DE10157079A1

DE10157079A1 - Matrix powder used in the production of wear resistant components contains a hard material in powdered form partially in the form of spheroidal particles

Info

Publication number: DE10157079A1
Application number: DE10157079A
Authority: DE
Inventors: Eberhard G Findeisen; Vivek Ranjan Banerjee
Original assignee: Woka Schweisstechnik GmbH
Current assignee: Oerlikon Metco Woka GmbH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: DE10157079B4; DE10157079C5

Abstract

Matrix powder contains a hard material in powdered form. Part of the hard material is present in the form of spheroidal particles having a grain size of less than 500 mu m. Preferred Features: The spheroidal particles have a grain size of 20-250 mu m. 30-60 wt.% of the hard material particles lie in the region of 106-250 mu m and the remaining particles lie in the region of less than 106 mu m. The powder contains a metallic powder, preferably made from cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), tungsten (W), copper (Cu), iron (Fe) and/or their alloys.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Matrixpulver zur Herstellung von Körpern bzw. Bauteilen für Verschleißschutzanwendungen sowie ein daraus hergestelltes Bauteil. The invention relates to matrix powder for the production of bodies or Components for wear protection applications and a component made from them.

Matrixpulver werden im Stand der Technik unter Einsatz eines Infiltranten zu Verschleißschutzbauteilen verarbeitet, die vornehmlich im Bereich der Erdölexploration eingesetzt werden. In the prior art, matrix powders are added using an infiltrant Wear protection components processed, primarily in the field of petroleum exploration be used.

Ein besonderes Einsatzgebiet für Matrixpulver ist die Herstellung von Diamantbohrkronen für die Erdölexploration. Der relevante Stand der Technik ergibt sich nach Kenntnis der Anmelderin aus der US 5,733,664, der US 5,733,649 und der US 5,589,268. A special area of application for matrix powder is the production of Diamond core bits for petroleum exploration. The relevant state of the art is based on knowledge the applicant from US 5,733,664, US 5,733,649 and US 5,589,268.

In allen drei genannten Patenten werden für die Zusammensetzungen der Matrixpulver bezüglich der Hartstoffe gesintert gebrochene Cermets, vornehmlich auf der Basis Wolframkarbid mit Cobalt als Bindemetall, sowie monokristallines Wolframkarbid (WC) und Wolframschmelzkarbid, einer eutektischen Mischung aus WC und W2C, genannt. In all three patents mentioned, the composition of the matrix powder cermets broken with respect to the hard materials, primarily on the basis Tungsten carbide with cobalt as binding metal, as well as monocrystalline tungsten carbide (WC) and tungsten carbide, a eutectic mixture of WC and W2C, called.

In der US 5,733,664 werden neben gesintert gebrochenen Cermets auf der Basis WC mit Cobalt als Bindemetall auch gesintert gebrochene Cermets auf der Basis WC mit Nickel als metallischer Binder beschrieben. In US 5,733,664, broken sintered cermets are based on the toilet with cobalt as binding metal also sintered broken cermets based on the toilet Nickel is described as a metallic binder.

Die Korngrößen der eingesetzten Hartstoffe liegen gemäß aller drei Patentschriften im Größenbereich von 45 bis 180 µm oder auch im Größenbereich von 400 bis 120 mesh, wobei Mischungen verschiedener Korngrößenfraktionen genannt werden die jedoch in ihrer Gesamtheit stets im Bereich von 45 bis 180 µm oder von 400 bis 120 mesh liegen. Die in den Patenten aufgeführten Matrixpulver können entweder eine Hartstoffkomponente allein, oder aber auch Mischungen verschiedener Hartstoffe enthalten. The grain sizes of the hard materials used are in accordance with all three patents Size range from 45 to 180 µm or also in the size range from 400 to 120 mesh, where mixtures of different grain size fractions are mentioned which, however, in their entirety is always in the range from 45 to 180 µm or from 400 to 120 mesh. The matrix powders listed in the patents can either be a Hard material component alone, or contain mixtures of different hard materials.

Die US 5,733,664 und US 5,589,268 umfassen neben den eigentlichen Matrixpulvern auch die Infiltrationswerkstoffe. Dies sind Legierungen der Zusammensetzung Cu-Ni-Zn und Cu-Mn-Ni-Zn, zum Teil jeweils auch mit Zusätzen von Mn, B und Si. US 5,733,664 and US 5,589,268 include the actual ones Matrix powders also the infiltration materials. These are alloys of the Composition of Cu-Ni-Zn and Cu-Mn-Ni-Zn, partly also with additions of Mn, B and Si.

