DE19618109A1

DE19618109A1 - Starrer gesinterter Gegenstand

Info

Publication number: DE19618109A1
Application number: DE19618109A
Authority: DE
Inventors: Jack Krall; Rober Plyler
Original assignee: Newcomer Products Inc
Current assignee: Newcomer Products Inc
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 1996-11-14
Also published as: AU691746B2; US5594931A; AU5204496A; AR001879A1; JPH0941006A; SE9601542L; NO961720D0; SE9601542D0; CA2173916C; ZA962889B; CA2173916A1; NO961720L

Description

Die Erfindung betrifft Hartmetalle, insbesondere zementierte Wolframcarbide, die durch pulvermetallurgische Verfahrenswei sen mit Einschluß einer Flüssigphasen-Sinterung hergestellt werden. Sie umfassen typischerweise ein feuerfestes Metall carbid, hauptsächlich Wolframcarbid, und sie können Carbide von Tantal, Titan, Niob, Columbium oder anderen Elementen, sowie ein Bindemittelmetall, im allgemeinen Kobalt oder Nickel oder eine Kombination davon, enthalten. Hartmetalle dieses Typs sind Verbundmaterialien, und sie werden technisch seit mindestens 60 Jahren hergestellt. Sie finden für Mate rialien für Schneidwerkzeuge, Bergwerkswerkzeuge, Preßgesenke und Stempel aller Arten und Verschleißteile Anwendung.

Die Eigenschaften von zementierten Carbiden bewegen sich von einer hohen Härte (hohen Verschleißfestigkeit) bis zu einer hohen Zähigkeit (hohen Festigkeit), können aber auch eine ausgezeichnete Korrosions- oder Oxidationsbeständigkeit sowie eine Beständigkeit gegenüber einem Festfressen bei bestimmten Anwendungszwecken oder gegenüber einem Anschweißen an das Ar beitsmaterial (Kraterbildung) bei anderen Anwendungszwecken einschließen. Diese Eigenschaften werden in erster Linie durch die Zusammensetzung des Hartmetalls sowie durch die Größe und Gestalt der Metallcarbide kontrolliert. Die Menge oder die Verhältnismenge des Bindemittelmetalls spielt eine extrem wichtige Rolle bei der Festlegung der Hartmetalleigen schaften. Niedrige Gehalte des Bindemittels ergeben ein Hart metall, das eine hohe Härte zeigt. Hohe Gehalte des Bindemit tels ergeben ein Hartmetall, das eine größere Zähigkeit oder Festigkeit zeigt. Die Verbesserung einer dieser Eigenschaften ist im allgemeinen von einer Verminderung einer oder mehrerer der anderen Eigenschaften begleitet.

Der Bindemittelmetallgehalt kann von so wenig wie 1 Gew.-% der Hartmetallzusammensetzung bis so hoch wie 25 Gew.-% vari ieren. Kobalt ist das vorherrschende Bindemittelmetall, doch kann Nickel entweder als solches oder in Kombination mit Ko balt verwendet werden, um bei bestimmten Anwendungszwecken eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.

Wissenschaftler und Metallurgen haben seit langem nach Wegen gesucht, um ein oder mehrere Eigenschaften von Hartmetallen ohne die begleitende Verschlechterung von anderen Eigenschaf ten zu verbessern. So ist es beispielsweise seit langem be kannt, daß die Eigenschaften von Hartmetallen dadurch verbes sert werden können, daß man sie mit anderen Materialien unter Bildung von Verbundmaterialien verbindet. So kann beispiels weise die Festigkeit eines Hartmetallprodukts durch Verspan nen oder durch Hartlöten oder sogar durch Gießen des Hartme talls auf oder in ein relativ zähes Grundmaterial, wie Stahl, verbessert werden. Wenn man in dieser Weise verfährt, dann müssen keine Einbußen der Verschleißfestigkeit (Härte) des Hartmetalls in Kauf genommen werden, während die Zähigkeit (Festigkeit) des neuen Verbundprodukts verbessert wird. Auf Stahlplatten oder Stahlwerkzeughalter aufgelötetes Hartmetall sind typische Anwendungszwecke für solche Verbundkörper.

