[發(fā)明專利]一種Ti(CN)金屬陶瓷的木工刀具材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010295574.8
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102433482A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 李克林
• 申請（專利權）人: 成都邦普合金材料有限公司
• 主分類號: C22C29/04
• 分類號: C22C29/04;B22F3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及木工刀具材料技術領域，具體涉及一種Ti(CN)金屬陶瓷的木工刀具材料及制備這種材料所采用的粉末冶金制造技術。

背景技術：

通常木工刀具材料主要包括碳素工具鋼、合金工具鋼、斯太立合金、高速鋼等，這些材料常用于低切削速度、低進料速度及加工精度要求不高的場合，一般用于實木加工。隨著纖維板、刨花板、膠合板和層積材等木質復合材料的出現(xiàn)，這些傳統(tǒng)的切削材料已不能滿足工藝要求，原用于金屬加工的硬質合金材料，現(xiàn)已廣泛的應用于木材加工，逐步替代了高速鋼等材料；聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼由于具有極高的硬度和耐磨性，摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低，切削時不易產(chǎn)生積屑瘤，刀刃不易鈍化并可以獲得較高質量的表面等優(yōu)點也已成為木工刀具材料的新秀。但現(xiàn)有的木工刀具具有以下缺點：

1、制造成本較高。由于高速鋼、硬質合金和超硬材料系采用W、Cr、Co或PCD(人造聚晶金剛石)、PCBN(聚晶立方氮化硼)，高速鋼雖然制造成本較其他材料低，但在加工高強度的木工復合材料方面由于受到加工效率和表面光潔度的影響應用受到限制；硬質合金、PCD、PCBN材料雖能夠滿足高強度木工復合材料的加工要求，其制造工藝和配方?jīng)Q定了材料成本較高。

2、刀具材料的選擇存在耐磨性(硬度)和韌性(強度)的矛盾。

3、抗腐蝕能力較差。由于木材中含有酸性物質，刀具易被腐蝕。金屬陶瓷刀具廣泛應用于金屬切削加工領域，高的切削速度和高的工件表潔度是其應用的一個顯著特征，由于它的密度只有硬質合金的一半，其單片成本與硬質合金、PCD、PCBN相比具有較大優(yōu)勢。木工刀具材料現(xiàn)在主要以高速鋼和硬質合金為主，隨著纖維板、刨花板等木質復合材料的出現(xiàn)，對加工效率和木材的表面光潔度提出了更高的要求，刀具材料必須具備高硬度和高強度的特征才能適應這一趨勢。但長期以來，金屬陶瓷刀具材料雖具有高的硬度，但脆性大、韌性差，其應用受到一定的限制。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是提供一種Ti(CN)金屬陶瓷的木工刀具材料及其制備方法，它解決了現(xiàn)有金屬陶瓷刀具材料脆性大、韌性差的缺點，制造工藝與硬質合金制造工藝相同。由于Ti(CN)金屬陶瓷刀具材料的密度只有硬質合金的一半(或更低)，其木工刀具材料的單件制造成本也將比硬質合金、PCD、PCBN等材料低一半以上，應用前景非常廣闊。

為了解決背景技術所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術方案：它的配方組成為：Ti(CN)粉末50-65％、鈷粉5-10％、鎳粉5-10％、鉬粉8-15％、碳化鎢粉10-20％、碳化鉭粉4-8％、碳化鉻和碳化釩粉0-1.0％；它的制備方法為：配料→球磨→噴霧干燥→壓制→壓力燒結→成品。

上述金屬陶瓷原料配方中，Ti(CN)粉末中碳原子與氮原子的摩爾比為7∶3或3∶7。碳化鉻和碳化釩粉可以單一加入也可任意比例混合加入，但總計的加入比例在0-1.0％。

上述金屬陶瓷原料的純度均大于99.5％，平均粒度小于2.0μm。

本發(fā)明通過優(yōu)化Ti(CN)金屬陶瓷的材料配方，利用氣氛燒結及壓力燒結工藝改善了液相對Ti(CN)、WC的潤濕性，強化了晶界，提高了各組成相得的結合強度，最終得到不低于如下規(guī)定的物理機械性能和金相組織結構。

本發(fā)明在熱穩(wěn)定性、導熱性、耐蝕性、抗氧化性及高溫硬度、高溫強度等方面具有明顯優(yōu)勢。與其他刀具材料相比，該刀具的耐用度和使用壽命提高1-10倍，切削速度提高1.5-3倍，切削加工費用下降20％一40％，為金屬陶瓷刀具加工木工復合材料提供了廣泛的應用前景。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明規(guī)定的物理機械性能示意圖，

圖2為本發(fā)明規(guī)定的金相組織結構示意圖。

具體實施方式：

參照圖1-2，本具體實施方式采用以下技術方案：它的配方組成為：Ti(CN)粉末50-65％、鈷粉5-10％、鎳粉5-10％、鉬粉8-15％、碳化鎢粉10-20％、碳化鉭粉4-8％、碳化鉻和碳化釩粉0-1.0％；它的制備方法為：配料→球磨→噴霧干燥→壓制→壓力燒結→成品。