DE69203962T2

DE69203962T2 - Verfahren zur herstellung eines harten sinterkörpers.

Info

Publication number: DE69203962T2
Application number: DE69203962T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Kitagawa; Toshio Nomura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2012-05-30
Also published as: EP0516165B1; EP0516165A2; DE69203962D1; US5403373A; EP0516165A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines harten Sinterkörpers, wie beispielsweise ein gegen Abnutzung widerstandsfähiges Teil oder ein Gleitteil, aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit enspricht und eine komplexe Form hat.

Beschreibung des Standes der Technik

Im allgemeinen wird ein gegen Verschleiß widerstandsfähiges Teil oder ein Gleitteil aus einem Hartmetall, das auf WC, TaC oder TiC basiert, oder einer Legierung, die Stellit entspricht, der auf Co-Cr-W basiert, hergestellt. Eine derartige Legierung wird durch das Abbinden harter Teilchen aus Carbid, einem Nitrid und/oder einem Carbonitrid aus W, Ta, Ti und/oder Cr mit einem Eisenfamilienmetall, wie Co, Fe oder Ni, durch ein bekanntes purvermetallugisches Ververfahren hergestellt. Konkreter ausgedrückt wird WC-Pulver, TaC-Pulver, Co-Pulver und/oder Ni-Pulver entsprechend einer vorgeschriebenen Legierungszusammensetzung miteinander gemischt und das gemischte Rohmaterialpulver wird dann gußverdichtet oder CIP-geformt, so daß der so erhaltene Preßling gesintert wird.
Bei einem derartigen herkömmlichen Verfahren ist jedoch das Rohprodukt in seiner Form als auch in seiner Maßgenauigkeit beschränkt, da der Preßling durch Gußverdichtung erhalten wird. Infolge des in einer Achse erfolgenden Verdichtungsdruckes, der bei dem Gußverdichtungsverfahren angewendet wird, ist es schwierig ein Material zu einem Preßling aus zuformen, der mit Löchern oder einer Vielzahl von Oberflächen, die gegen die Richtung des Druckstabes geneigt sind, versehen ist. Des weiteren ist es unmöglich ein Material zu einem Preßling auszuformen, der mit Rillen, Gewindekanälen, Riffelungen und ähnlichem in unterschiedliche Richtungen hinsichtlich eines Loches versehen ist. Wenn der Preßling Teile mit mehr als 1,5 mal unterschiedlichen Dicken aufweist, ist es andererseits unmöglich, eine homogene Pulverdichte zu erlangen, was während des Sinterprozesses einen Unterschied bei der Kontraktion erzeugt, der zu einer Verformung des Bauteiles führt.
Obwohl es möglich ist, einen Preßling mit einer dreidimensionalen Form mit dem CIP-Formverfahren zu formen, kann in diesem Fall eine ausreichende Genauigkeit nicht erreicht werden, wenn das Material in einer Form aus Gummi geformt wird. Um ein Bauteil mit einer komplexen Form und einer dreidimensional kurvernförmig verlaufenden Oberfläche, einem kleinen Loch und dergleichen zu erhalten, ist es unerläßlich, einen Sinterkörper, der in einer einfachen Form hergestellt wurde, nachzubearbeiten.
Um ein Hartmetall oder eine Legierung, die Stellit entspricht und die sehr schwer zu bearbeiten ist, zu bearbeiten, ist es jedoch notwendig, das Material mit einem Diamantschleifstein zu schleifen oder eine Maschinenbearbeitung mit elektrischer Entladung anzuwenden. Inbesondere ist die Bearbeitung mit elektrischer Entladung notwendig, um kleine Löcher oder ähnliches auszuformen. Wenn ein Sinterkörper aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, der Bearbeitung durch elektrische Entladungsgeräte ausgesetzt wird, können jedoch in der Arbeitsoberfläche durch externe Schocks kleine Sprünge oder Risse verursacht werden, die letztendlich das Gesaintbauteil zerbrechen lassen können.
Obwohl es ein bekanntes Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Preßlings gibt, welcher durch Gußverdichtung oder CIP-Formen einer komplexen Form und anschließendes Sintern der Form erreicht wird, kann der Preßling mit diesem Verfahren keine ausreichende Festigkeit erhalten. Folglich ist es unmöglich, den Preßling in seiner Dicke zu reduzieren und denselben zu einer komplexen Form mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten, während von einer Bearbeitungslinie der maschinellen Bearbeitung leicht Brüche verursacht werden kann, wodurch die Festigkeit des Sinterkörpers verringert wird.