Über den Einsatz von Matrixpulvern zur Herstellung von Diamantbohrkronen hinaus beschreibt die FR 2 667 804 ein Verfahren zur Herstellung von Platten mit abriebfester Oberfläche, bei der die abriebfeste Oberfläche durch ein Verbundmaterial auf der Grundlage von Wolframkarbidpulver, gebunden in einer Lotlegierung, gebildet wird. Das hierbei verwendete Wolframkarbidpulver besteht aus Wolframschmelzkarbid (WC- W2C), wobei der größte Teil der Körner eine Kugelform aufweist und einen Durchmesser von mehr als 0,5 mm hat. Beyond the use of matrix powders for the production of diamond core bits FR 2 667 804 describes a process for the production of plates with an abrasion resistant Surface on which the abrasion-resistant surface by a composite material on the The basis of tungsten carbide powder, bound in a solder alloy, is formed. The tungsten carbide powder used here consists of tungsten carbide (WC W2C), the majority of the grains being spherical and one Has a diameter of more than 0.5 mm.

Die gemäß der US 5,733,664, der US 5,733,649 und der US 5,589,268 zur Herstellung von Diamantbohrkronen verwendeten verschiedenen aufeinander abgestimmten Korngrößenbereiche der einzelnen Hartstoffe sollen dem später daraus hergestellten Infiltrationsbauteil neben einer guten Abrasionsbeständigkeit auch eine gute Erosionsbeständigkeit verleihen. In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß die verwendeten Hartstoffe, wenn die sie umgebende Matrix durch Erosion ausgewaschen wird, einen guten Angriffspunkt für das verschleißend wirkende Material bieten. Which according to US 5,733,664, US 5,733,649 and US 5,589,268 for the production different matched diamond bits used Grain size ranges of the individual hard materials are said to be those subsequently produced from them Infiltration component, in addition to good abrasion resistance, also good Give erosion resistance. In practice, however, it has been shown that the hard materials used, if the surrounding matrix is washed out by erosion, a good one Offer a point of attack for the material that is wearing.

Darüber hinaus weisen diese Hartstoffpartikel wohl eine sehr hohe Härte auf, sind aber ihrer Natur nach auch sehr spröde. Die damit verbundene verminderte Schlagfestigkeit erleichtert wiederum das Ausbrechen, insbesondere von Ecken und Kanten blockiger Körner aus diesen Materialien. Außerdem tritt neben der durch die kantige Morphologie solcher Hartstoffe bedingten Kerbwirkung für die umgebende Matrix eine weitere Kerbwirkung beim Brechen der Hartstoffe auf, wodurch eine zusätzliche Rissinduzierung im umgebenden Matrixmaterial verursacht werden kann. Diese Rissinduzierungen oder Anrisse wirken sich in der Folge negativ auf die Dauerschwingfestigkeit des infiltrierten Bauteils aus. In addition, these hard material particles probably have a very high hardness, but are also very brittle by nature. The associated reduced impact resistance in turn makes it easier to break out, especially of corners and edges blockier Grains from these materials. It also occurs alongside the angular morphology such a hardness caused a notch effect for the surrounding matrix another Notch effect when breaking the hard materials, creating an additional Crack induction in the surrounding matrix material can be caused. These crack indices or cracks have a negative impact on the fatigue strength of the infiltrated component.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Matrixpulver und ein hieraus hergestelltes verschleißfestes Bauteil anzugeben, wobei gegenüber bekannten Matrixpulvern bzw. Bauteilen und Herstellungsverfahren die mechanischen Eigenschaften im Einsatz, insbesondere die Erosionsbeständigkeit verbessert werden. It is an object of the invention to provide a matrix powder and a matrix powder produced therefrom Specify wear-resistant component, compared to known matrix powders or components and manufacturing process the mechanical properties in use, especially the erosion resistance can be improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Matrixpulver nach Anspruch 1 und ein hiermit hergestelltes Bauteil nach Anspruch 19. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. This object is achieved by a matrix powder according to claim 1 and hereby manufactured component according to claim 19. Dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich in Bezug auf die Verschleißbeständigkeit der infiltrierten Bauteile bei den vorbenannten Zusammensetzungen für Matrixpulver die Kornformen der verwendeten Hartstoffe nachteilig auswirken. Durch ihre blockige und kantige Morphologie bieten sie einen guten Angriffspunkt für das verschleißend wirkende Material. The invention is based on the knowledge that in relation to the Wear resistance of the infiltrated components in the aforementioned compositions for Matrix powder adversely affect the grain shapes of the hard materials used. By their blocky and angular morphology offer a good starting point for that wearing material.

