SE519603C2 - Sätt att framställa hårdmetall av pulver WC och Co legerat med korntillväxthämmare - Google Patents

Description

U 20 25 30 35 40 519 603 2 För submikrona material används korntillväxthämmare som re- gel: Cr3C2 och/eller kombinationer av VC+Cr3C2 används för finare kornstorlekar.

Alla kubiska karbider från grupperna IV och V i det perio- diska systemet verkar som korntillväxthämmare för WC-Co-lege- ringar: TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC men även hexagonal Mo2C och den orthorombiska Cr3C2 från Grupp VI. För WC-Co-legeringar med en sintrad kornstorlek av l.O-l.6 um för wolframkarbiden är TaC en mycket vanlig kornstorleksstabilisator/korntillväxthämmare, men även NbC används, ofta i kombination med TaC. Mo2C kan användas (0.8-1.6 um).

Det traditionella sättet att producera hårdmetall är att också, båda i det submikrona och mikrona området fylla önskade proportioner av WC, Co och eventuellt korntillväxt- hämmare + pressmedel såsom PEG eller A-vax, i en kulkvarn med mal- kroppar av WC-Co (för att inte få några oönskade föroreningar i materialet) och att intensivt våtmala denna blandning i sprit/vatten eller någon annan malvätska. Den slutliga kornstorle- ken för wolframkarbiden bestäms under denna process. Wolframkarbi- den är ofta starkt agglomererad och detta gäller också för kobolt- pulvret. Malningsprocessen är ofta mycket lång för att: 1. Bestämma den slutliga kornstorleken för wolframkarbiden. 2. Få en jämn fördelning av korntillväxthämmaren för att und- vika korntillväxt i någon del. 3. Få kobolten jämnt fördelad för att undvika porositet och koboltsjöar i det sintrade materialet.

Den långa maltiden är skadlig på grund av: l) Förslitning av malkropparna 2) Förslitning av de inre väggarna av kvarnarna (hög under- hållskostnad) 3) Investeringskostnader i många kvarnar för att producera den önskade mängden material En lång maltid kommer även att skapa en mycket bred fördel- ning i kornstorlek av de malda WC-partiklarna. Konsekvenserna av denna breda fördelning är många, såsom: högt presstryck med hög återfjädring vid tryckavlastningen och hög risk för sprickor i mo- derna komplicerada geometrier och bildning av ogynnsam morfologi hos de sintrade WC-kornen vilket re- (triangulär, (böjhållfasthet).

Efter avslutad malning måste slurryn torkas, ofta i en prismatisk etc.) sulterar i låg seghet spraytork, för till få ett friflytande pulver. Detta pulver pres- 10 15 20 .25 30 35 519 605 s oas sedan och sintras till ämnen följt av slipfling till slutliga dimensioner och i de flesta fall även beläggning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undvika produk- tionsolägenheterna beskrivna ovan och även att öka prestandan för det sintrade materialet, huvudsakligen seghet.

Uppfinningen består av följande fundamentala koncept: - Ett väldefinierat WC-råmaterial med snäv kornstorleksför- delning med avrundad morfologi och slutlig (sintrad) kornstorlek redan bestämd när det framställs via reduktion/karburering. WC måste vara deagglomererad till singulära korn eller vara lätt att deagglomerera. Om en hårdmetall med en sintrad WC-medelkornstorlek av 1.3 um är önskad, innebär det att ursprunglig WC måste ha en medelkornstorlek av omkring (l.0-) 1.2 um (en viss liten, men kon- trollerad, korntillväxt kan aldrig undvikas).

- Ett väldefinierat Co-råmaterial med snäv kornstorlek, även det med avrundad morfologi och med en kornstorlek ekvivalent med eller mindre än WC-kornstorleken med vilken det kommer att blan- das. Även koboltpulvret måste vara lätt att deagglomerera. Det speciella med detta Co-råmaterial är att åtminstone metalldelen av korntillväxthämmaren redan är närvarande d v s tillsats av korn- tillväxthämmaren är en del av Co pulver-produktionsprocessen. Det innebär att även kobolten är 'skräddarsydd' för den slutliga sint- rade legeringen, därför att mängd och typ av korntillväxthämmare är beroende på både slutlig (sintrad) WC-kornstorlek och mängd av bindefas.

