Hoschke, B. (2011). Untersuchungen zur Synthese von Wolframcarbidpulvern [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/159908
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von Wolframcarbid für die Herstellung von Hartmetall. Ziel der Untersuchungen war es die Einflüsse unterschiedlicher Rohstoffe und Carburierungsbedingungen auf die Eigenschaften der entstehenden Carbide sowie auf die aus ihnen hergestellten Hartmetalle zu untersuchen.<br />Es existieren verschiedene Prinzipien für die Herstellung von Wolframmonocarbid (WC). Die wirtschaftlich bedeutendste ist dabei immer noch die Synthese aus den reinen Elementen Wolfram und Kohlenstoff durch Mischen und Carburieren im Durchlaufofen. Neben den verschiedenen Prozessparametern bei der Carburierung wie Temperatur- und Gasführung beeinflusst auch die Art der eingesetzten Rohstoffe die Eigenschaften der entstehenden Carbide. Die Forderung nach immer feineren Carbidpulvern führt zu Problemen. Die erforderlichen Presskräfte werden schnell sehr groß, was zu Problemen bei der Formgebung führen kann. Auch Pulver nominell gleicher Korngröße können unterschiedliches Pressverhalten zeigen. Noch nicht vollständig gelöst sind Probleme beim Sintern sehr feiner Carbide im Hinblick auf das Kornwachstum.<br />Im ersten Teil der Arbeit wurden die verschiedenen in den Versuchen eingesetzten Rohstoffe analysiert. Die Reaktivität der verschiedenen Kohlenstoffquellen wurde untersucht. Es wurden undotierte W/C-Gemische unter Laborbedingungen bei verschiedenen Temperaturen carburiert. Aus den Carbiden wurden Hartmetallansätze hergestellt. Die Eigenschaften der Carbide und der Hartmetallansätze wurden analysiert und die Einflüsse auf die Verarbeitung wurde beurteilt. Dabei wurde festgestellt, dass Eigenschaften, wie z.B. die Presskraft, stark von der zur Carburierung eingesetzten Kohlenstoffquelle abhängt. Bestimmte Prozessparameter, wie die Carburierungsatmo-sphäre, haben einen Einfluss, während andere Parameter, wie die Carburierungstempera-tur, die Eigenschaften des entstehende Carbids wenig beeinflussen. Auch ein Einfluss des Sinterverhaltens von der Art der eingesetzten Kohlenstoffquelle konnte nachgewiesen werden.<br />Im zweiten Teil der Arbeit wurden die in den Laborversuchen gewonnenen Erkenntnisse unter Betriebsbedingungen überprüft. Dazu wurden (dotierte) Standardcarbide mit verschiedenen Kohlenstoffqualitäten synthetisiert.<br />Aus diesen Carbiden wurden drei Chargen Hartmetallgranulate einer Standard-Hartmetallsorte hergestellt. Aus diesen Granulaten wurden Wendeschneidplatten gefertigt und die Unterschiede zwischen den Chargen über die gesamte Prozesskette beobachtet. Im Wesentlichen konnten die Beobachtungen aus den Laborversuchen bestätigt werden, aber es gab auch Unterschiede. So veränderte sich z.B. das Sinterverhalten der unter Stickstoffatmosphäre synthetisierten Carbide, wenn diese im Kohlerohrkurzschlussofen hergestellt wurden.<br />
de
The present thesis is concerned with the synthesis of tungsten carbide for the fabrication of cemented carbides. The objective of the research was to find out the influence of different raw materials and conditions during the carburization on the properties of the synthesized carbides and the derived hard metal substrates.<br />There are different methods for production of tungsten monocarbide (WC).<br />The commercial most important method at this time is the synthesis from the pure elements tungsten and carbon by mixing the powders and carbonize them in a continuous furnace. The emerging Carbides were influenced by the conditions during the carbonization and by the type of the used raw materials. In the last years the requirement for carbides shifted to very fine carbides. This results on problems. The necessary pressing forces for fine powders are quite high, which could be a reason for problems at shape forming. It is also known, that various powders with the same grain size can have different pressing forces. The grain grow during the sintering of fine powders is also a problem, which is not completely solved yet.<br />The first part of the thesis deals with the analyses of the used raw materials. The reactivity of the different carbon sources was examined.<br />Undoped mixes of carbon and tungsten powder were synthesized with different temperatures. Hard metal-mixes of these carbides were produced. The properties of the carbides and the hard metal-mixes were analysed and the influence on the manufacturing process was revalued. It was found, that properties, e.g. the pressing force, are depend on the carbon sources used for the carbonization. Some process parameters, like the gas atmosphere during the carbonization, have an influence, while others, like the temperature, have no big effects on the carbide. It could be demonstrated, that there is an influence on the sintering behavior by the type of the used carbon source.<br />In the second part of the thesis the deliverables of the tests in the laboratory where verified under manufacturing conditions. Three (doped) standard-carbides were synthesized with different carbon sources. These three carbides were used in three standard batches of hard metal granulate. From these granules inserts were produced. Differences between the granules were analysed during the whole process chain. The results of the test in the laboratory were mainly confirmed, but there were also differences. The sintering behaviors e.g. changed, when the carbides were synthesized in the continuous furnace with nitrogen atmosphere.
en
Additional information:
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Zsfassung in engl. Sprache