Reaktionen von Hartmetallen mit Sinterunterlagen

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Problem der Haftung zwischen Hartmetall-Bauteilen und Sinterunterlagen. Diese Reaktion führt dazu, dass sich Bauteile nach dem Sintervorgang nicht mehr von ihrer Unterlage entfernen lassen. Bei Hartmetallen handelt es sich um eine Gruppe der Verbundwerkstoffe.<br />Sie bestehen aus einer metallischen Hartstoffphase und einer Bindemetallphase. Die Herstellung erfolgt auf pulvermetallurgischem Wege. Als Sinterunterlagen werden in der Industrie hauptsächlich Graphitplatten verwendet. Eine weitere Option stellen dabei CFC-Platten dar. Da diese dünner sind als Standard-Graphitplatten ergibt sich der Vorteil, mehr Proben auf einmal zu sintern. Um die Reaktion zwischen Hartmetall-Bauteil und Sinterunterlage gering zu halten, wird auf die Unterlage ein Trennmittel aufgetragen. Die meisten Trennmittel enthalten dabei feine Graphitpartikel.<br />Ziel der nachfolgenden Arbeit war es, die Haftung zwischen Hartmetall-Bauteilen und Sinterunterlagen zu vermeiden. In dieser Diplomarbeit wurde zunächst ein Vergleich zwischen den verschiedensten Trennmitteln und den Unterlagen aufgestellt. Es konnte festgestellt werden, dass Fehlstellen bei der Verwendung von glatten Graphitplatten am geringsten ausfallen. Außerdem wurde versucht, mit verschiedenen Einstreich- und Einsprühmethoden eine möglichst gleichmäßige Oberfläche zu erzeugen. Des Weiteren wurden die Schichtdicken der aufgetragenen Suspensionen variiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass dicke Schichten zu geringerer Haftung führten. Eine weitere Überlegung war, das Trennmittel nicht auf kalte, sondern auf warme Unterlagen aufzutragen. Auch das stellte sich als positives Ergebnis heraus. Andere Versuche beschäftigten sich mit Variationen des Sinterprofils oder mit Abbruchversuchen. Ziel der Abbruchversuche war es, jene Temperatur festzustellen, bei welcher die Haftreaktion stattfindet. Zusätzlich wurde noch überprüft, ob sich die Graphit-Unterlagen stark abnutzen und es dadurch zu einer unerwünschten Haftreaktion kommt. Dieser Versuch zeigte lediglich, dass die Häufigkeit der Verwendung von Unterlagen keinen Einfluss auf das gewünschte Ergebnis hat.<br />

The present thesis deals with studies about reactions between hard metals and trays. The problem of the adhesion between hard metal components and trays is, that often it is not possible to release the contact between them after sintering.<br />Hard metals are composites and consist of a metal-based material and a binder phase. The manufacture of hard metals is based on a powder metallurgy route. In industry trays of graphite are used. Aside from standard graphite trays, there are also Carbon Fiberreinforced Carbon trays. Since CFC trays are thinner than standard graphite trays, it is possible to produce more products at once. In order to minimise the adhesion between hard metal and tray, a releasing agent is used. Most of them contain fine graphite particles.<br />The aim of this thesis was to solve the problem of the reaction between hard metal components and trays.<br />First of all, a comparison of different trays and different realising agents was made. It could be shown that the best result is achieved, if plain graphite plates are used. Furthermore, various methods were tested in order to produce a smooth and even surface. Another experiment was to vary the thickness of the coating. The result showed that a thick coat leads to less adhesion. A further test also revealed positive effects when putting the realising agent not on cold, but on warm trays. The other experiments deal with the variation of the sinter profile as well as with finding out the temperature at which the adhesion between hard metal and tray begins. In addition, the effect of often using the same graphite plate was considered. However, it could be shown that there is no difference at the result, whether you use new or often used trays.<br />