Daher war es im Allgemeinen schwierig, ein verschleißfestes Teil oder ein Gleitteil aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, in einer komplexen Form zu erhalten. Auf der anderen Seite war es unmöglich bei einem Teil, welches durch maschinelle Bearbeitet in eine komplexe Form gebracht wurde, die ursprüngliche Festigkeit, mit der der Stoff ausgestattet war, zu erhalten.
Die JP 2015139 offenbart ein Titancarbonitrid-Hartmetall für Schneidwerkzeuge, das aus ein oder mehreren Carbidmetallen der Gruppe IVa und Metallbindemitteln aus der Eisengruppen besteht.
Ein Verfahren zum Spritzgegussintern ist aus der EP-0 412 743 A1 bekannt, während ein Verfahren zur Herstellung des Hartmetalls oder der Hartmetall-Legierung durch Spritzgießen durch die EP 0 443 048 A1 bekannt ist.
In Anbetracht der erwähnten Umstände des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines harten Sinterkörpers aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, mit einer komplexen Form, die eine drei-diinensionale gebogene Oberfläche, ein kleines Loch und Ähnliches aufweist, ohne Nachbearbeitung, wie Bearbeitung mit elektrischer Entladung oder anderen Maschinenbesrbeitung, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Um die Verminderung der Festigkeit durch die Bearbeitung mit elektrischer Entladung eines harten Sinterkörpers aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, zu erklären, haben die Erfinder Teile, die mit elektrischer Entladung bearbeitet wurden, genau untersucht und haben festgestellt, daß diese Teile in einer Tiefe von ungefähr 5 - 10 um von der Oberfläche beieinflußt und spröde gemacht waren. Demzufolge wurde bewiesen, dar die Materialfestigkeit von so beeinflußten und spröde gemachten Teile vermindert ist, um so Ausgangspunkte für Brüche bei äußeren Beanspruchungen zu bilden.
Es wurde auch festgestellt, daß eine kontinuierliche Linie, wie beispielsweise die Wirkungslinie, leicht einen Ausgangspunkt für Brüche bildet, auch wenn der Preßling nicht durch elektrische Entladungsbearbeitung sondern nur maschinell bearbeitet wird. Speziell eine Oberfläche, die mit einer Linie versehen ist, die eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von über 4 um hat, ist so extrem in der Festigkeit vermindert, dar dieser Oberflächenabschnitt leicht Ausgangspunkt für Brüche bildet, wenn diese ein kleines Loch, eine drei-dimensional gebogene Oberfläch oder eine dünne Stell definiert.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser neuen Erkenntniss vorgeschlagen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen harten Sinterkörper aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, mit einer komplexen Form durch Spritzgießen ohne Nachbearbeitung, wie beispielsweise durch elektrische Entladebearbeitung, zu erhalten. Des weiteren wird ein kleines Loch, eine drei-dimensionale gebogene Oberfläche oder eine dünne Stelle, die leicht einen Ausgangspunkt für Brüche bilden können, mit einer Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 4 um ausgestattet, wodurch es möglich ist, einen harten Sinterkörper zu erhalten, der eine Festigkeit hat, die in dem Hartmetall oder der Legierung, die Stellit entspricht, ursprünglich vorhanden ist.
Was Abschnitte betrifft, insbesondere dicke und einfach geformte Abschnitte, die kein kleines Loch, eine drei-dimensionale gebogene Oberfläche oder dünne Stellen, aufweisen, muß die gesinterte Oberfläche nicht notwendigerweise eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 4 um haben, da äußere Stöße in solchen Bereichen kaum konzentriert sind, um die Festigkeit in nachteiliger Weise zu vermindern. Es ist jedoch vorzuziehen, die gesamte gesinterte Oberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 4 um zu versehen.
