[發明專利]硬質合金體和方法

有效

• 申請號: 201310646186.3
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號: CN103752833B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 揚尼斯·阿瓦尼提迪斯
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;C22C29/08
• 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

本發明專利申請是國際申請號為PCT/SE2009/051285，國際申請日為2009年11月11日，進入中國國家階段的申請號為200980145023.9，發明名稱為“硬質合金體和方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種硬質合金體以及其制備方法。本發明還涉及該硬質合金體在工具中的用途。

背景技術

在硬質合金中，粘結劑含量的增加通常導致韌性的增加，但是硬度和耐磨性降低。另外，碳化鎢的粒度通常對性質有如下影響：與更粗糙的粒度相比，更細的粒度產生更硬的、更耐磨的材料，但是材料的耐沖擊性降低。

在硬質合金材料用于切削或鉆孔工具的應用中，不同性質的組合是理想的，以使效率、耐久性和工具壽命最大化。在從該材料制備的產品的不同部分中，也可能對該材料有不同的要求。例如，在用于鑿巖和礦物切削的刀片中，內部韌性的材料會是理想的，以最小化刀片斷裂的風險，而表面區域中硬質材料可能是理想的，以得到足夠的耐磨性。

用于采礦工具的硬質合金的刀片在其使用中一般被消耗掉高達其高度或重量的一半。使該刀片經沖擊載荷處理，其隨著刀片磨損，變形使粘結劑相逐漸硬化，從而提高韌性。在鑿巖和礦物切削應用中，硬質合金刀片的表面區域中的粘結劑相的初始變形硬化一般在第一部分中發生，通常是最初1-5%的鉆頭壽命長度。這增大了上部表面區域的韌性。在該初始變形硬化之前，在該操作的最初始階段，由于太低的韌性，存在對刀片沖擊損害的風險。至少在操作的初始階段，通過在表面處和與表面最近的材料部分處提供耐沖擊的材料，同時不犧牲足夠的內部韌性、表面區域硬度和耐磨性的一般要求，從而最小化這種早期損害的風險是理想的。

用于金屬加工操作，包括劇烈、非連續載荷，例如間歇操作或敲擊操作中的硬質合金刀片會經受高的沖擊載荷作用，這增大了損害的風險。并且此處，在表面處和與表面最近的材料部分處提供耐沖擊的材料，同時不犧牲所述內部韌性、硬度和耐磨性的一般要求是理想的。

WO2005/056854A1公開了用于鑿巖和礦物切削的硬質合金刀片。刀片的表面部分比內部部分具有更細的粒度和更低的粘結劑相含量。通過在燒結前在坯塊上放置包含碳和/或氮的顆粒細化劑粉末而制備該刀片。

US2004/0009088A1公開了WC和Co的生坯，其與顆粒生長抑制劑一起使用，并燒結。

EP1739201A1公開了包括具有粘結劑梯度的刀片的鉆頭，其中該粘結劑梯度由碳、硼或氮的擴散產生。

JP04-128330公開了用鉻處理WC和Co的生坯。

本發明的目的是提供硬質合金體，其優選是用于采礦工具的刀片，其為耐用的，并給出長的工具壽命。

本發明的目的尤其是提供硬質合金體，其對于早期沖擊損害具有高的抗性。

發明詳述

本發明提供了一種硬質合金體的制備方法，該方法包括：在包括一種或多種硬質相形成組分和粘結劑的WC基起始材料的坯塊表面的至少一部分上，提供（1）包含顆粒細化劑和碳和/或氮的顆粒細化劑化合物，和（2）顆粒生長促進劑，然后燒結該坯塊。

該WC基起始材料的粘結劑含量適當地為約4至約30wt%，優選為約5至約15wt%。在該WC基起始材料中的一種或多種硬質相形成組分的含量適當地為約70至約96wt%，優選為約90至約95wt%。適當地，WC包含大于70wt%，優選大于80wt%，更優選大于90wt%的硬質相形成組分。最優選硬質相形成組分主要由WC組成。除了WC，硬質相形成組分的例子是其它碳化物、氮化物或碳氮化物，其例子為TiC、TaC、NbC、TiN和TiCN。除了硬質相形成組分和粘結劑，在該WC基起始材料中可能存在附帶的雜質。

適當地，粘結劑為Co、Ni和Fe中的一種或多種，優選為Co和/或Ni，最優選為Co。

通過壓制粉末形式的WC基起始材料適當地提供所述坯塊。

所述硬質合金體適當地為硬質合金工具，優選為硬質合金工具刀片。在一個實施方式中，該硬質合金體是用于金屬加工的切削工具刀片。在一個實施方式中，該硬質合金體是用于采礦工具的刀片，例如鑿巖工具或礦物切削工具，或用于油和氣的鉆孔工具。在一個實施方式中，該硬質合金體是冷成型工具，例如用于形成螺紋、飲料罐、螺栓和釘子的工具。

所述顆粒細化劑適當地為鉻、釩、鉭或鈮，優選為鉻或釩，最優選為鉻。