[發明專利]硬質材料坯體及其制造方法和用途

在審

• 申請號: 201611270024.4
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN108262482A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 孫思叡
• 申請（專利權）人: 上海精韌激光科技有限公司
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/15
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務所 31302
• 代理人: 包文超

一種硬質材料坯體，系棒料，包括硬質合金和金屬陶瓷，金屬陶瓷層包裹于硬質合金外，金屬陶瓷層的厚度不小于0.3mm。本發明的粉末冶金制成的坯體，金屬陶瓷作為殼體能使得刃部有足夠多而連續密實/不經過燒焊熱損傷的材料構成，大大增強了刃部的耐磨性、紅硬性和抗黏著性。硬質合金作為芯體使得棒料具有良好的抗彎折力和剛性，同時使得整個刀具修磨過程中仍主要對硬質合金進行磨削，縮短了金屬陶瓷刀具的制造耗時。

技術領域

本發明涉及一種金屬坯體，尤其涉及一種由粉末冶金材料制成的切削坯體，用于制造刀具，以及該坯體的成型方法。

背景技術

粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術。粉末冶金法與生產陶瓷有相似的地方，均屬于粉末燒結技術，因此，粉末冶金技術也可用于陶瓷材料的制備。

廣義的粉末冶金制品業涵括了鐵石刀具、硬質合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。

硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品，也屬于一類粉末冶金材料。此外，IVB、VB、VIB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔點特別高，也一并統稱為硬質合金。

金屬陶瓷為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，人們在制作陶瓷的粘土里加了些金屬粉，因此制成了金屬陶瓷，其也屬于一類粉末冶金材。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鎢和鉬等)及其合金。

金屬基金屬陶瓷是在金屬基體中加入氧化物細粉制得，又稱彌散增強材料，如：燒結鋁(鋁-氧化鋁)、燒結鈹(鈹-氧化鈹)和TD鎳(鎳-氧化釷)等。由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復合材料。

陶瓷基金屬陶瓷主要可以細分為：氧化物基金屬陶瓷，如：以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹等為基體，與金屬鎢、鉻或鈷復合而成；碳化物基金屬陶瓷，如：以碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬復合而成；氮化物基金屬陶瓷，如：以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體；硼化物基金屬陶瓷，如：以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼化鎢、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料復合而成；硅化物基金屬陶瓷，如：以硅化錳、硅化鐵、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦、硅化鋯、硅化鈮、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉬、硅化鎢、硅化鋇等為基體，與部分或微量金屬材料復合而成。

粉末冶金具有獨特的化學組成和機械、物理性能，而這些性能是用傳統的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金技術可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導桿和刀具等，是一種少無切削工藝。

粉末冶金工藝包括：

1)原料粉末的制備。現有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。而機械法可分為：機械粉碎及霧化法；物理化學法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。

2)粉末成型為坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應用最多的是模壓成型。此外還可使用3D打印技術進行胚塊的制作。

3)坯塊的燒結。燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結使其得到所要求的最終物理機械性能。

4)產品的后序處理。燒結后的處理，可以根據產品要求的不同，采取多種方式。如：精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍等。