[發明專利]燒結碳化物本體及其應用

有效

• 申請號: 201210539180.1
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103173671B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 京特·約翰·羅德爾;安德斯·埃弗特·彼得松;查爾斯·格雷厄姆·麥克納尼;潘卡基·庫馬爾·梅赫羅特拉
• 申請（專利權）人: 鈷碳化鎢硬質合金公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C23C14/06;C23C16/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 葛青,盧亞靜

技術領域

本發明涉及燒結碳化物本體，并且特別地涉及含有周期表中IVB族、VB族和VIB族的金屬的燒結碳化物本體。

背景技術

包含燒結碳化物本體的切削刀具已用于對不同金屬和合金進行機加工的帶涂層和無涂層兩種情況中。增加切削刀具的磨損和失效模式（包括熱形變、破裂、以及碎裂）耐受性仍是研究和發展的密集區域。為此，已經分配了重要的資源來發展切削刀具的耐磨性耐火涂層。例如，已經通過化學氣相沉積（CVD）連同物理氣相沉積（PVD）將TiC、TiCN、TiOCN、TiN和Al₂O₃施加到燒結碳化物上。

此外，位于下面的切削刀具基底的特性則一直處于研究中。切削刀具制造商已經檢驗了燒結碳化物本體的組成變化以及對燒結碳化物特性所產生的影響，這些特性包括但不限于：硬度、耐磨損性、熱變形抗性、韌性、密度以及各種磁特性。然而，一種燒結碳化物特性的增強經常導致伴隨著另一種燒結碳化物特性的降低。例如，增大燒結碳化物本體的變形抗性可能導致該本體的韌性和導熱性減小。日本專利申請公開JP 2002-356734A認識到了這樣的問題并且描述了一種具有塑性變形抗性以及增大的硬度和導熱性的燒結碳化物本體。根據JP2002-356734A，這些目的是提供通過將選自IVB族、VB族、以及VIB族的金屬的碳化物、氮化物、以及碳氮化物的幾種不同固溶體相結合到該燒結碳化物本體中而實現的。

盡管如此，對于燒結碳化物基底的改進是必要的以便滿足金屬加工應用的發展的需求，并且當對燒結碳化物本體進行組成上的改變以試圖提供具有改進性能的切削刀具時，需要多種競爭性的特性之間的謹慎權衡。

發明內容

在一個方面，在此描述了燒結碳化物本體，在一些實施方案中，這些燒結碳化物本體可以展示出改進的耐磨損性和/或一種或多種失效模式。例如，在一些實施方案中，在此描述的燒結碳化物本體顯示出增大的熱變形抗性，而基本上沒有損失韌性。

在一些實施方案中，在此描述的燒結碳化物本體包括一個碳化鎢相、一個粘結劑相（包括鐵系元素中的至少一種金屬或其合金）、鋯和鈮的碳化物的一種固溶體相(Zr,Nb)C以及立方碳化物，該立方碳化物的量值為范圍從約0.5體積百分比到約6體積百分比。在一些實施方案中，該燒結碳化物本體所包括的立方碳化物的量值是范圍從約1體積百分比至約5.5體積百分比。在一些實施方案中，該燒結碳化物本體所包括的立方碳化物的量值是大于約2體積百分比至約5體積百分比。此外，在一些實施方案中，該燒結碳化物本體的立方碳化物由固溶體相的鋯和鈮的碳化物組成。

在一些實施方案中，在此描述的燒結碳化物本體進一步包括一個通過物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、或其組合而沉積在其上的涂層。在一些實施方案中，該涂層包括選自由周期表的IVB族、VB族和VIB族的金屬元素組成的組中的一種或多種金屬元素以及鋁和選自由周期表的IIIA族、IVA族和VIA族的非金屬元素組成的組中的一種或多種非金屬元素。在此描述的周期表的族是根據CAS命名而確定的。在一些實施方案中，該涂層是一個單層的涂層。可替代的，在一些實施方案中，該涂層是一個多層的涂層。

在一些實施方案中，在此描述的燒結碳化物本體具有用于一種或多種金屬加工應用的切削刀具的形狀。在一些實施方案中，燒結碳化物本體包括一個前刀面和一個與該前刀面相交而形成了切削刃的側面。

在另一方面，在此描述了制作燒結碳化物本體的方法。在一些實施方案中，一種制作燒結碳化物本體的方法包括：提供一種包括碳化鎢粉末、粘結劑粉末（包括至少一種來自鐵系元素中的金屬或其合金）、以及鋯和鈮的碳化物的粉末狀固溶體(Zr,Nb)C的混合物。由該混合物形成了一個生坯并且將其進行燒結以便提供以下的燒結碳化物本體，其包括一個碳化鎢相、一個粘結劑相、一個固溶體相(Zr,Nb)C、以及量值范圍是從約0.5體積百分比到約6體積百分比的立方碳化物。

在另一方面中，在此說明了切削金屬的方法。在一些實施方案中，一種切削金屬的方法包括：提供一個金屬工件，以及用一個切削刀具來切削該金屬工件，該切削刀具包括一個燒結碳化物本體，該燒結碳化物本體包括一個碳化鎢相、一個粘結劑相（包括至少一種鐵系元素中的金屬或其合金）、鋯和鈮的碳化物的一個固溶體相(Zr,Nb)C、以及量值范圍是從約0.5體積百分比到約6體積百分比的立方碳化物。