Sintern von Hartmetallen - Thermoanalytische Simulation

Methoden der thermischen Simulation sind besonders für die Prozessstufen Entbindern, Ausgasen und Sintern von besonderer Bedeutung, weil das Verständnis zu den ablaufenden Prozessen wichtige Voraussetzung für die Ableitung technologischer Schlussfolgerungen für Prozessführung, Prozessoptimierung und Prozesseffizienz ist. Als Untersuchungstechniken werden üblicherweise Thermodilatometrie (TDIL), Differenzthermoanalyse/Dynamische Differenzkalorimetrie (DTA/DSC), Thermogravimetrie (TG) und Gasaustausch-Thermoanalyse (EGA) - insbesondere mit dem Massenspektrometer als Gasdetektor - eingesetzt, häufig simultan oder über geeignete Koppeltechniken verbunden. Dilatometrische Untersuchungen liefern Ergebnisse zum Schwindungs- oder Ausdehnungsverhalten des Materials während der thermischen Behandlung. Auch Phasenumwandlungen können zu Längenänderungen führen. Die Thermogravimetrie liefert Informationen zu Masseänderungen, die beispielsweise durch thermische Zersetzung organischer Komponenten oder durch Reduktion oxidischer Verunreinigungen auf den Oberflächen der Pulverteilchen verursacht werden. Mit der gekoppelten Massenspektrometrie werden Aussagen zur Zusammensetzung gasförmiger, freigesetzter Spezies erhalten. Kalorimetrische Untersuchungen erlauben die Detektierung kalorischer Effekte, wie beispielsweise Schmelze und Verdampfung von Presshilfsmitteln oder Schmelze und Erstarrung von Eutektika. Vorgestellt und diskutiert werden Ergebnisse zum Entbindern, Ausgasen und Sintern typischer Hartmetalle. Zunächst wird in einer Übersicht das Standardverhalten für ein WC-Co-Hartmetall vorgestellt. Als Beispiel zum Entbindern wird das Zersetzungsverhalten von Paraffin in einer Hartmetall-Mischung vergleichend dargestellt. Beim Ausgasen waren die Reduktionsprozesse, der Einfluss von Dotierungscarbiden und die mischcarbidhaltigen Hartmetalle Gegenstand der Untersuchung. Für das Sintern werden Untersuchungsergebnisse über den Schwindungsbeginn, den Schwindungsintensivbereich, den Einfluss von Dotierungscarbiden, den Einfluss des Kohlenstoffgehalts auf Schwindung und Eutektikumsbildung sowie über die Erstarrung des Eutektikums aufgezeigt.