Der harte Sinterkörper mit einer komplexen Form wird durch die Anwendung des Spritzgußverfahrens hergestellt, welches allgemein für die Herstellung von Plastikprodukten verwendet wurde und neuerdings zur Herstellung von keramischen Produkten und bei pulvermetallischen Verfahren für Hartmetall oder Legierung, die Stellit entsprechen, angewendet wird. In konkreteren Ausführungen wird Rohmaterialpulver, das mit einem organischen Bindemittel geknetet wurde, wird in eine Gutform zur Ausformung eines Preßlings gegossen, um einen Preßling zu formen, der in seiner Form ähnlich einem harten Sinterkörper, wie einem verschleißfesten Körper oder einem Leitkörper mit einer komplexen Form ist, und der Körper wird, so, wie er geformt wurde, von Bendemittel befreit und danach gesintert, um einen harten Sinterkörper zu erhalten.
Das Rohmaterialpulver wird dadurch hergestellt, daß man harte Teilchen von WC-Pulver, TaC-Pulver oder TiC-Pulver mit metallischem Bindemittelpulver, wie Co-Pulver, Ni-Pulver oder Fe-Pulver, entsprechend der Zusammensetzung eines Hartmetalls aus W, TaC oder TiC oder einer Legierung wie Stellit basierend auf Co-Cr-W-C, entsprechend mischt. Das Rohmaterialpulver wird gleichzeitig in einer Kugelmühle gemischt und einem Zerstampfer oder dergleichen in einem trockenen oder nassen System gemahlen. Das gemischte und pulverisierte Rohmaterialpulver enthält vorzugsweise mindestens 20% an Teilchen mit einen Durchmesser von nicht mehr als 2 um, da es unmöglich ist, einen Sinterkörper zu erhalten, der nahe bei der wahren Dichte liegt, wenn der Rohmaterial ungenügend gemischt und zerkleinert worden ist.
Das organische Bindemittel, welches mit dem Rohmaterialpulver für das Spritzgußverfahren geknetet werden soll, kann aus einem Bindemittel wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Acryl, Äthylen-Vinylacetat, Wachs, Paraffin oder ähnliche Stoffe, die allgemein für das Spritzgießen keramischer Produkte oder ähnlicher Produkte verwendet werden, in selbständiger oder kombinierter Weise gebildet werden.
Hinsichtlich der Gußform, die für das Spritzen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, ist die Oberflächenbeschaffenheit der inneren Umfangsoberfläche von besonderer Bedeutung. Eine gewöhnliche Gußform wird in einem solchen Zustand benutzt, dar eine Drucklinie oder eine elektrische Entladungsbearbeitungsoberfläche, die sich bei der Bearbeitung ergibt, auf der inneren Umfangsoberfläche belassen wird oder daß die innere Umfangsoberfläche leicht poliert wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es jedoch notwendig, die innere Umfangsoberfläche der Gußform verglichen mit der herkömmlichen Gußform glatter zu gestalten, um eine glatte gesinterte Oberfläche zu erhalten.
Hinsichtlich der gesamten inneren Umfangsoberfläche der Gußform oder zumindest eines Teiles, welcher einer drei-dimensional gebogenen Oberfläche oder einer dünnen Stelle des Preßlings entspricht, darf die Oberflächenrauhigkeit Rmax nicht mehr als 3 um betragen. Genauso darf ein beweglicher Kernstift, der in die Gußform eingeführt wird, um ein kleines Loch in den Sinterkörper zu formen, an seiner äußeren Umfangsoberfläche einer Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um aufweisen. Solch eine Gußform und ein Kernstift werden so verwendet, dar zumindest die Oberfläche an einer drei-dimensional gebogenen Oberfläche oder der dünnen Stelle oder die innere Umfangsoberfläche des kleinen Loches mit einer Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 4 um im Zustand der gesinterten Oberfläche des Preßlings und des gesinterten Teil, der durch Sintern des Preßlings erhalten wird, versehen werden kann.
Bei der Umsetzung des Bindemittels wird der Preßling entsprechend dem Typ des organischen Bindemittels, mit dem er geknetet wurde, erhitzt, so dar das organische Bindemittel schmilzt und aus dem Preßling austritt und zerlegt oder sublimiert wird. Dennoch hat der Preßling aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, ein spezifisches Gewichr, das größer ist als bei gewöhnlichen Keramiken oder dergleichen, weshalb es notwendig ist, den Preßling vor einer Deformation, die durch sein Eigengewicht während des Prozesses, bei dem das Bindemittel umgesetzt wird, verursacht wird, zu beschützen. Die Atmosphäre für das Umsetzen des Bindemittels wird vorzugsweise aus einem Vakuum oder einem nicht oxidierendem Gas, wie Wasserstoff, Stickstoff oder einem Edelgas, bereitgestellt, um eine Oxidation des Rohmaterialpulvers zu unterdrükken.
