Anwendungen von Niobkarbidpulver in Hartmetall (Cemented Carbide)

Einführung in Niob-Karbid-Pulver

Niobkarbidpulver ist hart und feuerfest. Es besitzt einen hohen Schmelzpunkt und ist sehr verschleißfest. Mit anderen Worten, es ist stabil unter rauen Bedingungen. Praxis und Forschung haben bewiesen, dass Niobkarbid in der Lage ist, die Eigenfestigkeit von Sinterkarbid insgesamt zu verstärken. Das Pulver wird in der Regel in feingemahlenem Zustand hergestellt, um eine gleichmäßige Verteilung in der Metallmatrix zu gewährleisten.

Jahrelange metallurgische Erfahrung hat uns davon überzeugt, dass eine ausreichende Menge eines guten Zusatzstoffes das Verhalten eines Materials verändern kann. Bei der Beimischung von Niobkarbid zu anderen Bestandteilen in Sinterkarbid kann es zur Steuerung der Korngröße eingesetzt werden. Eine gleichmäßige Korngröße führt zu verbesserten Härte- und Verschleißeigenschaften. Tatsächlich haben Versuche in der Industrie gezeigt, dass ein Zusatz von zwei bis drei Gewichtsprozent dieses Pulvers zu einer spürbaren Verbesserung des Mikrogefüges des Endprodukts führt.

Die Rolle von Niobkarbid in Hartmetallen

Niobkarbid spielt in Hartmetallwerkzeugenmehrere entscheidende Rollen. Zunächst ist es ein Kornverfeinerer. In den meisten Fällen werden die mechanischen Eigenschaften wie Schlagzähigkeit und Zähigkeit durch eine feinere Korngröße verbessert. Sinterkarbid mit großen Körnern und ohne entsprechende Kontrolle kann zu vorzeitigen Rissen oder Ausbrüchen führen.

Eine weitere wichtige Rolle spielt die Hitzebeständigkeit. Die Sinterkarbidteile sind während des Betriebs starker Hitze ausgesetzt, und Niobkarbid ist besser geeignet, Temperaturschwankungen zu bewältigen als manche Zusatzstoffe. Das daraus resultierende Produktmaterial ist daher in der Lage, schwereren Belastungen wie Bohren und Schneiden standzuhalten. Aus der Literatur geht hervor, dass die Vorteile von Niobkarbid schon bei geringen Volumenanteilen zum Tragen kommen.

Leistungsvorteile

Wenn Niobkarbidpulver mit Sinterkarbid gemischt wird, ergeben sich einige Vorteile in Bezug auf die Leistung. Ein wichtiger Vorteil ergibt sich aus dem Einfluss auf die Abriebfestigkeit. Studien zeigen beispielsweise, dass die Zugabe von zwei Prozent die Verschleißfestigkeit um bis zu 20 Prozent erhöhen kann. Dies ist von Bedeutung, wenn die Werkzeuge ständig in der Metallzerspanung oder im Bergbau im Einsatz sind.

Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Härte, ohne dass die Sprödigkeit übermäßig zunimmt. Da die Langlebigkeit ein kritischer Bereich bei industriellen Anwendungen ist, bedeuten höhere Härte und Verschleißfestigkeit, dass die Werkzeuge seltener ersetzt werden müssen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Werkzeuge mit besserem Hartmetallgefüge länger halten und unter Belastung effizient arbeiten. Die Kombination führt zu einem Kompromiss zwischen Härte und Zähigkeit, was bei Schneid- und Bohrwerkzeugen sehr wünschenswert ist.

Hauptanwendungsbereiche von Niobkarbidpulver

Niob-Hartmetallpulver wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Am bekanntesten ist Hartmetall für seine breite Verwendung in Schneidwerkzeugen für die Metallbearbeitung und -formung. In den meisten Werkstätten weisen mit diesem Pulver verstärkte Schaftfräser und Bohrer eine höhere Lebensdauer auf.

Es wird auch in Verschleißteilen im Bauwesen und im Bergbau verwendet. In diesen Branchen führen selbst kleine Verbesserungen der Verschleißfestigkeit zu erheblichen Kosteneinsparungen. Niobkarbid wird auch in einigen Hochleistungsteilen für die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt verwendet, da es extremen Temperaturen und hohen Belastungen standhalten kann.

Typische Additivverhältnisse und Auswirkungen

Bei Sinterkarbid liegen die typischen Zusatzstoffanteile von Niobkarbid zwischen einem und fünf Gewichtsprozent. In den meisten Experimenten und bei der industriellen Verwendung ist ein Anteil von zwei bis drei Prozent üblich. Mit diesen Mengen verbessert das Pulver die Kornfeinung, ohne so viel Härte hinzuzufügen, dass es spröde wird.

Variationen des Zusatzstoffverhältnisses können sich auf das Makrogefüge auswirken. Ein zu geringer Anteil reicht nicht aus, um die Festigkeit zu erhöhen. Im anderen Extrem führt ein zu hoher Zusatz zu einer Zusammensetzung, die hart genug ist, um unkontrolliert zu brechen. Die Erfahrung zeigt, dass drei Prozent einen guten Kompromiss darstellen. Metallurgische Untersuchungen und Werkstests haben durchweg gezeigt, dass sich die Vorteile bei dieser Zugabemenge nivellieren und somit die optimale Leistung bieten.

Überlegungen zur Verarbeitung von Niob-Karbid-Pulver

Um die erwarteten Vorteile von Niobkarbidpulver zu erzielen, sollte die Verarbeitung sorgfältig erfolgen. Das Pulver muss vor dem Sintern in geeigneter Weise unter anderen Pulvern verteilt werden. Um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen, werden in der Regel Mischverfahren wie das Kugelmahlen eingesetzt.

Die Temperaturkontrolle während des Sinterns ist unerlässlich. Sinterkarbid sintert im Bereich von 1400°C bis 1500°C. Unter diesen Bedingungen reagiert das Niobkarbid mit der Bindephase und der Wolframkarbidmatrix zu einem homogenen Gefüge. Stabile Prozessbedingungen führen zu reproduzierbaren und gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften des Endprodukts.

Für Personen, die über jahrzehntelange Erfahrung in diesem Bereich verfügen, ist die Beachtung dieser Schritte von großem Wert und ein entscheidender Faktor für die Qualität der Teile und die Gesamtleistung. Jeder Prozessschritt hat Einfluss darauf, wie lange das Endprodukt bei harten Anwendungen hält.

Fazit

Insgesamt spielt Niobkarbidpulver eine wichtige Rolle bei der Verbesserung von Sinterkarbid. Sein Vorteil ist eine verbesserte Verschleißfestigkeit, eine höhere Härte und ein feineres Gefüge. Es eignet sich gut für den Einsatz in Schneidwerkzeugen, Bergbauteilen und Hochleistungskomponenten. Weitere Niobprodukte finden Sie bei Stanford Advanced Materials (SAM).

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Hauptvorteil der Beimischung von Niobkarbidpulver in Sinterkarbid?

F: Es verbessert die Verschleißfestigkeit und verfeinert das Gefüge zur Erhöhung der Härte.

F: Wie hoch ist der übliche Zusatzanteil von Niobkarbid zu Sinterkarbid?

F: Bei den meisten Anwendungen liegt der Anteil zwischen einem und fünf Gewichtsprozent, wobei zwei bis drei Prozent typisch sind.

F: Welchen Einfluss hat Niobkarbid auf die Verarbeitung von Sinterkarbid?

F: Es muss unter kontrollierten Bedingungen homogen gemischt und gesintert werden, um die besten Materialeigenschaften zu erzielen.