Umgekehrt kann die Härte oder die Verschleißfestigkeit eines zementierten Carbid-Hartmetalls dadurch verbessert werden, daß man das Hartmetall mit einem noch härteren Metall, wie TiN, Al₂O₃, TiC oder anderen Materialien, beschichtet. Bei solchen Produkten brauchen hinsichtlich der relativ hohen Fe stigkeitseigenschaften des Hartmetalls (bezogen auf den Über zug) keine Einbußen in Kauf genommen werden, während die Ver schleißbeständigkeit des neuen Verbundprodukts verbessert wird.

Bei den oben beschriebenen Produkten bestehen die Verbundkör per aus unähnlichen Materialien. Es ist oftmals zweckmäßig, diese Verbundkörper aus ähnlichen Materialien zu bilden. Die Verwendung von ähnlichen Materialien in dem Verbundkörper kann überlegene Eigenschaften hinsichtlich der Zähigkeit, der Verschleißfestigkeit oder der Korrosionsfestigkeit ergeben, ohne daß Einbußen irgendwelcher anderer Eigenschaften des Hartmetallgegenstands selbst in Kauf genommen werden müssen.

Es sind noch sehr wenige Verbundkörper bekannt, die aus ähn lichen Materialien gebildet worden sind. Ein derartiger Ver bundkörper wird in der US-PS 4 722 405 (Langford) beschrie ben. Zwei unterschiedliche Sorten von Hartmetallzusammenset zungen sind miteinander in einer Weise kompaktiert worden, daß die eine Hälfte des Gegenstands aus einer ersten Sorte einer zementierten Carbidzusammensetzung besteht und die andere Hälfte aus einer zweiten Sorte einer zementierten Carbidzusammensetzung besteht. Nach dem Sintern kann dieser Verbundkörper aus zwei ausgeprägt unterschiedlichen Hartme tallzusammensetzungen bestehen. Die Demarkationslinie zwi schen diesen kann horizontal oder vertikal sein. In dieser Druckschrift wird aber kein Verbundkörper beschrieben, bei dem sich die gesamte Oberfläche oder ausgewählte Oberflächen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften vom Kern des Gegenstands unterscheiden.

In der US-PS 4 743 515 (Fischer et al.) wird ein Hartmetall produkt beschrieben, das einen Eigenschaftsgradienten von seiner Oberfläche bis zum Kern des Gegenstands besitzt. Das Hartmetallprodukt hat eine relativ hohe Härte an der Oberflä che und eine relativ hohe Zähigkeit am Kern. Zu diesem Ergeb nis kommt man dadurch, daß man den Gehalt des Kobalt-Binde mittels des Produkts derart kontrolliert, daß der Kobaltge halt an der Oberfläche relativ gering ist und progressiv in Richtung auf die Mitte oder den Kern größer wird.

Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verbundkörper erfolgt die Kontrolle des Bindemittelgehalts durch einen Dif fusions- oder Wanderungsprozeß, der bewirkt, daß die Konzen tration des Bindemittelmetalls an der Oberfläche niedriger ist als im Kern. Auf diese Weise wird ein Unterschied der Ei genschaften erzielt. Dieser Verbundkörper kann aber kein Pro dukt ergeben, das ausgeprägt unterschiedliche Zusammensetzun gen der Sorte des zementierten Carbids, der Korngrößen oder der Legierungsgehalte in ausgewählten Oberflächen oder an al len Oberflächen, wie sie für bestimmte Anwendungszwecke benö tigt werden, aufweist.

