DE2840608C2 - Process to improve the solderability of hard metals - Google Patents
Process to improve the solderability of hard metalsInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Hartmetallen durch Verringerung des Carbidanteils in der Oberfläche der Hartmetalle, die aus mindestens einem der Bindemetalle Eisen, Kobalt oder Nickel, insbesondere Kobalt, sowie aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkonium, Chrom, Molybdän, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal oder Wolfram bestehen.The invention relates to a method for improving the solderability of hard metals by reducing them the carbide content in the surface of the hard metals, which consists of at least one of the binding metals iron, Cobalt or nickel, in particular cobalt, as well as one or more carbides and / or nitrides of the Elements consist of titanium, zirconium, chromium, molybdenum, hafnium, vanadium, niobium, tantalum or tungsten.
Hartmetallteile werden für viele Anwendungszwecke in der spanabhebenden und spanlosen Formgebung mit Nichthartmetallen, d. h. in der Regel mit Stählen, durch Löten mit verschiedenen Loten verbunden. Als Beispiele seien Hartmetallzähne für Sägen, Hartmetallplatten für Bohrer, Dreh-, Fräs-, Hobel-, Schnitt-, Stanz- und Abscherwerkzeuge sowie Führungs- und Umlenkelemente genannt.Hard metal parts are used for many purposes in cutting and non-cutting shaping Non-hard metals, d. H. usually with steels, connected by soldering with different solders. As examples be carbide teeth for saws, carbide plates for drills, turning, milling, planing, cutting, punching and Shear tools as well as guide and deflection elements called.
Bei der Herstellung der genannten Werkzeuge bzw. Werkzeugteile durch Löten wirkt sich die schlechte Benetzbarkeit des im Hartmetall enthaltenen Carbidanteils störend aus. Dazu kommen unterschiedliche Oberflächenzustände der Hartmetalle, die infolge des Sinterprozesses entstanden sind. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist man dazu übergegangen, die zu lötenden Teile elektrolytisch zu vernickeln bzw. zu verkobalten. Damit erreicht man eine bessere Benetzbarkeit des Hartmetallkörpers. Den gleichen Zweck wie Nickel bzw. Kobalt erfüllen auch andere als Bindemittel im Hartmetall vorhandene sowie alle anderen gut lötbaren Metalle. Nach der DE-AS 25 02 275 soll das Metall durch galvanische Abscheidung aus einem Sulfamatbad des entsprechenden Metalls, durch Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren oder durch Abscheidung aus einem Lösungsmittel aufgebracht werden.In the manufacture of the mentioned tools or tool parts by soldering, the bad has an effect The wettability of the carbide content contained in the hard metal is a problem. There are also different ones Surface conditions of the hard metals that have arisen as a result of the sintering process. To overcome these difficulties have gone over to electrolytically nickel-plating or to the parts to be soldered cobalt. This achieves better wettability of the hard metal body. Same purpose as Nickel and cobalt also perform well as binders in cemented carbide as well as all others solderable metals. According to DE-AS 25 02 275, the metal should be electrodeposited from a Sulphamate bath of the corresponding metal, by vapor deposition using electron beam methods or by Deposition can be applied from a solvent.
