Способ изготовления шихты для металлокерамических твердых сплавов

 

М 58706

Класс 40b, 2, 1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРС!40МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зпрегггстрггровано в Бюро изобрегггенгггг Госгггп

Г. А, Меерсон.

Способ изготовления шихты для металлокерамических твердых сплавов.

Заявлено 3 февраля 1939 гола в 11К11.Ч ia X» 91819.

Онуолн ковано 31 января 1911 года.

Известно, что введение титана в со- . став металлокерамических твердых сплавов сильно повышает их режущую, способность.

Однако до сего времени производ-, ство титановых твердых сплавов -1e: обеспечивает выпуск стандартного качества сплавов в достаточном количестве из-за несовершенства технологии., В настоящее время технологическая, схема производства титановых твердых сплавов состоит в следующем, Путем прокаливания смеси двуокиси титана с ламповой сажей при температуре . около 1900= получают неполный карбид титана. Измельченный порошок этого карбида титана смешивают в шаровой мельнице с порошками отдельгю, полученных карбида вольфрама и ко-; бальта, смесь прессуют и спекают при температуре около 1500 .

Основные затруднения в этой технологии связаны с операциями образова- ния карбида титана и окончательного спекагния сплава, спрессованного из и о рош к ota.

В результате прокаливания с»месги ! двуокиси титана с ламповой сажей получаются продукты непостоянного состава, содержащие большей частью от 14 <о 17 связанного углерода (вместо 20 г соответствующих формул карбида титана Т.С). По современным представлениям недостаток углерода в этих продуктах объясняется тем, no в них, помимо титана и углерода, остался еще связанный с титаном кислород, не полностью вытесненный в процессе прокаливания смеси двуокиси титана с ламповой сажей, и связаниьги азот, поглощенный во время карбидообразования.

Исследования автора и других работников производства сплавов (см. журнал «Редкие металлы», 1935 г., № 4 и др.) показали, что добавка вольфрама (с соответствующим количеством сажи) в процессе карбидообразования способствует повышения> содержания углерода, а следовательно снижению содержания кислорода, связанных с титаном (c одновременным образованием твердого раствора двух карбидов), и при температурах, значительно более низких (1400 — 1600 =), чем применяемые сейчас в производстве для получения неполного карбида титана (1800 †20 =), удается достигнуть. в присутствии вольфрама, содержания углерода, связанного с титаном, близкого к теоретическому.

Скорость кароотоaaa иа Se«a

ceaala арофа -2 Во Врон о савконин В заВиоимогми am

Вврииомавиии ларБидо Наитаиа

2.У, 3 vaca

Времо вовка рин

Кривая 11 относится к сплаву карбида титана, большая часть зерен которого (оKoëo 80%) имеет размер дo

11 и в котором встречается немного зерен высших классов вплоть до еди ничных зерен 10 — 15,i.

Кривая Ш относится к сплаву карбида титана, подавляюшая часть зерен которого (до 95%) имеет размер до

l u. и в кот орм встречается немного зерен до 2 — -41.

На диаграмме показаны кривые скорости нарастания удельного веса титан о-вольфрамового сплава во время спекания, в зависимости от зернистости исходного карбида титана. Кривая

1 относится к сплаву с исходным карбидом титана, размер большей части зерен когорого укладывается в класс

21 — 0,51 и в котором имеется значительное число зерен 61» — 41», а так>ке всгречаются зерна до 10р, Поскольку Зги исследования произ- газовыделение будет происходить во водились как раз в области темпера- время спекания, го оно будет иреияч1 тур, Ври которых осуществляется ствовать нормальному формированию процесс спекания титано-вольфрамовых компактного сплава. Это явлени е бы сплавов, го естествен но заключить, ло подтверждено рядом исследований и о, если в смесь перед спеканием I Центральной лабораторией завода твер1в веден малоуглероди стыи карбид ти- дых сплавов и работами автора с сотана, т. е, содержаший значительное груд никами на примере образования ко. гичесгво кислорода, то под влияни-, так называемой «по ристой1 сердцевины;> ем вольфрама будет происходить даль- в титановых твердых сплавах. нейшее насыщение карбида титана Другим фактором, затрудняюшнм углеродом, которое должно со прово- образование компактного тела во время ждаться вытеснением кислорода в фор- с(пекания титанового твердого сплава, ме окиси углерода. Кроме того, позд- служит то обстоятельство, что карбид нейшими исследованиями установлено, титана менее а ктив ио взаимодейсгвуе что кисло род может выделяться и с коба. lbTом, чем карбид вольфрама, и в результате перекристаллизации кар-, поэтому введение карбида гитана в обида mzана через расплавленный ие- I став сплава замедляет процесс сиекаме нтирующий металл. ния. Специальное исследование, ировеПростой по дсчет показывает, что из денн ое автором и его сотрудниками, 1 малоуглеродистого карбида титана, показало, что заметное влиян ие на скоири увеличении содержания углерода рость процесса снекания титановых в нем всего на 1%, вытеснится окиси, твердых сплавов оказывает зерииуглеро да около 110 см" (при 1500")., сгость исходного порошка карби.tn

Очевидно, что если такое большое титана, Из диаграммы видно. ч1 О чем меньше зернистость исходного порошка карбида титана, тем быстрее идет процесс спекания сплава. В тои «e работе были получены данные о том, что из мелкозернистого карбида титана получаются более прочные. более твердые и более вязкие сплавы и с бо, lee высокими режущими свойствами.

