[發(fā)明專利]含鋯和鈮的硬質(zhì)合金體及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210026871.1
• 申請日: 2004-10-06
• 公開（公告）號: CN102517485A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H-W·海因里希;M·沃爾夫;D·施密特
• 申請（專利權(quán)）人: 鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C29/02;C22C1/05;B23B27/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李帆

本申請是申請?zhí)枮?00480022850.6、申請日為2004年10月6日、發(fā)明名稱為“含鋯和鈮的硬質(zhì)合金體及其制備方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供具有提高的塑性變形抗力的硬質(zhì)合金燒結(jié)體，其包括碳化鎢(WC)、粘結(jié)劑金屬相和一種或多種固溶體相，所述固溶體相包括元素周期表I?Vb，Vb和VI?b族中至少一種元素的至少一種碳化物、氮化物和碳氮化物。本發(fā)明也提供制備這種硬質(zhì)合金燒結(jié)體的方法。這些硬質(zhì)合金燒結(jié)體可用于制造刀具，特別是用于加工鋼及其他金屬或金屬合金的可標(biāo)度刀頭。

背景技術(shù)

由例如Nemeth等的美國專利Re.34,180可了解硬質(zhì)合金燒結(jié)體以及制備該合金體的粉末冶金方法。鈷最早被用作主要組元-碳化鎢的粘接劑金屬，但是，如美國專利6,024,776的教導(dǎo)，鈷鎳鐵合金顯示尤其可用作碳化鎢以及鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬和鎢中之至少一種元素的其他碳化物、氮化物和碳氮化物的粘結(jié)劑相。

已進(jìn)行了大量的嘗試，以便改善采用粉末冶金方法制備的硬質(zhì)合金燒結(jié)體的性能或特性。這些性能包括(但不限于)硬度、耐磨性、高溫塑性變形性能、密度、磁性能、耐側(cè)面磨損性能和火口形成抗力。為了提供在高速切削速度下具有改善耐磨性能的刀具，已知例如硬質(zhì)合金燒結(jié)體中應(yīng)該含有較高的鈦或鉭和鈮。但是，另一方面，已知鈦或鉭或鈮與碳化鎢形成固溶碳化物，因此增加這些元素的含量會導(dǎo)致強(qiáng)度明顯下降，原因在于隨著固溶碳化物的形成，提供硬質(zhì)合金燒結(jié)體最大強(qiáng)度的碳化鎢相的量減少。

另外，為本領(lǐng)域的專業(yè)人員周知的事實是添加鋯與鉿能夠同時提高硬質(zhì)合金燒結(jié)體的室溫和高溫下的強(qiáng)度。但是，強(qiáng)度提高的同時，硬度和耐磨性下降。此外，添加鋯的一個缺點是鋯與氧的親和力很高，且潤濕性差，這會妨礙制備硬質(zhì)合金燒結(jié)體所采用的燒結(jié)過程。

美國專利5,643,658和5,503,925(在此通過引用并入這兩項專利)的目的是借助在碳化鎢與鐵族粘結(jié)劑金屬的混合物粉末中添加鋯和/或鉿的碳化物、氮化物和碳氮化物改善硬質(zhì)合金燒結(jié)體的熱硬度和高溫耐磨性。結(jié)果鋯和鉿中至少之一的硬相與IVb，Vb和VIb族金屬(但排除鋯和鉿)的其他硬相共存，所述硬相在每種情況下均與碳化鎢形成固溶體。由于鋯與氧的親和力高，因此，原料粉末材料必須含有極低的氧，或者必須通過使用還原性燒結(jié)氣氛控制氧含量。

2002年12月13日公開的JP-A2-2002-356734公開了包含WC、由至少一種鐵族金屬構(gòu)成的粘結(jié)劑相和一種或多種固溶體相的硬質(zhì)合金燒結(jié)體，其中，一種所述固溶體相包括Zr和Nb，除了該固溶體相之外，所有的固溶體相均包含Ti，V，Cr，Mo，Ta和W中之至少一種元素，但不許含有Zr和Nb。根據(jù)該日本專利文件，當(dāng)鉭含量(按TaC計算)低于總組成的1重量％時，能夠獲得最佳的切削結(jié)果。

本發(fā)明的目的是獲得在高溫下具有較高塑性變形抗力，并且因此具有較高耐磨性的新型硬質(zhì)合金燒結(jié)體。此外，本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)所述硬質(zhì)合金燒結(jié)體的粉末冶金方法。更具體地，本發(fā)明的一個目的是提供具有含鋯和鈮的至少兩種共存固溶體相，或者單一含鋯和鈮的均勻固溶體相的硬質(zhì)合金燒結(jié)體。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種生產(chǎn)所述硬質(zhì)合金燒結(jié)體的方法，包括提供粉末混合物的步驟，該粉末混合物在燒結(jié)時，能夠提供至少兩種共存固溶體相或者單一均勻固溶體相(兩種情況下均含鋯和鈮)，并且使元素周期表IVb，Vb和VIb族元素的硬組元具有改善的燒結(jié)活性與潤濕性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一種形式是具有較高塑性變形抗力的硬質(zhì)合金燒結(jié)體。該硬質(zhì)合金燒結(jié)體包括碳化鎢、含有至少一種鐵族金屬或其合金的粘結(jié)劑相，以及一種或多種固溶體相，其中，每一種固溶體相包含至少一種鋯、鈮與鎢的組合的碳化物和碳氮化物。

本發(fā)明的另一種形式是生產(chǎn)所述硬質(zhì)合金燒結(jié)體的方法，其包括如下步驟：提供包括碳化鎢、含有至少一種鐵族金屬或其合金的粘結(jié)劑金屬粉末，以及至少一種鋯與鈮的碳化物和碳氮化物的粉末混合物；將所述粉末混合物制成生坯；以及在1400-1560℃下對所述生坯進(jìn)行真空燒結(jié)或HIP燒結(jié)，其中，采用粉末狀鋯與鈮的碳化物或碳氮化物的固溶體形成所述粉末混合物。

本發(fā)明的又一種形式是包括具有前傾面和側(cè)面的刀體的刀具，其中，前傾面與側(cè)面在其交截處相交，形成切削刃。刀體包含碳化鎢、含有至少一種鐵族金屬或其合金的粘結(jié)劑相、以及一種或多種固溶體相，每種固溶體相包含鋯、鈮和鎢的組合的碳化物和碳氮化物中的至少一種。