Die Nachteile im Verschleißverhalten bisheriger Infiltrationsbauteile können durch den Einsatz sphäroidischer Hartstoffe deutlich verbessert werden, da sphäroidische Partikel, insofern sie im gleichen Korngrößenbereich wie das abrasiv oder erosiv wirkende Verschleißmaterial liegen, diesem eine wesentlich geringere Angriffsfläche bieten. The disadvantages in wear behavior of previous infiltration components can be caused by the Use of spheroidal hard materials can be significantly improved because spheroidal particles, insofar as they are in the same grain size range as the abrasive or erosive one Wear material lie, this offer a much smaller contact surface.

Darüber hinaus geht von sphäroidischen Hartstoffen keine Kerbwirkung in die umgebende Matrix aus, wodurch die Dauerschwingfestigkeit infiltrierter Bauteile erheblich verbessert wird. Gestaltet man sphäroidische Hartstoffe in der Form eines dicht gesinterten Verbundes aus Metallkarbiden und einem metallischem Binder, so lässt sich auch die Schlagfestigkeit solcher Hartstoffpartikel gegenüber reinen Karbiden verbessern, wodurch sich die erwähnte zusätzliche Kerbwirkung beim Brechen der Partikel verringern läßt, was wiederum in einer verbesserten Dauerschwingfestigkeit der Infiltrationskörper resultiert. In addition, spheroidal hard materials have no notch effect surrounding matrix, which significantly increases the fatigue strength of infiltrated components is improved. You design spheroidal hard materials in the shape of a tight sintered composite of metal carbides and a metallic binder, this is also possible improve the impact resistance of such hard material particles compared to pure carbides, whereby the mentioned additional notch effect when breaking the particles can reduce, which in turn in an improved fatigue strength of the Infiltration body results.

Gegenstand der Erfindung sind daher Matrixpulver, die sphäroidische Hartstoffe in Korngrößen enthalten, die im gleichen Größenordnungsbereich wie die angreifenden Verschleißpartikel liegen und so die mechanischen Eigenschaften der aus ihnen hergestellten infiltrierten Bauteile verbessern. The invention therefore relates to matrix powders which contain spheroidal hard materials Grain sizes included that are in the same order of magnitude as the attacking ones Wear particles lie and so do the mechanical properties of them improve manufactured infiltrated components.

Solche Hartstoffe können zum einen sphäroidische Karbide sein, wie sie in US 5,089,182 der Anmelderin beschrieben sind. Ebenso kommen dicht gesinterte sphäroidische Pulver mit geschlossener Porosität oder porenfreie dicht gesinterte Pulver in Frage. Alternativ ist es auch möglich, daß die sphäroidischen Hartstoffe in Form von gesinterten Pellets vorliegen wie sie entsprechend dem Stand der Technik von verschieden Herstellern, wie Kennametal Inc., Latrobe, Reed Tool Company, Houston und u. a. auch der Anmelderin, hergestellt werden. Such hard materials can be spheroidal carbides, as described in US 5,089,182 by the applicant. Also densely sintered come spheroidal powder with closed porosity or pore-free densely sintered powder in Question. Alternatively, it is also possible that the spheroidal hard materials in the form of sintered pellets are as they are according to the prior art of various manufacturers, such as Kennametal Inc., Latrobe, Reed Tool Company, Houston and u. a. also by the applicant.

Ein erfindungsgemäßes Matrixpulver zur Herstellung von Bauteilen für Verschleißschutzzwecke, das in Pulverform vorliegenden Hartstoff enthält, zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Teil des Hartstoffs in Form von sphäroidischen Hartstoffpartikeln mit einer Korngröße kleiner 500 µm vorliegt. Besonders bevorzugt liegt die Korngröße der sphäroidischen Hartstoffe zwischen 20 und 250 µm. An inventive matrix powder for the production of components for Wear protection, which contains hard material in powder form, is characterized by this from that at least part of the hard material in the form of spheroidal Hard material particles with a grain size of less than 500 µm are present. The is particularly preferably Grain size of the spheroidal hard materials between 20 and 250 µm.

Es ist möglich, daß das Matrixpulver ausschließlich aus dem sphäroidischen Hartstoff besteht. Es können jedoch auch weitere Bestandteile des Matrixpulvers zugemischt werden. Die oben angesprochenen vorteilhaften Eigenschaften des Matrixpulvers ergeben sich bereits, wenn wenigstens 5 Gew.-% des Matrixpulvers von sphäroidischen Hartstoffpartikeln gebildet werden. Bevorzugt wird aber, dass mindestens 30 Gew.-% des Matrixpulvers aus sphäroidischen Hartstoffpartikeln gebildet werden, besonders bevorzugt sind es sogar mehr als 50 Gew.-%. It is possible that the matrix powder consists exclusively of the spheroidal hard material consists. However, other constituents of the matrix powder can also be admixed become. The advantageous properties of the matrix powder mentioned above already result if at least 5% by weight of the matrix powder is spheroidal Hard material particles are formed. However, it is preferred that at least 30% by weight of the matrix powder are formed from spheroidal hard material particles, especially it is preferably even more than 50% by weight.

