[發(fā)明專利]一種強(qiáng)韌化金屬陶瓷材料及由其制成的立銑刀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810490631.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN108637338A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘列棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江普菲特切削工具有限公司
• 主分類號(hào): B23C5/10
• 分類號(hào): B23C5/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 楊文科

本發(fā)明涉及刀具設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種強(qiáng)韌化金屬陶瓷材料及由其制成的立銑刀，其中，金屬材料包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，硬質(zhì)相由TiC粉末和TiN粉末混合而成，粘結(jié)相由鎳粉、碳化鉬粉末和釹鐵硼粉末混合而成，釹鐵硼的加入，使得釹鐵硼在燒結(jié)過(guò)程中一同溶入粘結(jié)相中，由于釹鐵硼燒結(jié)后具有磁性，且釹鐵硼的分布較為均勻，對(duì)鎳原子產(chǎn)生影響，將鎳原子均勻分布，使得金屬陶瓷燒結(jié)后更為均勻，從而提高金屬陶瓷的硬度、韌性和耐磨性；而由此制成的立銑刀具有高硬度、耐高溫和耐磨等特點(diǎn)，從而延長(zhǎng)立銑刀的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及刀具設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種強(qiáng)韌化金屬陶瓷材料及由其制成的立銑刀。

背景技術(shù)

銑刀是一種具有圓柱體外形,并在圓周及底部帶有一個(gè)或多個(gè)切削刃,通過(guò)切削刃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)切削工件的切削刀具。立銑刀是一種圓周面及底部帶有切削刃的柄式銑刀，主要用于銑床加工。刀具性能是影響切削加工效率、精度、表面質(zhì)量等加工效果的決定性因素之一。立銑刀按其工作部分外形可分為平銑刀、圓鼻刀和球頭銑刀三種。目前，公布號(hào)為CN102294509A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種立銑刀，其刃部采用不等螺旋角結(jié)構(gòu)，且所述刃部外設(shè)TIALN涂層。

上述技術(shù)方案，通過(guò)在銑刀刃部增加TIALN涂層以增加銑刀的硬度，從而適用于對(duì)高硬度材料的切削。但上述立銑刀與傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具或涂層刀具一樣，需要涂層來(lái)提高刀具本身的硬度，而涂層在銑刀的使用過(guò)程中容易磨損，刀具一旦失去涂層的增強(qiáng)作用，其切削效果會(huì)嚴(yán)重降低，且很容易發(fā)生崩刀現(xiàn)象，導(dǎo)致刀具的使用壽命嚴(yán)重縮短。由此可得，刀具本身的材料是決定刀具性能的因素之一，而Ti(C,N)基金屬陶瓷是一種以Ti(C,N)為主要硬質(zhì)相、Ni為粘結(jié)相，采用粉末冶金工藝制備的陶瓷基復(fù)合材料。與WC-Co硬質(zhì)合金相比，金屬陶瓷具有更佳的紅硬性、耐磨性和抗氧化性，并且它與金屬間摩擦系數(shù)較低，是制作高速高效切削刀具及熱成型模具的理想材料。但現(xiàn)有的Ti(C,N)基金屬陶瓷的強(qiáng)韌性低于硬質(zhì)合金，為此，亟需一種韌性好的金屬陶瓷材料以提升刀具的性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一目的是提供一種強(qiáng)韌化金屬陶瓷材料，具有高硬度、強(qiáng)韌性和耐磨的特點(diǎn)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種強(qiáng)韌化金屬陶瓷材料，包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，所述硬質(zhì)相包括Ti(C,N)，所述粘結(jié)相包括Ni、Mo和釹鐵硼，其中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：

C 8％-11.5％

N 2.5％-3.5％

Ti 30％-41％

Mo 15％-17％

Ni 26％

Nd 4％-6％

Fe 2％-2.5％

B 0.1％-0.5％

上述Ti、C、N、Mo由TiC粉末、TiN粉末和碳化鉬粉末引入，Ni由鎳粉引入，Nd、Fe、B由釹鐵硼粉末引入。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在粘結(jié)相中加入鎳粉和碳化鉬粉末，利用Ni和Mo元素在燒結(jié)過(guò)程中細(xì)化TiC粉末，增強(qiáng)粘結(jié)相的潤(rùn)濕性，使硬質(zhì)相與粘結(jié)相緊密燒結(jié)，提高金屬陶瓷的硬度、韌性和耐磨性；而釹鐵硼的加入，使得釹鐵硼在燒結(jié)過(guò)程中一同溶入粘結(jié)相中，由于釹鐵硼燒結(jié)后具有磁性，且釹鐵硼的分布較為均勻，對(duì)鎳原子產(chǎn)生影響，將鎳原子均勻分布，使得金屬陶瓷燒結(jié)后更為均勻，從而提高金屬陶瓷的硬度、韌性和耐磨性。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述TiN與TiC的比值為0.2-0.5。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將TiN與TiC的比值設(shè)置成0.2-0.5，使得氮元素含量在此區(qū)間內(nèi)時(shí)，燒結(jié)成的金屬陶瓷既具有良好的抗彎強(qiáng)度又具有較高的硬度，從而避免金屬陶瓷變脆，提升金屬陶瓷的韌性。