Способ изготовления шихты для металлокерамических твердых сплавов

Зпрегистрировано в Бюро цзобретенпй Госпгп Г. А, Меерсон. Способ изготовления шихты для металлокерамических твердых сплавов. Заявлено 3 февра 1 я 1939 гола в 11 К 11.Ч а ЛЪ 91819. Онуолнковано 31 января 1911 года.Известно, что введение титана в со. став металлокерамических твердыхсплавов сильно повышает их режущую, способность.Однако до сего времени произвол- , ство титановых твердых сплавов необеспечивает 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 ша. ровой мельнице с порошками отделья 1 о, полученных карбида вольфрама и ко-; бальта, смесь прессуют и спекают при температуре около 1500.Основные затруднения в этой технологии свяэаны с операциями образова-ния карбида титана и окончательного ) спекания сплава, спрессованного из и орош ков.В результате прокаливания смесидвуокиси титана с ламповой сажей получаются продукты непостоянного состава, содержащие большей частью от 14 до 17 Я связанного углерода 1 вместо 20 гсс соответствующих формул карбида титана Т.С). По современным представлениям недостаток углерода в этих продуктах объясняется тем, что в них, помимо титана и углерода, остался еще связанный с титаном кислород, не полностью вытесненный в процессе прокаливая 1 ия смеси двуокиси титана с ламповой сажей, и связаниыи азот, поглощенный во время карбидообразования.Исследования автора и других работников производства сплавов 1 см. журнал Редкие металлы, 1935 г.,4 и др.) показали, что добавка вольфрама 1 с соответствующим количеством сажи) в процессе карбидообразования способствует повышениям содержания углерода, а следовательно снижению содержания кислорода, связанных с титаном (с одновременным образованием твердого раствора двух карбидов), и при температурах, значительно более низких (1400 в 16), чем применяемые сейчас в производстве для получения неполного карбида титана (1800 в 20-), удается достигнуть. в присутствии вольфрама, содержания углерода, связанного с титаном, близкого к теоретическому.Скорости коростокин ино еси серава арефа:2 оо Врем свекаНие ие еаоеисимости от Вериистссти ларБиро /Питона 3 коса ивреме сеенонинКривая 11 относится к сплаву карбида титана, большая часть зерен которого (около 80) имеет размер до 1 р и в котором встречается немного зерен высших классов вплоть до еди ничных зерен 10 - 15 цКривая 111 относится к сплаву карбида титана, подавляюшая часть зерен которого (до 956) имеет размер до 11 и 1 в кот орм встречается немного зерен до 2- 4 и,На диаграмме показаны кривые скорости нарастания удельного веса титано-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 которого укладывается в класс 2 р - 0,5 р и в котором имеется значительное число зерен бр - 4 к, а такке всгречаются зерна до 10 р,Поскольку эти исследования произ- газовыделение будет происходить во водились как раз в области темпера-время спекания, го оно будет ыреияч.1тур, ври которых осуществляется ствовать нормальному формированию процесс спекания титано-вольфрамовых ( компактного силаева. Это явление бы силавов, го естественно заключить,ло подтверждено рядом исследований п 1 о, если в смесь перед спеканиемЦентральной лабораторией завода твер 1 введен малоуглеродистыи карбид ти- дых оплавов и работами автора с сотана, т. е, содержаший значительное грудинками на примере образования ко,гичесгво кислорода, то под влияни-, так назььваемой пористой сердцевины; ем вольфрама будет происходить даль- в титановых твердых сплавах.нейшее насыщение карбида титана Другим фактором, затрудняюшим углеродом, которое должно сопрово- 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 активио взаимодейсгвуе 1 что кислород может выделяться и с кобальтом, чем карбид вольфрама, и в результате перекристаллизации кар- , поэтому введение карбида гитана в собида титана через расплавленный ие-став сплава замедляет процесс сиекаментирующий металл. ния. Специальное исследование, ировеПростой подсчет показывает, что из денное автором и его сотрудниками, 1малоуглеродистого карбида титана, показало, что заметное влияние на скоири увеличении содержания углерода рость процесса снекания титановых в нем всего на 1%, вытеснится окиситвердых сплавов оказывает зерииуглерода около 110 см" (при 1500 а)., сгость исходного порошка карбида Очевидно, что если такое большое титана, Из диаграммы видно, что чем меньше зернистость исходного порошка карбида титана, тем быстрее идет процесс спекания сплава. В тои .ке работе были получены данные о том,что из мелкозернистого карбида титана получаются более прочнь 1 е, болеетвердые и более вязкие сплавы и с более высокими режущими свойствами.Из вьппеизложенного вытекают два условия, соблюдение которых необходимо для получения высококачествен.ных титановых твердых сплавов:1. Карбид титана должен до спека ния содержать минимальные количества кислорода и азота.2. Карбид титана должен сыть наиболее мелкозернист.Для осуществления этих условий предлагается:1. Применять для карбонизации титана газовую сажу вместо принятой, в производстве ламповой. Газовая сажа значительно более активна и бо лее дисперсна, что позволит более рав номерно и дисперсно распределить ее среди частиц двуокиси титана. В ре-, зультате получается более мелкозернистый карбид титана.2. Добавлять вольфрам или молибден (с соответствующим количествомсажи) для повышения содержания у 1 лерода, связанного с титаном (с одновременным образованием твердого раствора -- карбидов).Мелкозернистость зерен гитанового сложного карбида достигается путем прокаливапия двуокиси титана в присутствии избытка газовой сажи (э 1 от избыток задержит рост зерен кароидатитана с последующим поглощением этого избытка добавлением соответствующего количества вольфрама или молибдена и вторичным прокаливанием смеси с частичным образованием слож-ного карбида при 1400 - 1800) илипутем прокаливания смеси двуокисититана с газовой сажей в присутствииокиси или металлического порошкавольфрама или молибдена (с образова-нием сложного карбида) при понижен- ной температуре (1400 - 1800), по , сравнению с принятой теперь для получения карбида титана, что стано-, вится возможным, как выше указано, рекристаллизацио и уплотнение спла-образовании с;южного карбида (как ва. Кроме того, известно из практики выше описано). Кобальт весь или чапроизводства карбидо-вольфрамовых стично может быть заменен никелем. твердых сплавов, что перегрев вольфрама, при его карбонизации выше П р е д м е т и з о б р е т е н и я.1500, заметно ухудшает качество,сплава. Сплав становится крупнозер. Способ изготовления шихты для нистым и с пониженными режуцимиметаллокерамических твердых сплавов, свойствами, отли ч а ю щи й с я тем, что, с цельюОба 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 прокалинистыи вольфрамовый карбид емщи- вают с избытком газовой сажи, после ваются с порошком кобальта, смесь чего добавляют вольфрам или молибпрессуется и спекается. 1 ден и вторично прокаливают приВесовые соотношения этих трех по - 1800.рошков берутся такими, чтооы общий 2. Прием вьаполнения способа по состав сплава находился в пределах:и. 1, о тли ч а ющийс я тем, что (в зависимости от требующегося со- прокаливанию подвергают смесь двуотношения твердости, вязкости и т. и.), окиси титана с газовой сажей и смесьюкобальта -- от 5 до 20 о, 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- личеством свободного 1 ЧС и кобальта ловины, может быть заменена эквива- или никеля и смесь подвергают преслентным количеством молибдена при ( совке и спеканию.