Um eine Infiltration des Matrixpulvers bei einer Herstellung eines gegen Verschleiß zu schützenden Bauteils zu ermöglichen, kann es unterstützend sein, daß das Matrixpulver eine weitere Komponente enthält, die als Abstandshalter fungiert, so daß insbesondere bei kleinen Korngrößen die sphäroidischen Hartstoffpartikel nicht zu eng zusammengelagert werden. In diesen Fällen kann das Matrixpulver blockige Hartstoff, z. B. von in Form gebrochener Karbiden oder ein Metallpulver enthalten. Im Fall der Verwendung blockiger Karbide liegt deren Korngröße bevorzugt zwischen 3 und 250 µm. Die Korngröße eines eingesetzten metallischen Pulvers liegt bevorzugt zwischen 20 und 150 µm. Beispiele für die einsetzbaren metallischen Pulver und blockigen Hartstoffe sowie die sphäroidischen Hartstoffe sind in den Ausführungsbeispielen angegeben. To prevent infiltration of the matrix powder in a manufacturing process against wear To enable protective component, it can be supportive that the matrix powder contains another component that acts as a spacer, so that in particular with small grain sizes, the spheroidal hard material particles are not too narrow be stored together. In these cases, the matrix powder can be blocky hard material, e.g. B. from in Form of broken carbides or a metal powder. In case of use blocky carbides, their grain size is preferably between 3 and 250 microns. The The grain size of a metallic powder used is preferably between 20 and 150 μm. Examples of the usable metallic powders and blocky hard materials as well as the spheroidal hard materials are specified in the exemplary embodiments.

Bei dem sphäroidischen Sintermaterial, das für den sphäroidischen Hartstoff in Frage kommt, handelt es sich um eine Neuentwicklung der Anmelderin, die in der noch nicht veröffentlichten DE 101 30 860.4 beschrieben ist. Das nachfolgende, beispielhafte Verfahren zum Herstellen des Sintermaterials ist der zitierten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin entnommen. With the spheroidal sintered material that is in question for the spheroidal hard material comes, it is a new development of the applicant, which is not yet in the published DE 101 30 860.4. The following, exemplary The method for producing the sintered material is the cited German patent application taken from the applicant.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Sinterproduktes wird nachstehend erläutert:
Als Pulver-Ausgangsmaterial mit poröser, innerer Struktur wird das bereits am Markt befindliche Produkt der Anmelderin WOKA 9406 Co verwendet, das aus 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co besteht und bei dem es sich um ein agglomeriert gesintertes Material handelt. Das gewählte Pulver-Ausgangsmaterial, das einen Korngrößenbereich von 5 bis 200 µm hat, wobei jeweils 10 Gew.-% eine größere bzw. kleinere Korngröße als das obere Korn bzw. das untere Korn haben können, wird durch Sieben vorfraktioniert. Die Vorfraktion liegt im Korngrößenbereich von -75 bis 125 µm. An exemplary embodiment of a method for producing the sintered product is explained below:
The product from applicant WOKA 9406 Co, which is already on the market and which consists of 94% by weight of WC and 6% by weight of Co, and which is an agglomerated sintered material, is used as the powder starting material with a porous, internal structure , The selected powder starting material, which has a particle size range from 5 to 200 μm, 10% by weight in each case having a larger or smaller particle size than the upper particle or the lower particle, is pre-fractionated by sieving. The pre-fraction is in the grain size range from -75 to 125 µm.

Die Agglomeratpartikel des gewählten Pulver-Ausgangsmaterials werden in Graphit- Schiffchen eingebracht, welche in einem sogenannten Sinter-HIP-Ofen eingestellt werden. Es folgt der Sinter-Verfahrensschritt, und zwar bei einer Temperatur von etwa 1430°C und einem Argon-Gasdruck von 40 Bar, wobei die Prozeßzeit 20 Minuten beträgt. The agglomerate particles of the selected powder starting material are Boat introduced, which is set in a so-called sinter-HIP furnace become. The sintering process step follows, at a temperature of approximately 1430 ° C and an argon gas pressure of 40 bar, the process time 20 minutes is.

Innerhalb des Sinterschrittes wird das Volumen der Partikel des gewählten Pulver-Ausgangsmaterials um etwa 20% vermindert, so daß dicht gesinterte, agglomerierte Partikel vorliegen. During the sintering step, the volume of the particles of the selected Powder starting material reduced by about 20%, so that densely sintered, agglomerated particles available.