Из вьппеизложенного вытекают два условия, соблюдение которых необхо.димо для получения высококачественных титановых твердых сплавов: ! Карбид титана должен до спекания содержать минимальные количества кислорода и азота.

2. Карбид титана должен быть напоолее мелкозернист.

Для осуществления >тих условий предлагается:

1. Применять для карбонизации титана «газовую» сажу вместо принятой, в производстве «ламповой». Газовая сажа значительно более активна и оплее дисперсна, что позволит более равномерно и дисперсно распределить ее среди частиц двуокиси титана. В ре-, зультате получается более мелкозернистый карбид титана.

2. Добавлять вольфрам или молибден (c соответствующим количеством сажи) для повышения содержания у1лерода, связанного с титаном (с ояновреме нным образованием твердого раствора — — карбидов).

Мелкозернистость зерен гитанового сложного карбида достигается путем прокаливапия двуокиси титана. в п1исутствии избытка газовой сажи (31от избыток задержит рост зерен кароида титана с последующим поглощением этого избытка добавлением соответствующего количества вольфрама или молибдена и вторичным прокаливанием смеси с частичным образованием слож- i ного карбида при 1400 — 1800 ) и.ги путем прокали вания смеси двуоки"..и ти тана с газовой сажей в присутствии окиси или металлического порошка вольфрама или молибдена (с образова- нием сложного карбида) при понижен- ной температуре (1400 — 1800 -), по, сравнению с п|ринятой теперь для получения карбида титана, что стано-, вится возможным, как выше указано, именно бла одаря дооавке вольфрама или м олиб дена.

При этом. при смешении двуокиси титана с газовой сажей и окисью илп металлическим порошком (вольфрама или молибдена) должны быть приняты меры для наиболее тгцательного персмешивания частиц смешиваемых компонентов, что лучше всего достигается мокрым размолом в присутствии соглтE eTñòâ»lnùåé жидкости, сма шва1огцей чанные порошки с последукпцн» высушиванием и просевом смеси.

Коли ество вольфрама или молибдена, добавляемого к титану. ограни швается количеством, которос необходимо для обеспечения не менее 17 ::»глерода, связанного с титаном

Это количество устанавливается опытным путем, ь зависимости oT свойств (диспероностп) двуокиси титана и сажи, но молибдена не должно быть меньше 5; илп вольфрама

10;; по отношению к карбиду титана и не болыие мономолекулярного отношения, т. е. мол. отношение VC: TiC плп

Мо,C: Т:;С не должно превосход тп

l: 1.

Кроме того, в сослан смеси перед .еВооо 1Hblii ме.lкозернистый порошок карбида вольфрама, полученный путем прокалп вапия вольфрама с сажей при температуре не выше 1400

Количество этого мелкозерпистого карбида вольфрама должно быть не меньше половинь; того количества карбида вольфрама (или эквивален Tного ему количест1ва карбида молибдена), которое связано с карбидом титана в cложный карбид.

В этой части данное предложение отличается от прежних предложений по изготовлению твердых титановольфрамовых сплавов из сложных карбидов, путем предварительного соединения всего коли .ества вольфрама со всем количеством титана в общий сложный карбид (твердый раствор).

Для обеспечения быстрого и полного спекания ollëàâà необходимо, чтобы в спрессованной смеси перед спеканием находилось доСтаточное количество свободногn мелкозернистого карбида вольфрама, который активно взаимодействует с кобальтом, вызывая перекристаллизацию и уплотнение спла- образовании с;южного карбида (как ва. Кроме того, известно из практики выше описа Io). Кобальт весь или «апроизво дства карбидо-вольфрамовых стично может быть заменен никелем. твердых сплавов, что перегрев вольфрама, при его карбонизации выше Предмет изобретения.

1500, заметно ухудшает качество, сплава. Сплав становится крупнозер- 1. Способ изготовления шихты для нистым и с пониженными режуц ими металлокерамических твердых сплавов, свойствами. отличàloщийся тем, что, с целью

Оба порошка: мелкозернистый слож- получения мелкозернистого карбида ный титано-вольфрамовый (или тита- титана с содержанием углерода не но-молибденовый) карбид и мелкозер-, менее 17%, двуокись титана нрокали-! нистыи вольфрамовый карбид смеши- вают с избытком газовой сажи, после ваются с порошком кобальта, смесь чего добавляют вольфрам или молибпрессуется и спекается., ден и вторично прокаливают при

Весовые соотношения этих трех по-! 1400 — 1800-. рошков берутся такими, чтобы общий 2. Прием вьаполнения способа по состав сплава находился в пределах: l и. 1, отличающийся тем, что (в зависимости от требующегося со- про каливанию подвергают смесь двуотношен ия твердости, вязкости и т. и.), окиси титана с газовой сажей и смесью кобальта — — от 5 до 20%, или порошком вольфрама или молибтитана — от 40 до 5%, дена, а затем сложный вольфрамовольфрама — от 83 до 28%, титановый или молибдено-титановый углерод — остальное. карбид смешивают с дооавочным коЧасть вольфрама, но не больше по- личеcTBQM свободного WC и кобальта ловины, может быть заменена эквива- или никеля и смесь подвергают преслентным количеством молибдена при совке и спеканию.

Отв. реаак1ор П. В. Нпкищин

Тпп. «Сов. печ.», М 36332. Зак. ¹ I 426 — 575

Цена 33 коп

Госпланнздат