Die US-PS 4 956 012 (Jacobs et al.) beschreibt einen Verbund körper, bei dem Klümpchen einer Sorte einer Hartmetallzusam mensetzung gleichförmig in einer Matrix aus einer anderen Sorte einer Hartmetallzusammensetzung dispergiert sind. Es liegt kein Gradient der Eigenschaften oder der Zusammenset zung von der Oberfläche zum Kern in einem derartigen Verbund körper vor. Ein derartiger Verbundkörper ist weiter nicht dazu imstande, Gegenstände zu ergeben, die ausgeprägt unter schiedliche Zusammensetzungen in ausgewählten Oberflächen ha ben, da die in dieser Druckschrift beschriebene Dispersion der Verbund-Carbidlegierung durch den Verbundkörper hindurch ein gleichförmiges Gemisch ist.

In der US-PS 4 398 952 (Drake) wird ein pulvermetallurgischer Gegenstand beschrieben, welcher vom Kern bis zur Oberfläche einen kontinuierlichen Gradienten der mechanischen Eigen schaften aufweist. Dieser Gradient wird durch eine Pulverme tall-Herstellungstechnik erzeugt, bei der eine kontinuierli che Veränderung der Zusammensetzung des Pulvermetalls vom Kern zur Oberfläche oder umgekehrt erzeugt wird. Die Eigen schaften eines nach diesem Verfahren hergestellten Gegen stands weisen einen kontinuierlichen Gradienten vom Kern zur Oberfläche anstelle einer ausgeprägten Trennung der Sorte zwischen dem Kern und der Oberfläche oder ausgewählten Ober flächen auf. Dazu kommt noch, daß das in dieser Druckschrift beschriebene Verfahren zur Herstellung von derartigen Ver bundkörpern aufwendig und teuer ist und für die Carbidkompo nenten-Produktion nicht geeignet ist.

In der US-PS 4 003 716 (Steigelman et al.) wird schließlich ein gegossenes, zementiertes, feuerfestes Metallcarbid mit verbesserter Sinterungsdichte beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift wird ein zementierter Carbidgegenstand durch Gießen einer Aufschlämmung, Verformen des Gießprodukts zu der gewünschten Gestalt und Brennen des Gießprodukts erzeugt. Beim Versuch, das so hergestellte flexible Produkt für gesin terte oder ungesinterte Produkte zu verwenden, würden Proble me auftreten. So treten beispielsweise Probleme beim Binden des Gießprodukts an den Kern auf, und zwar insbesondere dann, wenn der Kern zuvor nicht gesintert worden ist. Demgemäß ist bislang die Herstellung eines schichtförmigen Verbund-Carbid produkts schwierig zu bewerkstelligen gewesen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein oder mehrere Eigenschaften von Hartmetallen zu verbessern, ohne daß eine begleitende Verminderung bzw. Verschlechterung von anderen Eigenschaften erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein schichtförmiger Verbund-Carbidgegenstand bereitge stellt wird, der tatsächlich ein Verbundkörper von Verbund körpern ist, da alle zementierten Carbide Verbundkörper sind. Die Erfindung stellt ein gesintertes Verbund-Hartmetallpro dukt bereit, bei dem der Kern aus einer ersten Sorte einer zementierten Carbidzusammensetzung besteht und die Oberfläche oder ausgewählte Bereiche der Oberflächen aus einer ausge prägt unterschiedlichen Zusammensetzung oder Zusammensetzun gen bestehen. Die Oberfläche bzw. die genannten Bereiche ha ben daher ausgeprägt unterschiedliche mechanische Eigenschaf ten im Vergleich zum Kern.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Mikrophotographie einer derzeit bevor zugten Ausführungsform eines schichtförmigen Verbund-Carbid produkts gemäß der Erfindung mit flacher Oberfläche, die mit einer 16,5fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 1B eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 1A, die mit einer 150fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 1C eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 1A, die mit einer 1500fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 2A eine Mikrophotographie einer derzeit bevor zugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kugelförmigen, schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts, die mit einer 16,5- fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 2B eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 2A, die mit einer 150fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 2C eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 2A, die mit einer 150fachen Vergrößerung die Oberflächenschicht und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 3A eine Mikrophotographie einer derzeit bevor zugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kugelförmigen, mehrfach geschichteten Verbund-Carbidprodukts, die mit einer 42,5fachen Vergrößerung fünf gesonderte Schichten und den Kernkörper des Verbundkörpers zeigt;