In dem Sinter-HIP-Ofen wird das Sintermaterial abgekühlt. Nach Durchführung des Verfahrens liegen in geringem Umfang Materialbrücken zwischen den einzelnen Partikeln des Sintermaterials vor. Daher erfolgt ein Mahlen des Sinterproduktes zum Aufbrechen der Materialbrücken. The sintered material is cooled in the sintering HIP furnace. After performing the There are small material bridges between the individual processes Particles of the sintered material. Therefore, the sintered product is ground to Breaking the material bridges.

Im Anschluß an den Schritt des Zermahlens erfolgt eine Endabsiebung zu dem fertigen Sintermaterial, das einen Korngrößenbereich von 63 bis 106 µm hat. Die Endabsiebung ist nur dann erforderlich, wenn eine andere Korngrößenverteilung gewünscht wird, als diejenige, die sich nach dem Zermahlschritt ergibt. Following the grinding step, final screening to the finished one takes place Sintered material that has a grain size range from 63 to 106 µm. The final screening is only required if a different grain size distribution is desired than the one that results after the grinding step.

Das fertige Sintermaterial weist eine homogene Verteilung das Wolframkarbids und des Kobalts auf, hat eine sphäroidische äußere Form aufgrund der Beaufschlagung mit dem Gasdruck und ist im wesentlichen frei von Poren. The finished sintered material has a homogeneous distribution of the tungsten carbide and the cobalt, has a spheroidal outer shape due to the exposure with the gas pressure and is essentially free of pores.

Das vorstehende Beispiel ist eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von Sintermaterial aus sphäroidischen Sinterpartikeln vorgegebener mittlerer Korngröße im Bereich zwischen 20 bis 180 µm, die eine überwiegend geschlossene Porosität aufweisen oder porenfrei sind, mit den mit den aufeinanderfolgenden Schritten:

a) Bereitstellen eines im wesentlichen sphäroidischen Pulver-Ausgangsmaterials mit teilweise poröser innerer Struktur, das eine mittlere Korngröße hat, die im wesentlichen um die Größe des Porenanteils größer ist als die vorgegebene mittlere Korngröße der sphäroidischen Sinterpartikel und 80-97 Gew.-% sinterbaren Hartstoff einer Korngröße zwischen 0,6 und 5 µm und 3 bis 20 Gew.-% metallischen Binder einer Korngröße von 0,6 bis 5 µm enthält,
b) Einbringen des Pulver-Ausgangsmaterials in einen Ofen,
c) Sintern des Pulver-Ausgangsmaterials zunächst unter Beaufschlagung des Pulver-Ausgangsmaterials mit Wärme einer Temperatur, bei der das Material des metallischen Binders einen teigigen Zustand einnimmt, und dann unter Beaufschlagung mit einem Gasdruck, bei dem die Korngröße der einzelnen Partikel des Pulver-Ausgangsmaterials infolge der Verminderung des Porengehaltes des Ausgangsmaterials auf die vorgegebene mittlere Korngrößenverteilung der sphäroidischen Sinterpartikel vermindert wird, und
d) Abkühlen der sphäroidischen Sinterpartikel und Entnehmen der sphäroidischen Sinterpartikel aus dem Ofen.

The above example is an embodiment of a method for producing sintered material from spheroidal sintered particles of a given average grain size in the range between 20 to 180 μm, which have a predominantly closed porosity or are pore-free, with the following steps:

a) Providing an essentially spherical powder starting material with a partially porous internal structure, which has an average grain size which is substantially larger by the size of the pore fraction than the predetermined average grain size of the spherical sintered particles and 80-97% by weight of sinterable hard material contains a grain size between 0.6 and 5 µm and 3 to 20% by weight of metallic binder with a grain size of 0.6 to 5 µm,
b) placing the powder starting material in an oven,
c) Sintering the powder starting material first by applying heat to the powder starting material at a temperature at which the material of the metallic binder assumes a pasty state, and then by applying a gas pressure at which the grain size of the individual particles of the powder starting material is reduced due to the reduction in the pore content of the starting material to the predetermined mean grain size distribution of the spheroidal sintered particles, and
d) cooling the spheroidal sintered particles and removing the spherical sintered particles from the furnace.