Der Preßling, bei dem das Bindemittel umgesetzt wurde, wird in einem Vakuum oder einem Wasserstoffgas gesintert, um in einen Sintertkörper umgewandelt zu werden, der eine vorgeschriebene komplexe Form aufweist. Während die Sintertemperatur ähnlich hoch sein kann wie bei einem gewöhnlichen Preßling, der durch ein Gußverfahren oder durch CIP-Umformung erhalten wird, kann der Preßling leicht durch sein Eigengewicht verformt werden, wenn die Sintertemperatur zu hoch ist. Der so erhaltene Sinterkörper aus Hartmetall oder einer Legierung, die Stellit entspricht, kann direkt zu einem hartgesintertes Teil mit einer komplexen Form mit einer drei-dimensionalen Oberfläche, einem kleinen Loch oder dergleichen, bearbeitet werden, ohne daß eine Nachbearbeitung wie die Behandlung mit einem elektrischen Entladegerät, notwendig ist. Ein Teil seiner Oberfläche kann jedoch auch durch Schleifen oder eine ähnliche Bearbeitung je nach der Verwendung des Teiles fertiggestellt werden.
Der harte Sinterkörper wird durch Spritzgießen gegossen, wobei ein Sintertkörper mit einer komplexen Form genau und ohne Schneiden bzw. Nachbearbeitung des Preßlings oder des Sinterkörpers durch ein elektrisches Entladegerät erhalten werden kann in Abweichung zu der herkömmlichen Gußverdichtung, bei dem die Umformung mit einem in einer Richtung wirkenden Verdichtungsdruck erzeugt wird. Beispielsweise ist es, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, möglich, einen harten Sinterkörper mit kleinen Löchern 3 und 6 und einer drei-dimensional gebogenen Oberfläche als gesinterte Oberflächen zu erhalten, ohne daß in Abweichung von den herkömmlichen Sinterkörpern, bei denen eine Nachbearbeitung unumgänglich ist, eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Des weiteren ist es auch möglich, Körper, die mit Löchern 7 und mehreren Oberflächen, die in gegen die Druckwellen geneigten Richtungen verlaufen, versehen sind, wie in den Figuren 3 - 5 gezeigt ist, einen Körper mit einem trichterförmigen Loch 8, wie in Figur 6 gezeigt ist, und einen Körper, welcher Rillen 9, Gewindekanäle oder Riffelungen aufweist, die in unterschiedlichen Richtungen hinsichtlich des Loches 7 verlaufen, wie in Figur 7 gezeigt ist, als ges interte Oberflächen ohne eine Nachbearbeitung zu erhalten. Selbst wenn gewisse Teile der Körper um mehr als 1,5 mal in der Dicke voneinander abweichen, wie in den Figuren 1, 2 und 4 gezeigt ist, wird keine Deformation durch ein unterschiedliches Zusammenziehen während des Sinterprozesses verursacht, und die Körper können auch in dieser Beziehung eine hohe Festigkeit erlangen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich einen harten Sinterkörper aus Hartmetall basierend auf WC oder ähnlichem, oder einer Legierung, die Stellit entspricht, mit einer komplexen Form mit drei-dimensionalen gebogenen Oberflächen, einer dünnen Stelle oder einem kleinen Loch mit hoher Maßgenauigkeit, mit einer ausgezeichneten Festigkeit, welche für den Stoff ursprünglich vorgesehen war, herzustellen, ohne dar eine Nachbearbeitung wie der Einsatz eines elektrischen Laüegerätes erforderlich wäre.
Das oben beschriebene und andere Gegenstände, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in bezug mit den beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig.3 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines fünften Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines sechsten Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines siebten Ausführungsbeispieles eines harten Sinterkörpers mit einer komplexen Form, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Beispiel 1