Fig. 3B eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 3A, die mit einer 200fachen Vergrößerung die fünf Schichten und den Kernkörper des Ver bundkörpers zeigt;

Fig. 3C eine Mikrophotographie des schichtförmigen Verbund-Carbidprodukts der Fig. 3A, die mit einer 100fachen Vergrößerung die fünf Schichten und den Kernkörper des Ver bundkörpers zeigt;

Fig. 4 einen Querschnittsaufriß einer ersten, der zeit bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß herge stellten, kugelförmig geformten Bergbau-Kompaktkörpers;

Fig. 5 einen Querschnitts-Seitenaufriß einer zwei ten, derzeit bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsge mäß hergestellten, kugelförmig geformten Bergbau-Kompaktkör pers;

Fig. 6 einen Querschnitts-Seitenaufriß einer ersten, derzeit bevorzugten Ausführungsform eines indexierbaren Schneidwerkzeugeinsatzes, der erfindungsgemäß gebildet worden ist;

Fig. 7 einen Querschnitts-Seitenaufriß einer zwei ten, derzeit bevorzugten Ausführungsform eines indexierbaren Schneidwerkzeugeinsatzes, der erfindungsgemäß gebildet worden ist;

Fig. 8 einen Querschnitts-Seitenaufriß einer drit ten, derzeit bevorzugten Ausführungsform eines kugelförmig geformten Bergbau-Kompaktkörpers, der erfindungsgemäß herge stellt worden ist; und

Fig. 9 einen Querschnitts-Seitenaufriß einer drit ten, derzeit bevorzugten Ausführungsform eines indexierbaren Schneidwerkzeugeinsatzes, der erfindungsgemäß gebildet worden ist.

Die Fig. 1A, 1B und 1C sind Mikrophotographien eines erfin dungsgemäß gebildeten schichtförmigen Verbundkörpers, bei dem der Gegenstand oder Körper ein Gegenstand mit flacher Ober fläche oder flacher Seite ist. Wie in Fig. 1A gezeigt, weist der Gegenstand eine Oberflächenschicht auf, die sich ausge prägt von dem Kern oder dem Körper unterscheidet. Die Ober flächenschicht hat eine gleichförmige Dicke und gleichförmige Zusammensetzung. Die Fig. 1B zeigt die Struktur des Verbund körpers bei einer 150fachen Vergrößerung, wobei die Ober flächenschicht [die in diesem Fall eine Dicke von 0,0178 cm (0,007 inch) hat] aus einer ausgeprägt unterschiedlichen Sorte im Vergleich zu dem Kern besteht. Die Fig. 1C zeigt die Bindungslinie des Panels B bei einer 1500fachen Vergrößerung. Die Fig. 1A, 1B und 1C zeigen klar, daß die Sorte der oberen Oberfläche fein gekörnt ist, während der Kern aus einer Sorte mit mittlerer Korngröße besteht. Diese Figuren zeigen weiter hin eine ausgezeichnete Bindung zwischen der Oberflächen schicht und dem Kern, was beweist, daß die Konsolidierung jeder Schicht und zwischen jeder Schicht vollständig ist.