Bei Bedarf können sich bildende Materialbrücken zwischen zusammengelagerten Sinterpartikel-Verbünden ohne Zerstörung der einzelnen sphäroidischen Sinterpartikel aufgebrochen werden. Dies geschieht in einer Mahlvorrichtung. If necessary, material bridges can be formed between the assembled ones Sintered particle assemblies without destroying the individual spheroidal sintered particles be broken up. This is done in a grinder.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele für Matrixpulver dargestellt. Die Pulver werden in den angegebenen Zusammensetzungen gemischt. Die angegebenen Partikelgrößenverteilungen werden durch Aussieben erreicht. Hierbei sind die in Tabellen aufgeführten Werte so zu verstehen, daß beispielsweise hinter der Angabe "+180 µm" der Anteil der Partikel angegeben ist, die größer als 180 µm sind und in der folgenden Zeile hinter der Angabe "+150 µm" der Anteil der Partikel, die größer sind als 150 µm aber kleiner als 180 µm. Some exemplary embodiments for matrix powders are shown below. The Powders are mixed in the specified compositions. The specified Particle size distributions are achieved by sieving. Here are in tables to understand the values listed in such a way that, for example, behind the specification "+180 µm" the proportion of particles is specified that are larger than 180 microns and in the following The line after the specification "+150 µm" is the proportion of particles larger than 150 µm but smaller than 180 µm.

Generell wird eine Korngrößenverteilung bevorzugt, bei der zwischen 30 und 60 Gew.-% der Hartstoffe im Korngrößenbereich von 106 bis 250 µm liegen und 40 bis 70 Gew.-% im Korngrößenbereich von -106 µm. A grain size distribution is generally preferred in which between 30 and 60% by weight the hard materials are in the grain size range from 106 to 250 µm and 40 to 70% by weight in the grain size range of -106 µm.

example 1

Das Matrixpulver besteht zu 100% aus sphäroidischen Hartstoffen. Die sphäroidischen Hartstoffe umfassen sphäroidische Karbide, vorzugsweise sphäroidisches WC-W2C, oder dicht gesinterte Pulver mit geschlossener Porosität bzw. porenfrei oder gesinterte Pellets, jeweils vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co, mit folgender Partikelgrößenverteilung:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-24% - 45 µm 30-38% The matrix powder consists of 100% spheroidal hard materials. The spheroidal hard materials comprise spheroidal carbides, preferably spheroidal WC-W2C, or densely sintered powders with closed porosity or non-porous or sintered pellets, each preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co, with the following particle size distribution:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-24% - 45 µm 30-38%

Example 2

Das Matrixpulver besteht zu 80-99% aus sphäroidischen Hartstoffen, entweder sphäroidische Karbide, vorzugsweise sphäroidisches WC-W2C, oder dicht gesinterte Pulver mit geschlossener Porosität bzw. porenfrei oder gesinterte Pellets, jeweils vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co, und zu 1-20% aus metallischem Pulver, vorzugsweise Ni im Korngrößenbereich von 20 bis 160 µm. Die sphäroidischen Karbide haben folgende Partikelgrößenverteilungen:

The matrix powder consists of 80-99% spheroidal hard materials, either spheroidal carbides, preferably spheroidal WC-W2C, or densely sintered powders with closed porosity or non-porous or sintered pellets, each preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight .-% Co, and 1-20% of metallic powder, preferably Ni in the grain size range of 20 to 160 microns. The spheroidal carbides have the following particle size distributions:

Example 3

Das Matrixpulver besteht zu 100% aus einem Gemisch sphäroidischer Hartstoffe. Das Gemisch besteht aus sphäroidischen Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder sphäroidischen dicht gesinterten Pulvern mit geschlossener Porosität oder porenfrei und/oder gesinterten Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Die Korngrößen dieses Gemisches sphäroidischer Hartstoffe sind wie folgt verteilt:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38% The matrix powder consists of 100% a mixture of spheroidal hard materials. The mixture consists of spheroidal carbides, preferably WC-W2C, and / or spheroidal densely sintered powders with closed porosity or non-porous and / or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. Die The grain sizes of this mixture of spheroidal hard materials are distributed as follows:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38%

Example 4

Das Matrixpulver besteht zu 80-99% aus einem Gemisch sphäroidischer Hartstoffe und zu 1-20% aus einem metallischem Pulver, vorzugsweise Ni im Komgrößenbereich 20 µm bis 160 µm. Das Gemisch sphäroidischer Hartstoffe besteht aus sphäroidischen Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder sphäroidischen dicht gesinterten Pulvern mit geschlossener Porosität oder porenfrei und/oder gesinterten Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Das Gemisch sphäroidischer Hartstoffe hat folgende Korngrößenverteilungen:

The matrix powder consists of 80-99% of a mixture of spheroidal hard materials and 1-20% of a metallic powder, preferably Ni in the grain size range 20 µm to 160 µm. The mixture of spheroidal hard materials consists of spheroidal carbides, preferably WC-W2C, and / or spheroidal densely sintered powders with closed porosity or non-porous and / or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co The mixture of spheroidal hard materials has the following grain size distributions:

Example 5

Das Matrixpulver besteht zu 1-99% aus sphäroidischen Hartstoffen, vorzugsweise sphäroidisches WC-W2C, oder dicht gesinterte Pulver mit geschlossener Porosität bzw. porenfrei oder gesinterte Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co, und in Balance aus blockigen Hartstoffen auf der Basis von Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder gesintert gebrochenen Cermets, vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Die Hartstoffe haben folgende Korngrößenverteilung:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38% The matrix powder consists of 1-99% spheroidal hard materials, preferably spheroidal WC-W2C, or densely sintered powder with closed porosity or non-porous or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co , and in balance from blocky hard materials based on carbides, preferably WC-W2C, and / or sintered broken cermets, preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. The hard materials have the following grain size distribution:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38%

Example 6

Das Matrixpulver besteht zu 1-99% aus sphäroidischen Hartstoffen, vorzugsweise sphäroidisches WC-W2C, oder dicht gesinterte Pulver mit geschlossener Porosität bzw. porenfrei oder gesinterte Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co, und in Balance aus blockigen Hartstoffen auf der Basis von Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder gesintert gebrochenen Cermets, vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co, sowie einem metallischem Pulver im Mengenanteil 1-20 Gew.-%, vorzugsweise Ni im Korngrößenbereich -106 + 20 µm. Die Hartstoffe haben folgende Korngrößenverteilung:

The matrix powder consists of 1-99% spheroidal hard materials, preferably spheroidal WC-W2C, or densely sintered powder with closed porosity or non-porous or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co , and in balance from blocky hard materials based on carbides, preferably WC-W2C, and / or sintered broken cermets, preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co, and a metallic powder in proportion 1 -20% by weight, preferably Ni in the grain size range -106 + 20 µm. The hard materials have the following grain size distribution:

Example 7

Das Matrixpulver besteht zu 1-99 Gew.-% aus einem Gemisch sphäroidischer Hartstoffe und in Balance aus blockigen Hartstoffen. Das Gemisch der sphäroidischen Hartstoffe besteht aus sphäroidischen Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder sphäroidischen dicht gesinterten Pulvern mit geschlossener Porosität oder porenfrei und/oder gesinterten Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Die blockigen Hartstoffe umfassen blockige Karbide, vorzugsweise aus WC-W2C, und/oder gesintert gebrochenen Cermets, vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Die Korngrößenverteilung dieses Gemisches ist:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38% The matrix powder consists of 1-99% by weight of a mixture of spheroidal hard materials and a balance of blocky hard materials. The mixture of spheroidal hard materials consists of spheroidal carbides, preferably WC-W2C, and / or spheroidal densely sintered powders with closed porosity or non-porous and / or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. The blocky hard materials comprise blocky carbides, preferably made of WC-W2C, and / or sintered broken cermets, preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. The grain size distribution of this mixture is:
+180 µm 2% max. +150 µm 2-5% +106 µm 15-20% + 75 µm 16-24% + 45 µm 22-26% - 45 µm 30-38%

Example 8

Das Matrixpulver besteht zu 1-99 Gew.-% aus einem Gemisch sphäroidischer Hartstoffe und in Balance aus blockigen Hartstoffen und einem metallischen Pulver im Mengenanteil 1-20 Gew.-%, vorzugsweise Ni im Korngrößenbereich -106 + 20 µm. Das Gemisch der sphäroidischen Hartstoffe besteht aus sphäroidischen Karbiden, vorzugsweise WC-W2C, und/oder sphäroidischen dicht gesinterten Pulvern mit geschlossener Porosität oder porenfrei und/oder gesinterten Pellets, beide vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Die blockigen Hartstoffe umfassen blockige Karbide, vorzugsweise aus WC-W2C, und/oder gesintert gebrochenen Cermets, vorzugsweise in der Zusammensetzung 94 Gew.-% WC und 6 Gew.-% Co. Das Hartstoffgemisch hat folgende Korngrößenverteilung:

The matrix powder consists of 1-99% by weight of a mixture of spheroidal hard materials and a balance of blocky hard materials and a metallic powder in a proportion of 1-20% by weight, preferably Ni in the grain size range -106 + 20 µm. The mixture of spheroidal hard materials consists of spheroidal carbides, preferably WC-W2C, and / or spheroidal densely sintered powders with closed porosity or non-porous and / or sintered pellets, both preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. The blocky hard materials comprise blocky carbides, preferably made of WC-W2C, and / or sintered broken cermets, preferably in the composition 94% by weight WC and 6% by weight Co. The hard material mixture has the following grain size distribution:

