[發明專利]用于制備燒結復合體的方法

有效

• 申請號: 201180046040.4
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN103189155A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 簡·史密斯;彼得·陳;邁克爾·卡蓬特
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;C22C26/00;C22C29/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 郭國清;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種用于制備耐磨燒結復合體的方法，所述耐磨燒結復合體包含分布在硬質合金基質內的立方氮化硼顆粒。

背景技術

硬質合金具有硬度、強度和耐磨性的特有結合。因此，它們在工業應用例如切削工具、拉延模具和磨損部件中被廣泛地使用。硬質合金一般包含碳化物顆粒，例如碳化鎢、碳化釩、碳化鈦、碳化鉭、碳化鉬、碳化鋯、碳化鈮和/或碳化鉻。這些碳化物顆粒通過金屬粘結在一起，所述金屬例如是鈷、鎳、鐵和它們的合金。所述粘結金屬通常在3至40重量百分比的范圍內。一般通過在1400℃及以上溫度下燒結硬質合金以制備全密度無孔體的方式制備部件。

立方氮化硼(cBN)是一種超硬材料，僅金剛石的硬度超過它，立方氮化硼被廣泛地用于例如機床的應用中，例如砂輪、切削工具等。cBN在高溫高壓的條件下生成并且該材料在低于1400℃的溫度下晶體學穩定。由分布在硬質合金基質內的cBN顆粒組成的硬質合金-cBN復合物是已知的。一般地，這種復合物使用高壓燒結技術制造以防止形成低硬度的六方多晶型的氮化硼(hBN)。然而，包括這種燒結技術的制造路線是昂貴的，這已經導致嘗試開發較低成本的技術。

EP?0?774?527公開了使用直接的電阻加熱和壓力燒結來制造WC-Co-cBN復合物。“Making?hardmetal?even?harder?with?dispersed?CBN”(“使用分散的CBN制造硬度甚至更大的硬質金屬”)，Metal?Powder?Report(金屬粉末報告)，第62卷，第6期，2007年6月，第14-17頁，公開了一種可選的直接的電阻加熱技術，場輔助燒結技術。然而，在這種制備方法中使用的設備僅適于小批量，這導致高的制備成本。

EP?0?256?829公開了一種包含立方氮化硼的硬質合金的抗磨和耐磨材料及其制造方法。然而，該公開的方法仍然比較昂貴或不能提供燒結復合體所需的性質。

因而顯然仍然需要一種合適的制備方法，用于提供包含分布在硬質合金基質內的立方氮化硼顆粒的燒結復合體。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種成本有效的方法，用于制備包含分布在硬質合金基質內的立方氮化硼顆粒的燒結復合體。

本發明的另一個目的是提供一種高耐磨體，其包含分散在硬質合金基質內的立方氮化硼顆粒。

已發現通過一種制備燒結復合體的方法能夠實現以上目的，該方法包括在低于1350℃的燒結溫度下不施加壓力燒結包含立方氮化硼顆粒和硬質合金粉末的混合物。

已發現本發明的另一個目的通過如下燒結復合體來實現，該燒結復合體包含硬質合金基質，分散的立方氮化硼顆粒分布在整個的該硬質合金基質內，其中立方氮化硼顆粒的含量是4重量％或更低。

具體實施方式

根據本發明，提供了一種用于制備燒結復合體的方法，該方法包括在低于1350℃的燒結溫度下不施加壓力燒結包含立方氮化硼顆粒和硬質合金粉末的混合物。此處不施加壓力是指壓力等于大氣壓或更低。

已經發現，在低于1350℃的燒結溫度下，通過使用無壓燒結，即沒有通過氣體、機械手段或其它手段施加壓力，能夠實現整個基質具有分散的立方氮化硼顆粒的致密硬質合金基質。因而，該燒結可以在常規的真空燒結爐中進行，也就是，用常規的電加熱元件通過對流和輻射給混合物傳遞熱量，并且氣體壓力等于或低于大氣壓。非常驚奇地發現，在硬質合金混合物中引入立方氮化硼顆粒的情況下，能夠顯著降低用于硬質合金的燒結溫度，同時仍獲得完全致密的燒結體。另外，該燒結體具有優異的耐磨性。

適當地，該燒結復合體的密度至少是燒結材料理論密度的99％。

適當的處理步驟包括：

-混合粉末，經由使用粉末處理的設備，例如oblicone、y-攪拌機或lodige混合機，通過適當使用干混法進行混合。

-通過例如常規的壓制技術，如單軸的、擠出、干袋等，壓實以形成生坯。

-在適當地涂覆有阻隔層的石墨托盤上燒結生坯。

作為一種任選的處理步驟，在燒結之前使用冷壓壓實所述混合物。

燒結周期適當地依常規尺寸的燒結爐而定，但用特定的低燒結溫度，優選地比各硬質合金等級的標稱燒結溫度低至少50℃。

一個大約12小時長的示例性燒結周期包括：

-階段1：在氫氣下脫蠟，包括在450℃加熱和保持例如大約1小時

-階段2：在真空+氬氣分壓下預燒結，包括用例如1小時的緩慢升溫時間緩慢升高溫度至燒結溫度

-階段3：在氬氣中燒結例如1小時

-階段4：在氬氣中冷卻例如大約7小時。