Die Fig. 2A, 2B und 2C sind Mikrophotographien eines erfin dungsgemäßen Kompaktkörpers mit kuppelförmiger oder kugelför miger Oberfläche. Die obere Oberfläche unterscheidet sich ausgeprägt von dem Kern. Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf konturierte Oberflä chen sowie flache Oberflächen anwendbar ist, wie eindeutig aus den Fig. 2B und 2C ersichtlich wird.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen, daß das erfindungsgemäße Ver fahren nicht nur dazu imstande ist, schichtförmige Hartme tall-Verbundkörper mit konturierten Gestalten zu ergeben, sondern daß es auch eine Vielzahl von Schichten ergeben kann, die voneinander jeweils und vom Kern ausgeprägt unterschied lich sein können. Diese Vielzahl der Schichten ist auch in Fig. 3A gezeigt. Die Fig. 3B und 3C zeigen die Schichten bei höheren Vergrößerungen, und sie stellen die Unterschiede der Struktur voneinander und vom Kern klar dar. Die hierin be schriebenen "Schichten" können sich hinsichtlich ihrer Dicke von so wenig wie 0,00254 cm (0,001 inch) bis so viel wie 20% der Gesamtdicke des gesinterten Teils erstrecken.

Die Fig. 4 bis 9 zeigen, wie das erfindungsgemäße schichtför mige Verbund-Carbidprodukt gebildet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 ge zeigt wird, kann ein kugelförmig (kuppelförmig) geformtes Bergbau-Kompaktteil oder -Werkzeug hergestellt werden, bei dem der Kern aus einer relativ zähen (schlagfesten) Sorte von zementiertem Carbid mit relativ hohem Anteil an Kobalt (ober halb 8 Gew.-%) oder aus einem zementierten Carbid mit grob körniger Struktur oder beiden besteht. Die obere Oberflä chenschicht 2 besteht aus einem relativ harten (hohe Ver schleißfestigkeit) Material, die aus einer zweiten Sorte von zementiertem Carbid mit relativ niedrigem Kobaltanteil (6 Gew.-% oder weniger) oder einem zementierten Carbid mit feinkörniger Struktur oder beiden gebildet worden ist. Ein derartiges schichtförmiges Verbund-Carbidprodukt gemäß Fig. 4 ergibt ein festes Hartmetall-Bergbauwerkzeug mit verbesserten mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu entweder dem zähen Kern oder der harten Oberfläche. Dies aufgrund der Kombina tion zu einem Körper mit kontrollierten Zusammensetzungen und Eigenschaften in unterschiedlichen Bereichen des gesinterten Produkts.

Der in Fig. 4 gezeigte Verbundkörper kann viele Anwendungen beim Gesteinsbohren oder im Bergbau finden. Er ergibt verbes serte Eigenschaften gegenüber derzeitigen Hartmetallzusammen setzungen aufgrund seiner oberen Oberfläche mit hoher Härte. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Härte beein trächtigen die Schlagfestigkeit des Kerns nicht.

Die Fig. 5 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Bergbauwerkzeugs, das oben beschrieben wurde. Der Kern 3 be steht aus einer relativ harten Sorte von zementiertem Carbid. Es ist eine Zwischenschicht 4 vorgesehen, die eine hohe Schockbeständigkeit hat. Die obere Oberflächenschicht 5 des Verbundkörpers kann eine ähnliche Zusammensetzung wie der Kern oder eine unterschiedliche Zusammensetzung haben. Alter nativ kann die obere Schicht 5 eine ungleich höhere Ver schleißfestigkeit als der Kern haben. Das Bergbauwerkzeug der Fig. 5 ist speziell ausgestaltet, um den Kern 3 vor Sprüngen zu schützen, die in der Oberflächenschicht 5 entstehen. Die Schockbeständigkeitseigenschaften der Zwischenschicht 4 erge ben diesen Schutz für den Kern 3. Selbst dann, wenn die Ober flächenschicht 5 abblättert, schützt die Zwischenschicht 4 den Kern 3, indem sie eine Ausbreitung der Risse verhindert.

Bei der Bildung von mehrschichtigen Verbundkörpern ist es zweckmäßig, daß die Schichten vom Kern zu der Oberfläche einen Gradienten der Eigenschaften haben. So ist es zum Bei spiel zweckmäßig, daß ein Gradient hinsichtlich des thermi schen Expansionskoeffizienten für jede der Schichten besteht. Dieser Gradient der Eigenschaften gestattet es, daß der ge sinterte Verbundkörper ein festes Stück ohne Bruch bildet.