- En kort maltid som snarare är en blandning än en traditio- nell malning.

Användning av koncepten ovan ger en hårdmetall med bättre produktionsekonomi kombinerat med bättre pressningsegenskaper (färre sprickor och bättre toleranser d v s bättre formstabilitet) och ökad seghet. Seghetsökningen beror på en bättre morfologi med mera rundade och mindre triangulära och prismatiska WC-korn. Med korntillväxthämmaren närvarande där den behövs, dvs i kontaktytor- na mellan Co och WC, kan ofta mängden av korntillväxthämmare mins- kas. På grund av att dessa hämmare, speciellt VC, är kända för att minska segheten, kan en minskning av dessa element ge en bättre seghet med bibehållen korntillväxthämmande effekt därför att de är placerade där de behövs. 10 Ü 20 25 30 35 40 519 Uppfinningen är lämplig för tillsatser av upp till 3, före- trädesvis upp till 2, vikt-% av V och/eller Cr, Ti och Ta och/eller Nb.

EXEMPEL l Två pulversatser framställdes, en enligt etablerad teknologi och en enligt uppfinningen.

Känd teknik: 89.5 w/o WC, 0.8 um (FSSS) 10.0 w/o Co standard (l.5 um) 0.5 w/o Cr3C2 Maltid: 30 h Uppfinning: 89.5 w/o WC, 0.70 um (FSSS) 10.43 w/o Co-Cr (0.65 um) 0.07 w/o C (kolkompensation) Maltid: 3 h Co-Cr-legeringen enligt uppfinningen innehållande Co/Cr i proportionerna 10/0.43 och lätt att deagglomerera, såväl som WC:n enligt uppfinningen.

Kvarnarna var identiska såväl som den totala mängden pulver i kvarnarna. Pulperna spraytorkades med samma processparametrar.

De två pulvren pressades till skärämnen, SNUN 120308, i verk- tyg för 18% krympning under sintringen.

Presstrycket var 145 MPa för pulvret framställt enligt exis- terande teknik och 110 MPa för pulver enligt uppfinningen. Önskat tryck är 100120 MPa.

Presskropparna sintrades sedan i samma ugnscharge och hade samma hårdhet i sintrat tillstånd, 1600:25 HV3.

EXEMPEL 2 Av pulvren i exempel 1 tillverkades provstavar 5.5x6.5x2l mm.

De sintrades tillsammans och prövades sedan i ett 3-punkts böjprov med följande resultat, medelvärden: Känd teknik 2725i300 MPa Uppfinningen 32501200 MPa EXEMPEL 3 Två legeringar med samma makrosammansättning tillverkades, en enligt föreliggande uppfinning och en enligt känd teknik. 519 603 S' 93. w/o WC 1.2 pm FSSS 6.0 w/c Co standard (l.5 pm) 0.5 w/o TaC Maltid: 40 h Uppfinning 93.5 w/o WC 1.0 pm (FSSS) 6.4 w/o Co-Ta 0.8 pm 0.1 w/o C (kolkompensation) Maltid: 4 h De två varianterna framställdes enligt exempel l. Vid press- ning av samma provskär, SNUN 120308, var presstrycket för 18% krympning 160 MPa för pulvret enligt existerande teknik och 115 MPa för pulvret enligt uppfinningen. Efter sintring hade båda va- rianterna samma hårdhet, l750i25 HV3.

Claims (3)

1. 0 519 603 vrfiq-v- l. Sätt att tillverka en WC-Co-baserad hàrdmetall med en sintrad WC-kornstorlek i området 0.4-1.6 pm k ä n n e t e c k n a t av blandning av ett väl deagglomererat el- ler lättdeagglomererat WC~pulver med avrundad morfologi, ett Co- pulver även detta väl deagglomererat eller lättdeagglomererat varvid åtminstone en korntillväxthämmare tillsättes som en del av Co-pulvret d v s omfattas i Co-pulvret och är inlegerad däri.

2. Sätt enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att Co-pulv- ret har en kornstorlek lika med eller mindre än WC-pulvrets korn- storlek.

3. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att den sintrade WC-kornstorleken är 0.6-1.4 um.