88 Gew.-% WC-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 um wurden mit 12 Gew.-% Ni-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 um gemischt und in einer Kugelmühle mit Äthylalkohol dreißig Stunden lang zermahlen. Das so erhaltene gemischte Pulver wurde getrocknet und anschließend mit 5 Gew.-% Paraffin und 2 Gew.-% Polyäthylen, die als organische Bindemittel dienten, in einer Knetmaschine zwei Stunden lang geknetet. Die geknetete Masse wurde in eine Form mit einem Kernstift durch eine Spritzgußmaschine spritzgegossen, um einen Preßling, der in der Form dem Körper, der in Fig. 1 gezeigt ist, ähnlich ist. Der innere Umfangsdurchmesser der verwendeten Form und der äußere Umfangsdurchmesser des Kernstiftes waren oberflächenbearbeitet, sodaß sie eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um aufwiesen.
Der so erhaltene Preßling wurde in N&sub2;-Gas bis zu 450ºC bei einer Temperaturanstiegsrate von 20ºC/Std. erhitzt und eine Stunde lang gehalten, so dar die organischen Bindemittel entfernt wurden. Dann wurde der Preßling, bei dem das Bindemittel umgesetzt war, in einem Vakuum bei 1400ºC für 30 Minuten gesintert, um einen Körper 1 aus Hartmetall mit einer Zusammensetzung von 88 Gew.-% WC - 12 Gew.-% Ni mit einer prismatischen Stelle 2, welche mit einem kleinen Loch 3 mit 1,5 mm Innendurchmesser in seiner Mitte versehen ist, und scheibenförmigen Teilen 4 an den Enden, wie in Fig. 1 gezeigt ist, herzustellen.
Das Muster 1a wurde aus dem so erhaltenen Körper 1 hergestellt, während ein anderes Muster 1b in der in Fig. 1 gezeigten Form mit einer Legierungszusammensetzung, die von derjenigen des Musters 1a abweicht, hergestellt wurde. Dieses Muster 1b wurde in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben wurde, hergestellt außer, dar TaC-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 um und Ni-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 um derart verwendet wurden, daß der Körper aus Hartmetall in einer Zusammensetzung von 90 Gew.-% TaC - 10 Gew.-% Ni gebildet wurde.
Andererseits wurden die Vergleichsmuster 1c und d durch Spritzgießen derselben Rohmaterialien mit derselben Zusammensetzung wie bei den Mustern 1a und 1b in ähnliche Formen aber ohne Kernstifte in Formen, die den in Fig. 1 gezeigten ähnlich waren, die jedoch kein kleines Loch 3 aufweisen, hergestellt. Die so erhaltenen Preßlinge ohne die kleinen Löcher 3 wurden einem Prozeß unterworfen, bei dem das Bindemittel umgesetzt wurde, und ähnlich dem oben beschriebenen Verfahren gesintert und mit einem elektrischen Entladegerät bearbeitet, um in dem prismatischen Teil 2 mit kleinen Löchern 3 ausgestattet zu werden, die ähnlich den in der Fig. 1 gezeigten Körpern waren. Weitere Vergleichsmuster 1e und 1f wurden dadurch hergestellt, daß die Bindemittel aus den Preßlingen, die ähnlich wie oben kleine Löcher aufwiesen, entfernt wurden, dar die Preßlinge auf bis zu 700ºC in einem Vakuum erhitzt wurden, um die Festigkeit desselben zu verbessern, dar durch maschinelle Bearbeitung kleine Löcher geformt wurden und dar die Preßlinge ähnlich der oben beschriebenen Weise gesintert wurden.
Es wurden jeweils vier Teile für die Muster 1a und 1b und die Vergleichsmuster 1c bis 1f hergestellt. Die durchschnittlichen Werte der Oberflächenrauhigkeit Rmax wurden hinsichtlich des inneren Umfangsdurchmessers des kleinen Loches 3 ermittelt. Dann wurden Festigkeitstests durch das Anbringen von Lasten an den prismatischen Teilen 2, wie durch den Pfeil in Fig. 1 gezeigt, durchgeführt, um die Bruchbelastung zu messen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 1 Muster Zusammensetzung Bruchbelastung (kg) * Vergleichsmuster
Es wurde beobachtet, daß alle Vergleichsmuster von 1c bis 1f bei einem Festigkeitstest ausgehend von Startpunkten, die an der inneren Umfangsoberfläche der kleinen Löcher 3 lagen, welche durch die elektrischen Entladegeräte oder durch maschinelle Bearbeitung gebildet wurden, gebrochen sind.