Die Fig. 6 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform, bei der ein indexierbarer Schneidwerkzeugeinsatz entweder mit oder ohne Löcher und entweder mit oder ohne Splitterbrecher hergestellt werden kann. Der Kern 7 dieses Einsatzes kann aus einer zähen schlagfesten Zusammensetzung bestehen. Die Ober fläche 6 kann aus einer hoch verschleißfesten oder korrosi onsbeständigen oder kraterbeständigen Sorte bestehen. Der in Fig. 6 gezeigte Einsatz ist für Metallschneid-Anwendungs zwecke besonders gut geeignet, da er die Herstellung von Werkzeugmaterialien mit entweder verbesserter Verschleißfe stigkeit im Vergleich zu den derzeitigen Hartmetall-Werkzeu gen oder mit verbesserter Schlagfestigkeit gestattet.

Die Fig. 7 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform, bei der nur die freigelegten Schneidränder bzw. -kanten 8 eines festen Hartmetallkörpers 9 aus einer Sorte bestehen, die ge genüber dem Körper ausgeprägt unterschiedlich ist. Eine der artige Konfiguration kann für Fälle geeignet sein, wo ein größerer Verhältnisanteil des schlagfesten Kernmaterials ge genüber den hoch verschleißbeständigen Schneidkanten, die brüchiger als der Körper sind, erforderlich ist. Alternativ kann, wenn die gesonderte Oberflächensorte des Hartmetalls gegenüber dem Kernmaterial teuer ist, die teure Sorte nur für die Schneidkanten verwendet werden, um dieses Material zu sparen.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegen den Erfindung, bei der die obere Oberflächenschicht 10 in Rillen in dem Kern 11 ausgedehnt ist, um eine tiefere (dicke re) obere Oberflächenschicht zu ergeben.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei er eine Zwischenschicht 14 aus einer ausgeprägt unter schiedlichen Sorte von einer gesonderten Oberflächenschicht 12 auf einem Körper 13 eingeschlossen ist.

Die Herstellung der oben beschriebenen schichtförmigen Ver bundcarbide erfordert die Herstellung eines Hartmetallpul vers, das ein typisches Gemisch aus Metallcarbidpulver und Bindemittel-Metallpulver oder -pulvern enthält, durch belie bige, derzeit für einen solchen Zweck bekannte Techniken. Diese schließen ein Mahlen in einer Kugelmühle, ein Mahlen in einer Reibmühle oder ein Mahlen in einer Vibrationsmühle und anschließend ein Trocknen zur Entfernung des Lösungsmittels ein.

Das getrocknete pulverförmige Metallgemisch wird sodann mit einem flüssigen Träger vermischt, um eine Aufschlämmung mit der Konsistenz eines Latex-Anstrichmittels herzustellen. Ein derartiger Träger wird beispielsweise in der oben genannten US-PS 4 003 716 (Steigelman et al.) beschrieben. Sehr dünne Hartmetallkomponenten oder -laminate werden durch die Stufen der Erzeugung von fließfähigen Compounds der Hartmetalle, Trocknen der Compounds, gewünschtenfalls Verlaminierung der Compounds und anschließendes Sintern in Graphitformen zur Er zeugung der Sintergegenstände hergestellt.

Der flüssige Träger, mit dem das getrocknete pulverförmige Metallgemisch vermischt wird, besteht aus:

1. Lösungsmitteln, Toluol und Ethylalkohol, um die anderen Bestandteile des flüssigen Trägers aufzulösen und die Viskosität der Aufschlämmung einzustellen;
2. Entflockungsmitteln oder oberflächenaktiven Mitteln, wie Kellox-23-Fischöl, um die Pulverteilchen in Suspen sion zu halten und zu verhindern, daß die Teilchen zu sammenklumpen;
3. Weichmachern, wie Santicizer 160, um die Verteilung des Bindemittels in der Aufschlämmung zu verbessern und der Aufschlämmung nach dem Abscheiden auf den Kern und Trocknen eine Flexibilität zu verleihen; und
4. Bindemitteln, wie Butvar B79, die sich in dem Lösungs mittel auflösen und die Viskosität der Aufschlämmung verändern, indem sie die Pulverteilchen nach dem Trocknen der Aufschlämmung miteinander verbinden.

