehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Kohlenstoffgehalt im Wolframschmelzkarbid sehr exakt einstellen. Das gilt sowohl für den gebundenen Kohlenstoff als auch für den freien Kohlenstoff, für den sehr niedrige Werte erreichbar sind, beispielsweise läßt sich er reichen, daß der Gehalt an freiem Kohlenstoff unter 0,05 Gew.-% liegt. Da das Gießen des Wolframschmelzkarbids kontinuierlich auf einen gekühlten Drehteller erfolgt, ist die Abkühlungsgeschwindigkeit in vorgegebenen Grenzen einstellbar. Dadurch lassen sich einerseits der Durchmesser der Wolframschmelzkarbidkugeln und andererseits das Gefüge beeinflussen. Ohne Schwierigkeiten läßt sich erreichen, daß das Gefüge zu mehr als 90% feinlamellar ausgebildet ist. Das her gestellte Produkt ist in Kugelform insbesondere als Spritzpulver sehr geeignet. Wo ein kantiges Korn verlangt wird, können Kugeln größe ren Durchmessers unschwer entsprechend zerkleinert werden.

Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele erläu tert. WSC steht dabei für Wolframschmelzkarbid.

Beispiel 1

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugel form. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 200 bis 500 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 4,1%, der O-Gehalt 10 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2800 HV 0,5.

Beispiel 2

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung 0 bis 3 mm wird mit Graphit pulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinuierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kontinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Um drehungsgeschwindigkeit von 300 U/min wird die flüssig auftreffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugelform. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 50 bis 300 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,9%, der O-Gehalt 30 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2600 HV 0,5.

Beispiel 3

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugel form. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 10 bis 100 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,7%, der O-Gehalt 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2400 HV 0,5.

Beispiel 4

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 6 und 7 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (6 bis 7 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugelform. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von <100 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen. - Der Energieverbrauch beträgt 2 kWh/kg WSC.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,8 bis 3,9%, der O-Gehalt liegt bei 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist < 0,05%. Das WSC hat ein Ge füge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte liegt bei 2500 bis 2600 HV 0,5.

Beispiel 5

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Gleichstrom-Licht bogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kontinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Dreh teller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von ca. 3 U/min erstarrt die Schmelze grobkörnig auf dem Drehteller und wird durch einen Ab streifer entfernt. Es entsteht ein grobkörniges Produkt von <20 mm Korngröße. Das Produkt wird diskontinuierlich über eine Schleuse ab gezogen. Anschließend erfolgt eine mechanische Zerkleinerung auf be liebige Körnungen.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,8 bis 3,9%, der O-Gehalt liegt bei 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Ge füge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte liegt bei 2500 bis 2600 HV 0,5.

Vergleicht man die Beispiele 1 bis 3, so erkennt man, daß erfindungs gemäß der Kohlenstoffgehalt einstellbar ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Wolframschmelzkarbid, wobei Wolfram-Metallpulver und Graphit gemischt, das Wolframschmelzkarbid unter Schutzgas in einem Schmelztiegel erschmolzen, die Schmelze abgeschreckt sowie zu einem Produkt für die Weiterverwendung geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einem kohlenstofffreien Schmelztiegel erschmolzen wird und daß das schmelzflüssige Wolframkarbid kontinuierlich unter Schutzgas auf einen mit vorgegebener Umdrehungsgeschwindigkeit rotierenden, gekühlten Drehteller aufgegossen sowie von diesem abgeschleudert wird, wobei es unter Schutzgas zu Wolframschmelz karbidkugeln erstarrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung kontinuierlich in den kohlenstofffreien Schmelztiegel einge führt und kontinuierlich das Wolframschmelzkarbid in dem Lichtbogen erschmolzen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn zeichnet, daß mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers im Bereich zwischen 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute gearbeitet wird und das schmelzflüssige Wolframschmelzkarbid mit einem solchen Mengenstrom auf den Drehteller aufgegeben wird, daß Wolframschmelz karbidkugeln mit einem kleinsten Durchmesser von etwa 10 µm und einem großen Durchmesser von etwa 500 µm entstehen.

4. Wolframschmelzkarbidkugeln hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Kohlenstoffgehalt von 4 Gew.-% bei weniger als 0,05 Gew.-% freiem Kohlenstoff und mit einem Anteil von mehr als 90% an feinlamellarem Gefüge.