Aus dem Matrixpulver wird in dem Fachmann an sich bekannter Weise ein verschleißfestes Bauteil gefertigt, indem das Matrixpulver in eine Form eingefüllt und dort unter Vibration eingerüttelt wird. Dann wird ein geeignetes Lot zugegeben und die Form im Ofen erhitzt, wobei das Lot schmilzt und das Matrixpulver infiltriert. Nach dem Erkalten ist so ein verschleißfestes Bauteil entstanden, beispielsweise eine Bohrkrone. Dieser Herstellungsprozeß ist beispielsweise auch in der US 5,733,664 beschrieben. Die Tiefe von der Oberfläche, in die der Infiltrant eindringt, wird als Infiltrationstiefe bezeichnet. Diese beträgt bevorzugt mehr als 30 mm. The matrix powder is converted into a manner known per se to the person skilled in the art Wear-resistant component manufactured by filling the matrix powder into a mold and placing it there Vibration is shaken. Then a suitable solder is added and the shape in Oven heated, the solder melts and the matrix powder infiltrates. After this A wear-resistant component, such as a drill bit, has developed as a result of cooling. This The manufacturing process is also described, for example, in US Pat. No. 5,733,664. The depth from the surface into which the infiltrant penetrates is called the depth of infiltration. This is preferably more than 30 mm.

Das so gebildete verschleißfeste Bauteil weist aufgrund der darin verwendeten sphäroidischen Hartkörper im Einsatz eine hohe Abrasions-, Erosions- und Dauerschwingfestigkeit auf. The wear-resistant component thus formed has due to the used therein spheroidal hard body in use a high abrasion, erosion and Fatigue strength.

Claims

1. matrix powder for the production of components for wear protection applications, which contains hard material present in powder form,
characterized in that
at least part of the hard material is in the form of spheroidal hard material particles with a grain size of less than 500 μm.

2. Matrix powder according to claim 1, in which the spheroidal hard material particles have a grain size between 20 and 250 µm to have.

3. Matrix powder according to one of claims 1 or 2, in which
30 to 60% by weight of the hard material particles are in the grain size range from 106 µm to 250 µm
and the remaining hard material particles are in the grain size range less than 106 µm.

4. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which the spheroidal hard material particles in a concentration of at least 5% by weight are present in the matrix powder.

5. Matrix powder according to claim 4, in which the spheroidal hard material particles in a concentration of at least 30% by weight, particularly preferably more than 50% by weight, in the matrix powder available.

6. Matrix powder according to claim 5, in which the matrix powder consists entirely of the spheroidal hard material particles.

7. Matrix powder according to one of claims 1 to 5, in which the matrix powder contains broken carbides, preferably in one Concentration of at least 5% by weight.

8. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which the matrix powder contains at least one metallic powder, preferably in a concentration of 1 to 12% by weight.

9. matrix powder according to claim 8, in which the metallic powder made of Co, Ni, Cr, W, Cu or Fe or one. Mix or Alloy of these substances exists.

10. Matrix powder according to claim 8 or 9, in which the grain sizes of the metallic powder are between 20 and 150 μm.

11. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which part of the matrix powder consists of blocky hard materials.

12. Matrix powder according to claim 10, wherein The grain sizes of the blocky hard materials are between 3 and 250 µm.

13. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which the spheroidal hard materials of at least spheroidal carbides one of the metals W, Cr, Mo, Nb, V, Ti.

14. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which
the spheroidal hard materials densely sintered powder with closed porosity or non-porous densely sintered powder
are based on carbides of the metals W, Cr, Mo, Nb, V, Ti or mixtures thereof
with a metallic binder based on Co, Cr, Ni, Fe or mixtures or alloys of these.

15. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which
the spheroidal hard materials sintered pellets
are based on carbides of the metals W, Cr, Mo, Nb, V, Ti or mixtures thereof
and a metallic binder based on Co, Cr, Ni, Fe or mixtures or alloys thereof.

16. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which the blocky hard materials based on single-crystal or broken carbides of carbides of the metals W, Cr, Mo, Nb, V, Ti.

17. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which
the blocky hard materials sintered broken cermets based on carbides of the metals W, Cr, Mo, Nb, V, Ti
with a metallic binder based on Co, Cr, Ni, Fe or mixtures or alloys thereof.

18. Matrix powder according to one of the preceding claims, in which
the spheroidal hard materials,
they are in the form of densely sintered powder with closed porosity or in the form of pore-free densely sintered powder, or in the form of sintered pellets or in the form of sintered broken cermets
between 80 and 97% by weight carbides
and 3 to 20% by weight of metallic binder, preferably tungsten carbide and cobalt.

19. Wear-resistant component made from a matrix powder according to one of the Claims 1-18 and a metal-containing infiltrant.

20. Component according to claim 19, characterized in that the infiltration depth is greater than 30 mm.