Beispiel 2

Dasselbe Rohmaterialpulver wie bei Beispiel 1 wurde mit denselben organischen Bindemitteln zu einer gekneteten Masse geknetet, die dann in einer Form mit Kernstiften mittels einer Spritzgußmaschine spritzgegossen wurde, um einen Preßling zu erhalten, die ähnlich der Form des Körpers, der in Fig. 2 gezeigt ist, war. Die innere Umfangsoberfläche der Form und die äußeren Umfangsoberflächen der Kernstifte wurden oberflächenbearbeitet, um eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um zu erhalten. Ähnlich wie bei Beispiel 1 wurden die organischen Bindemittel aus dem so erhaltenen Preßling entfernt, der dann in einem Vakuum bei 1400ºC für 30 Minuten gesintert wurde, um einen Körper 5 aus Hartmetall mit einer Zusammensetzung von 88 Gew.-% WC - 12 Gew.-% Ni, mit einer komplexen Form mit zwei Arten an kleinen Löchern 6 mit einem Durchmesser von 0,8 mm bzw. 1,2 um, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zu erhalten.
Ein Muster 5a wurde aus dem Körper 5 hergestellt, während das Vergleichsmuster 5c durch Spritzgießen von Rohmaterialpulver derselben oben beschriebenen Zusammensetzung in eine ähnliche Form ohne Kernstifte, hergestellt wurde, um einen in seiner Form dem in Fig. 2 gezeigten Körper ähnlichen Preßling zu erhalten, der keine kleinen Löcher 6 aufweist. Der Preßling ohne die kleinen Löcher 6 wurde einem Verfahren, bei dem das Bindemittel umgesetzt wurde, unterworfen und ähnlich wie bei Beispiel 1 gesintert, und der ges interte Körper wurde durch Bearbeitung mit einem elektrischen Entladegerät mit kleinen Löchern 6 versehen, um in eine in der Fig. 2 gezeigten Form umgearbeitet zu werden. Andererseits wurde ein anderes Vergleichsmuster 5e dadurch hergestellt, dar die Bindemittel eines ähnlichen Preßlings ohne kleine Löcher 6 umgesetzt wurden, der Preßling in einem Vakuum auf bis zu 700ºC erhitzt wurde, um die Festigkeit zu verbessern, daß die kleinen Löcher 6 durch maschinelle Bearbeitung geformt worden, und daß der Preßling gesintert wurde, um einen Körper mit der Form, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, zu erhalten.