Die geschilderten Verfahren besitzen jedoch mehrere Nachteile. Neben den teilweise sehr hohen Herstellungskosten, die beim Galvanisieren oder beim Aufdampfen mittels Elektronenstrahlverfahren entstehen, wirken sich die vom Sintern herrührenden unterschiedlichen Oberflächenzustände nachteilig bei der Auftragung eines Bindemittels aus. Nicht zu vergessen sind gesundheitliche Gefahren, die bei der Verdampfung von Nickel drohen, sei es durch den Dampfdruck über dem Nickelbad oder durch die Dampfentwicklung beim Löten.However, the methods outlined have several disadvantages. In addition to the sometimes very high production costs, that arise during electroplating or vapor deposition using electron beam processes, the different surface conditions resulting from sintering have a detrimental effect on application a binder. Not to be forgotten are the health hazards that result from the evaporation of There is a risk of nickel, be it through the vapor pressure above the nickel bath or through the development of steam during the process Soldering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die geschilderten Nachteile nicht besitzt und die Lötbarkeit von Hartmetallen erhöhtThe invention is based on the object of creating a method which has the disadvantages outlined does not have and increases the solderability of hard metals
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Hartmetall vor deip Löten einer elektrolytischen Behandlung in einer alkalischen Lösung ausgesetzt wird. Die elektrolytische Behandlung bei anodischem Potential findet zweckmäßigerweise in einer handelsüblichen Galvanisiertrommel statt Als Lauge verwendet man bevorzugt Kaliumhydroxid, da sich die gebildeten Abbauprodukte darin gut lösen. Aber auch andere alkalische Lösungen (z. B. NaOH, Na2CO3, K2CO3) und/oder komplexbildende Substanzen sind gee'gnet Die angelegte Spannung bzw. Stromstärke, sind dem jeweils zu behandelnden Hartmetall anzupassen. Das Verfahren wird vorteilhafterweise so angewandt, daß die Dicke der carbidfreien Oberflächenschicht 0,1 bis 10 μιτι beträgt.The object is achieved in that the hard metal is subjected to an electrolytic treatment in an alkaline solution before deip soldering. The electrolytic treatment at anodic potential is expediently carried out in a commercially available galvanizing drum. Potassium hydroxide is preferably used as the lye, since the degradation products formed dissolve easily in it. But other alkaline solutions (e.g. NaOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ) and / or complex-forming substances are also suitable. The applied voltage or current strength must be adapted to the hard metal to be treated. The method is advantageously applied so that the thickness of the carbide-free surface layer is 0.1 to 10 μm.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher angewandten liegt darin, daß unterschiedliche Oberflächenzustände als unvermeidbare Folge des Sinterprozesses keine negativen Auswirkungen haben und eine gesundheitliche Gefährdung durch karzinogene Stoffe ausgeschlossen ist. Weiterhin läßt sich dieses Verfahren äußerst kostengünstig durchführen, da ein Verbrauch von teuren Metallen entfällt.The advantage of the method according to the invention over the previously used is that different surface conditions as an unavoidable consequence of the sintering process, no negative effects and a health hazard from carcinogenic substances is excluded. Farther this process can be carried out extremely inexpensively, since it consumes expensive metals not applicable.
Die größere Benetzbarkeit der Hartmetalloberfläche wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht durch Zwischenschichten aus z. B. Nickel oder Kobalt, also eine Metallanreicherung der Oberfläche, sondern dadurch erzielt, daß der Oberflächencarbidanteil verringert wird. Durch das Herauslösen der Carbidphase wird die für die Haftung zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Überraschenderweise verliert die freigelegte Hilfsmetallschicht des Hartmetalls trotz der Verringerung des Carbidanteils nicht ihre Bindung zum Hartmetall. Es kommt nicht etwa zu dem »Abreißen« der Oberflächenschichten bei mechanischer Belastung. Die Erklärung hierfür dürfte u. a. in der auftretenden Oberflächenvergrößerung des Werkstoffes liegen. Beispielsweise wurden zehn Hartmetall-Bohrerplatten entsprechend DIN 8010 nach der Erfindung in einer 4N Kalilauge bei etwa 20°C einer elektrolytischen Behandlung unterzogen und gelötet und mit zehn v/eiteren Proben verglichen, die nach dem bisher bekannten Verfahren vernickelt und gelötet worden waren. Die aus den je zehn Proben in 6 Versuchsreihen gemessenen Abscherfestigkeiten — die der folgenden Tabelle zu entnehmen sind - zeigen eine deutlicheThe greater wettability of the hard metal surface is achieved when using the method according to the invention not by intermediate layers of z. B. nickel or cobalt, i.e. a metal enrichment of the surface, but achieved in that the surface carbide content is reduced. By removing the Carbide phase, the surface available for adhesion is increased. Surprisingly does not lose the exposed auxiliary metal layer of the hard metal despite the reduction in the carbide content Bond to the hard metal. The "tearing off" of the surface layers does not occur with mechanical Load. The explanation for this is likely to include in the surface enlargement of the material that occurs lie. For example, there were ten carbide drill bits according to DIN 8010 according to the invention in a 4N potassium hydroxide solution at about 20 ° C in an electrolytic solution Treated and soldered and compared with ten more specimens obtained after the one so far known processes had been nickel-plated and soldered. Those from each of the ten samples in 6 test series Measured shear strengths - which can be found in the following table - show a clear
Ψ,Ψ,
Verfahrenaccording to
procedure
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