[發(fā)明專(zhuān)利]金屬陶瓷體和制造金屬陶瓷體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110423227.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102534337A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬林·莫滕松;格羅爾德·溫爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C29/06
• 分類(lèi)號(hào): C22C29/06;C22C1/05
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有提高的硬度和提高的耐塑性變形性的TiC基金屬陶瓷體。本發(fā)明還涉及制造這種金屬陶瓷體的方法。

背景技術(shù)

如切削工具刀片等的燒結(jié)體通常由含有硬質(zhì)合金或鈦基碳化物或碳氮化物合金的材料制得。

鈦基碳化物或碳氮化物合金通常被稱(chēng)為金屬陶瓷，且含有一種或多種硬組分以及粘結(jié)相，所述硬組分例如為例如鎢、鈦、鉭、鈮等的碳化物或碳氮化物，所述粘結(jié)相使得可能獲得在硬度和韌度方面的吸引人的性能。金屬陶瓷可用于很多應(yīng)用中，例如在金屬切削工具中、在耐磨部件中等。可通過(guò)改變組成和晶粒大小來(lái)調(diào)整所述性能從而適應(yīng)特定的應(yīng)用。通過(guò)粉末冶金中常見(jiàn)的技術(shù)制得所述燒結(jié)體，所述常見(jiàn)的技術(shù)例如為研磨、造粒、壓制和燒結(jié)。在金屬陶瓷中的粘結(jié)相通常為Co、Fe或Ni或其混合物。

開(kāi)發(fā)的第一種金屬陶瓷材料是TiC基的。在八十年代，引入了碳氮化物基的金屬陶瓷，并且從那時(shí)開(kāi)發(fā)的大部分金屬陶瓷材料是碳氮化物基的。

對(duì)于常規(guī)的硬質(zhì)合金，即WC-Co基硬質(zhì)合金，通過(guò)加入鉻可以獲得在燒結(jié)后的細(xì)顆粒。然而，當(dāng)向碳氮化物基金屬陶瓷中加入鉻時(shí)，不能觀察到或幾乎不能觀察到對(duì)于晶粒大小的效果。

CN?1865477A公開(kāi)了TiC-WC基合金的導(dǎo)輥、閥芯或閥座，所述合金包含30-60重量％的TiC、15-55重量％的WC、0-3重量％的Ta、0-3重量％的Cr和10-30重量％的Co和Ni的粘結(jié)相。

US?7,217,390描述了通過(guò)機(jī)械化學(xué)合成制造超細(xì)TiC基金屬陶瓷的方法，所述機(jī)械化學(xué)合成例如為高能球磨Ti的粉末、過(guò)渡金屬(M)、Co和/或Ni粉末以及碳粉末。可選地，能夠以碳化物形式加入Ti和過(guò)渡金屬。過(guò)渡金屬M(fèi)可以是Mo、W、Nb、V或Cr中的至少一種元素。所述高能球磨將形成(Ti，M)C。

然而，高能球磨是一種復(fù)雜的工藝，并且將會(huì)有利的是能夠使用常規(guī)技術(shù)提供細(xì)顆粒的TiC基金屬陶瓷。

在常規(guī)的TiC基金屬陶瓷中，大量的TiC溶解，并且形成新的Ti-W-C晶粒，這導(dǎo)致不受控制的Ti-W-C晶粒生長(zhǎng)和不均勻的晶粒大小以及性能例如硬度的劣化。

已知第V族元素例如Nb、Ta和V及其碳化物是硬質(zhì)合金的晶粒生長(zhǎng)抑制劑。然而，向Ti(C，N)基金屬陶瓷中加入例如NbC不會(huì)降低晶粒大小，原因是在所述合金中的TiN的量是在這些合金中的主要參數(shù)。向這些金屬陶瓷中加入第V族元素例如Nb、Ta和V及其碳化物增加了圍繞所述Ti(C，N)晶粒的較軟邊緣的形成，導(dǎo)致不利的硬度降低。

向金屬陶瓷中加入第V族元素的碳化物，例如NbC導(dǎo)致熱硬度的增加以及在較高切削溫度下的塑性變形性的改進(jìn)，然而其也降低在較低切削溫度下的耐磨性。

然而，本發(fā)明通過(guò)如下方式降低了總的晶粒大小：使具有小于起始材料晶粒大小的新核成核(并且邊緣具有與所述新核相同的組成)，保持硬度不變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供燒結(jié)的金屬陶瓷體，其具有改進(jìn)的耐塑性變形性。

本發(fā)明的又一目的是提供燒結(jié)的金屬陶瓷體，其具有小的晶粒大小和(Ti，W，M_x)C晶粒(其中M_x是第V族元素)的更窄的晶粒大小分布。

本發(fā)明的又一目的是提供制造具有如上所公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)的燒結(jié)的金屬陶瓷體的方法。

本發(fā)明的又一目的是提供燒結(jié)的金屬陶瓷，其包含Nb，且在保持的粘結(jié)相含量下硬度不降低。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)如上優(yōu)點(diǎn)：提供TiC基金屬陶瓷體，其包含Cr，和至少一種來(lái)自元素周期表第V族的元素，和具有如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有未溶的TiC核，和具有(Ti，W，M_x)C合金的成核晶粒，其中M_x是V、Nb或Ta中的一種或多種。總的晶粒大小通過(guò)如下方式降低：使具有小于起始材料晶粒大小的新核成核(并且邊緣具有與所述新核相同的組成)，保持硬度不變。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)樣品的顯微結(jié)構(gòu)的示意圖。黑色區(qū)域(A)代表具有周?chē)吘壍奈慈艿腡iC核，白色區(qū)域(B)代表新形成的(Ti，W，M_x)C晶粒，和深灰色區(qū)域(C)代表粘結(jié)相Co(Cr)。

圖2顯示了實(shí)施例1中的發(fā)明1的顯微結(jié)構(gòu)的反向散射SEM圖。黑色區(qū)域代表未溶的TiC核，白色區(qū)域代表新形成的(Ti，W，M_x)C晶粒，和深灰色區(qū)域代表粘結(jié)相Co(Cr)。