Bei dem Muster 5a und den Vergleichsmustern 5c und 5e wurden die Abmessungen der kleinen Löcher 6 gemessen. Das Muster 5a erlangte ausreichende Genauigkeit auch ohne Nachbearbeitung, wie die Bearbeitung mit einem elektrischen Entladegerät, wobei eine Genauigkeit Lochdurchmessers von +/- 0,03 mm und eine Genauigkeit des Lochabstands von +/- 0,05 mm erhalten wurde. Bei dem Vergleichsmuster 5e, das aus einem Preßling, bei dem die kleinen Löcher 6 maschinell geformt wurden, hergestellt wurde, waren die Bereiche nahe der Ausmündungen der kleinen Löcher 6 leicht gesprungen, besagen eine niedrige Lochdurchmessergenauigkeit von +/- 0,15 mm und eine Lochabstandsgenauigkeit von +/- 0,12 mm.
Das Vergleichsmuster 5c, das nach dem Sintern durch die Bearbeitung mit einem elektrischen Entladegerät mit kleinen Löchern 6 versehen wurde, wies eine zufriedenstellende Mabgenauigkeit auf. Dennoch ist bei diesem Muster eine Dicke von mindestens 1,0 mm für die Stellen zwischen den kleinen Löchern 6 erforderlich, um die vorgeschriebene Festigkeit zu erlangen, da die inneren Umfangsoberflächen der kleinen Löcher 6 aufgrund der Bearbeitung mit dem elektrischen Entladegerät in ihrer Festigkeit herabgesetzt waren. Andererseits war es durch die vorliegende Erfindung möglich, die vorgeschriebene Festigkeit zu erlangen, auch wenn solche Stellen auf eine Dicke von bis zu 0,5 mm reduziert wurden. Folglich ist es nach der vorliegenden Erfindung erwiesenermaßen möglich, den Körper in einer Dicke ebenso wie in seinem Gewicht zu reduzieren.
Dann wurden die Werte der Oberflächenrauhigkeiten Rmax der gesinterten Oberflächen der jeweiligen Muster gemessen, was ergab, dar die Oberfläche des Musters 5a und die innere Umfangsoberfläche der kleinen Löcher 6 des Musters 5a mit einer Oberflächenrauhigkeit von 2 um extrem glatt waren. Folglich ist es erwiesenermaßen möglich, die Anzahl an Schritten, die für das Glätten erforderlich ist, nach der vorliegenden Erfindung stark zu reduzieren, auch wenn eine weitere Oberflächenbearbeitung erforderlich ist. Andererseits betrug die Oberflächenrauhigkeit Rmax des Vergleichsmusters 5e an der gesinterten inneren Umfangsoberfläche des kleinen Loches 6 9 um, wobei das Muster durch Sintern eines Preßlings, der mit kleinen Löchern 6 durch maschinelle Bearbeitung versehen wurde, hergestellt wurde, während ein Körper, der durch ein herkömmliches metallisches Pulververfahren mit Gußverdichtung hergestellt wurde, eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von 5 um zeigt.