Die Konsistenz der Aufschlämmung kann durch Veränderung der relativen Menge des Lösungsmittels und des Bindemittels in dem obigen Gemisch verändert werden.

Ein Beispiel für ein sehr gut anwendbares Gemisch ist wie folgt:
1 kg Hartmetallpulver bestimmter Sorte;
1,67 Gew.-% Kellox-23-Fischöl, bezogen auf das Pulver;
15,0 Gew.-% Toluol, bezogen auf das Pulver;
5,0 Gew.-% Ethylalkohol, bezogen auf das Pulver;
1,42 Gew.-% Santicizer 160, bezogen auf das Pulver; und
4,69 Gew.-% Butvar B79, bezogen auf das Pulver.

Das Gemisch wird 6 Stunden lang in einer Nalgene-Kugelmühle, die ein geeignetes Medium zur Erleichterung der Mischung ent hält, gemahlen.

Die so bearbeitete Aufschlämmung kann sodann durch Sprühen oder Aufstreichen auf die Oberfläche eines beliebigen nicht gesinterten grünen Kompaktkörpers aufgetragen werden, der aus einem gepreßten, kompaktierten oder geformten Hartmetallpul ver beliebiger Sorte, aus dem alle flüchtigen Bindemittel zu vor entfernt worden sind, besteht. Solche Kompaktkörper bil den am Schluß die Kerne oder Körper der gesinterten Gegen stände. Die Aufschlämmung kann auch in der Weise aufgebracht werden, daß der kompaktierte, vom Bindemittel befreite oder vorgesinterte Hartmetall-Kompaktkörper in die Aufschlämmung eingetaucht wird.

Die Aufschlämmung wird sodann in Luft trocknen gelassen. Da nach können die Kompaktkörper mit den getrockneten Oberflä chen der Aufschlämmung unter Anwendung von Hartmetall-Sin terungs- oder -Sinter-Hippingtechniken gesintert werden. Al ternativ können gewünschtenfalls zusätzliche Schichten der Aufschlämmung durch Wiederholung der obigen Stufen aufge bracht werden. Die Wiederaufbringung der gleichen Aufschläm mung führt zu einer Verdickung der Oberflächenschicht aus der Zusammensetzung der jeweiligen Sorte. Gewünschtenfalls können unterschiedliche Aufschlämmungen mit anderen Hartmetallsorten aufgebracht werden, um mehrschichtige Verbundcarbide herzu stellen.

Beim Befolgen der oben beschriebenen Verfahrensweise kann ein schichtförmiger Verbundkörper hergestellt werden, bei dem die Oberflächenschicht erfolgreich mit dem Kern verbunden ist. Durch diese Methode werden die Probleme hinsichtlich der Haf tung der Oberflächenschicht des Stands der Technik überwun den.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer starren gesinterten Hartmetallkomponente mit einem Kern aus einer ersten Sorte eines Hartmetalls und mindestens einer Oberflächenschicht aus einer zweiten Sorte eines Hartmetalls, gekenn zeichnet durch die Stufen:

a) Herstellung einer Aufschlämmung, die ein Pulver des Hartmetalls der zweiten Sorte als teilchenförmigen Bestand teil der Aufschlämmung und einen flüssigen Träger auf Kohlen wasserstoff-Basis enthält;
b) Aufbringung der Aufschlämmung auf die Oberfläche ei nes grünen Kompaktkörpers, wobei der grüne Kompaktkörper aus dem Hartmetall der ersten Sorte gebildet worden ist;
c) Trocknenlassen der Aufschlämmung auf dem grünen Kom paktkörper, um einen grünen schichtförmigen Verbundkörper zu bilden; und
d) Sintern des grünen schichtförmigen Verbundkörpers, um die starre gesinterte Hartmetallkomponente zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der flüssige Träger auf Kohlenwasser stoff-Basis weiterhin ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe Lösungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Bindemittel und Weichmacher enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß es weiterhin eine Stufe der Einstel lung der Viskosität der Aufschlämmung vor dem Aufbringen der Aufschlämmung auf die Oberfläche des grünen Kompaktkörpers umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der grüne Kompaktkörper ein flüchtiges Bindemittel einschließt und daß das Verfahren weiterhin eine Stufe der Entfernung des flüchtigen Bindemit tels durch einen Prozeß, ausgewählt aus der Gruppe Vorsin tern, Halbsintern und Entfetten, umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der grüne Kompaktkörper aus einem Hartmetallpulver, das ohne irgendein flüchtiges Bindemittel hergestellt worden ist, hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung nur auf die obere Oberfläche des grünen Kompaktkörpers aufgebracht wird, wodurch beim Sintern ein schichtförmiges Verbundprodukt hergestellt wird, bei dem nur die obere Oberfläche eine Hart metallsorte enthält, die von derjenigen des Körpers des Gegenstands unterschiedlich ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf die gesamte Oberfläche des grünen Kompaktkörpers aufgebracht wird, wodurch beim Sintern ein schichtförmiger Verbund-Car bidgegenstand hergestellt wird, bei dem die gesamte Ober fläche des schichtförmigen Verbund-Carbidgegenstands eine Hartmetallsorte enthält, die von derjenigen des Kerns des Artikels verschieden ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf ausgewählte Oberflächen des grünen Kompaktkörpers aufgebracht wird, wodurch beim Sintern ein schichtförmiger Verbund-Car bidgegenstand hergestellt wird, bei dem ausgewählte Ober flächen des Gegenstands eine Sorte des Hartmetalls enthalten, die sich von derjenigen des Kerns oder des Körpers des Gegen stands unterscheidet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf den grünen Kompaktkörper durch mindestens ein Verfahren des Auf streichens, des Sprühens oder des auf sonstige Weise erfol genden Abscheidens der Aufschlämmung auf den grünen Kompakt körper aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aufschlämmung auf den grünen Kom paktkörper durch mindestens eines der Verfahren des Unter tauchens und des Eintauchens des grünen Kompaktkörpers in die Aufschlämmung aufgebracht wird.

11. Starrer gesinterter Gegenstand, dadurch gekenn zeichnet, daß er nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt worden ist.

12. Starrer gesinterter Gegenstand, umfassend einen Kern aus einer ersten Sorte einer Hartmetallzusammensetzung und minde stens einer oberen Oberflächenschicht aus einer zweiten Sorte einer Hartmetallzusammensetzung, wobei jede der ersten Sorte der Hartmetallzusammensetzung und der zweiten Sorte der Hart metallzusammensetzung ein Bindemittel einschließt, wobei das Bindemittel mindestens eines von Kobalt und Nickel ist.

13. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die gesamte Oberfläche des Gegenstands aus im wesentlichen mindestens einer Schicht aus der zweiten Sorte der Hartmetallzusammensetzung besteht.

14. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß ausgewählte Oberflächenbereiche des Gegenstands im wesentlichen aus der zweiten Sorte der Hart metallzusammensetzung bestehen.

15. Gegenstand nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand weiterhin mindestens eine Zwischenschicht aus einer dritten Sorte einer Hartmetallzusammensetzung umfaßt, wobei diese Zwischenschicht zwischen dem Kern und der Oberflächenschicht vorgesehen ist, wobei die Oberflächenschicht aus einer Hartmetallsorte be steht, die hinsichtlich ihrer Zusammensetzung von derjenigen des Kerns und der Zwischenschicht verschieden ist, um einen Gradienten der Eigenschaften zu erzeugen.

16. Gegenstand nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenschicht erheblich zäher ist als die Oberflächenschicht und der Kern.