Beispiel 3

50 Gew.-% Co-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 um, 8 Gew.-% Cr-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 um, 5 Gew.-% W-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 um und 37 Gew.-% Cr&sub7;C&sub3;-Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 4 um wurden miteinander gemischt und in einer mit Äthylalkohol gefüllten Kugelmühle 30 Stunden lang vermahlen. Das so erhaltene gemischte Pulver wurde getrocknet und dann mit 6 Gew.-% Paraffin und 6 Gew.-% Polyäthylen, die als organische Bindemittel dienten, in einer Knetinaschine 2 Stunden lang geknetet. Die geknetete Masse wurde in eine Form mit einem Kernstift spritzgegossen, um einen Preßling zu erhalten, der in seiner Form dem in Fig. 1 gezeigten Körper ähnlich ist. Die innere Umfangsoberfläche der verwendeten Form und die äußere Umfangsoberfläche des Kernstiftes waren oberflächenbehandelt und besaßen eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um.
Der so erhaltene Preßling wurde bei einer Temperaturanstiegsraterate von 15ºC/Std in N&sub2;-Gas auf eine Temperatur von 400ºC erhitzt und bei dieser Temperatur eine Stunde lang gehalten, so daß die organischen Bindemittel entfernt wurden. Dann wurde der Preßling in einem Vakuum bei 1250ºC für 30 Minuten gesintert, um ein Muster einer Legierung, die Stellit entspricht, mit einer Zusammensetzung von 50 Gew.-% Co - 45 Gew.-% Cr - 5 Gew.-% W zu erhalten, wobei das Muster einen prismatischen Teil 2, der mit einem kleinen Loch mit einem inneren Durchmesser von 1,5 mm in seiner Mitte versehen war, und an beiden Enden scheibenförmige Teile 4 aufweist.
Mehrere dieser Muster wurden Messungen der Oberflächenrauhigkeit Rmax an der inneren Umfangsoberfläche der kleinen Löcher 3 unterzogen. ferner wurden Festigkeitstests gemacht, bei denen Lasten an dem prismatischen Teil 2 angebracht wurden, wie durch den Pfeil in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Bruchbelastung gemessen wurde. In Tabelle 2 werden die Ergebnisse gezeigt. Andererseites wurde ein Vergleichsmuster ähnlich wie oben beschriebenen hergestellt, außer daß eine Gußform beim Spritzgießen Verwendung fand, deren innere Umfangsoberfläche ebenso wie die äußeren Umfangsoberfläche des Kernstiftes eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von 10 um aufwiesen, und den oben beschriebenen ähnlichen Tests unterworfen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 2 Muster Bruchbelastung (kg) Erfindungsgemäßes Muster Vergleichsmuster
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, daß die Beschreibung nur zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht zur Einschränkung des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs herangezogen werden kann, sondern die vorliegende Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche eingegrenzt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines harten Sinterkörpers, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

Mischen eines Pulvers aus Carbid, Carbonitrid und/oder eines Nitrides eines Elements, welches den Gruppen IVa Va oder VIa des Periodensystems zugehörig ist, und ein Metall der Eisenfamilie, das aus Fe, Co und Ni ausgewählt ist, oder Mischen von Co-Pulver, Cr-Pulver, W- Pulver und Cr-Carbidpulver miteinander, um ein gemischtes Pulver zu erhalten;

Zu fügen eines organischen Bindemittels zu dem gemischten Pulver und Kneten desselben, wodurch eine geknetete Masse hergestellt wird;

Spritzgießen der gekneteten Masse;

Umsetzen des Bindemittels und anschließendes Sintern des Preßlings, dadurch gekennzeichnet, dar bei dem Spritzgießen der gekneteten Masse eine Form verwendet wird, die zumindest in einem Teil, der eine drei-dimensionale gekrümmte Oberfläche oder ein dünnes Teil aufweist, eine innere Umfangsoberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines harten Sinterkörpers, welches die nachfolgenden Verfahrensschritte umfaßt:

Mischen eines Pulvers aus Carbid, Carbonitrid und/oder eines Nitrides eines Elements, das den Gruppen IVA, Va oder VIa des Periodensystems zugehörig ist, und einem Metall der Eisenfamilie, das aus Fe, Co und Ni ausgewählt ist, oder Mischen von Co-Pulver, Cr-Pulver, W- Pulver und Cr-Pulver miteinander, um ein gemischtes Pulver zu erhalten;

Zufügen eines organischen Bindemittels zu dem gemischten Pulver und Kneten desselben, wodurch eine geknetete Masse hergestellt wird;

Spritzgießen der gekneteten Masse;

Umsetzen des Bindemittels und anschließendes Sintern des Preßlings, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Spritzgießen der gekneteten Masse eine Form mit einem Kernstift verwendet wird, der zumindest an seiner äußeren Umfangsoberfläche eine Oberflächenrauhigkeit Rmax von nicht mehr als 3 um aufweist und der Kernstift zu einem kleinen Loch des Preßlings geformt ist.