[發(fā)明專利]制造硬質(zhì)合金材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110776328.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113477921A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊戈?duì)枴び壤镆S奇·科尼亞信;貝恩德·海因里?！だ锼?/a>;豪克·欣納斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 第六元素公司
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;C22C29/06;C22C1/05;B22F10/28;B22F10/25;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 深圳鷹翅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44658
• 代理人: 王怡瑾;周婧

公開(kāi)了通過(guò)增材制造來(lái)制造硬質(zhì)合金制品的方法和顆粒狀材料。提供了包含顆粒的前體材料，所述顆粒包含碳化物晶粒和包含鈷、鎳和鐵中的任一種的粘合劑。每個(gè)顆粒具有理論密度的至少99.5％的密度，并且前體材料的顆粒具有至少40兆帕(MPa)的平均壓縮強(qiáng)度。使用了增材制造工藝通過(guò)建立從前體材料衍生的材料的連續(xù)層來(lái)制造制品。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)總體上涉及通過(guò)增材制造來(lái)制造硬質(zhì)合金制品的方法以及用于硬質(zhì)合金制品的前體材料。

背景技術(shù)

增材制造是用于快速原型制造和制造具有復(fù)雜幾何形狀的金屬制品的有力工具。已知這方法幾乎只用于制造由純金屬和合金(例如鋼和鈦合金組成)的制品。顧等人，《激光增材制造金屬部件：材料、工藝和機(jī)制》，International Materials Reviews，2012，V.57，N.3,133綜述了金屬部件的增材制造工藝。

增材制造工藝很少用于工業(yè)上生產(chǎn)由包含多于一個(gè)相的復(fù)合材料組成的制品。特別是，增材制造不用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金(cemented carbide)材料。硬質(zhì)合金材料包括分散在包含諸如鈷(Co)、鎳(Ni)的金屬或金屬合金的粘合劑材料內(nèi)的諸如碳化鎢(WC)或碳化鈦(TiC)的碳化物(carbide)顆粒。據(jù)說(shuō)粘合劑相可以將碳化物顆粒作為燒結(jié)坯塊粘結(jié)在一起。增材制造工藝不用于硬質(zhì)合金可能是由于與材料的致密化相關(guān)的困難，所述材料在增材制造工藝期間僅短時(shí)間部分熔化。獲得硬質(zhì)合金的高密度所需的極高能量和因而需要的高溫的使用受限于未進(jìn)行液相燒結(jié)的硬質(zhì)合金顆粒的低密度和強(qiáng)度，所述硬質(zhì)合金顆粒通常用作增材制造硬質(zhì)合金的前體。這種顆粒不能在增材制造所需的短時(shí)間內(nèi)燒結(jié)成高密度的散裝材料(bulk material)，并且容易被增材制造期間由高能電子或激光束的影響引起的熱沖擊所導(dǎo)致的“爆炸”破壞。

WO2015/162206A2公開(kāi)了使用通過(guò)液相燒結(jié)獲得的完全燒結(jié)的硬質(zhì)合金顆粒以解決上述問(wèn)題。為了降低將生坯(green)硬質(zhì)合金顆粒燒結(jié)在一起的風(fēng)險(xiǎn)，添加了“燒結(jié)抑制劑粉末”。這些粉末由在液相燒結(jié)之前添加到生坯顆粒中的氧化物陶瓷或石墨組成。然而，這種方法的缺點(diǎn)是燒結(jié)抑制劑粉末對(duì)硬質(zhì)合金顆粒造成污染的風(fēng)險(xiǎn)很大。此外，添加這種粉末降低了硬質(zhì)合金顆粒的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本文目的是提供使用增材制造工藝制造硬質(zhì)合金制品的方法。

根據(jù)第一方面，提供了通過(guò)增材制造來(lái)制造硬質(zhì)合金制品的方法。提供了包含顆粒的前體材料，所述顆粒包含碳化物晶粒和包含鈷、鎳和鐵中的任一種的粘合劑。每個(gè)顆粒具有理論密度的至少99.5％的密度，并且前體材料的顆粒具有至少40兆帕(MPa)的平均壓縮強(qiáng)度。使用了增材制造工藝通過(guò)建立從前體材料衍生的材料的連續(xù)層來(lái)制造制品。

作為選項(xiàng)，前體材料的每個(gè)顆粒具有選自理論密度的至少99.7％、理論密度的至少99.9％以及理論密度的100％中的任一個(gè)的密度。

前體材料的顆?？蛇x地具有選自至少60MPa和至少100MPa中的任一個(gè)的平均壓縮強(qiáng)度。

前體材料的顆?？蛇x地具有選自20微米至200微米、30微米至120微米以及40微米至90微米中的任一個(gè)的尺寸。

根據(jù)第一示例性選擇，提供前體材料的顆粒包括在具有增塑劑的有機(jī)流體中研磨硬質(zhì)合金粉末混合物以獲得漿料，干燥漿料以獲得硬質(zhì)合金粉末，以及將硬質(zhì)合金粉末顆?；垣@得硬質(zhì)合金顆粒。在真空或保護(hù)氣氛中，在1000℃至1250℃的溫度下將顆粒固態(tài)燒結(jié)1至60分鐘以獲得預(yù)燒結(jié)的粒狀粉末。篩選預(yù)燒結(jié)的顆粒(例如通過(guò)篩分)以獲得預(yù)燒結(jié)的顆粒的所需尺寸級(jí)分。在真空或保護(hù)氣氛中，在1260℃至1330℃的溫度下，將預(yù)燒結(jié)的顆粒燒結(jié)2至20分鐘以獲得燒結(jié)的顆粒的聚集體。將聚集體破碎成單獨(dú)的完全燒結(jié)的顆粒。篩選完全燒結(jié)的顆粒以獲得所需的尺寸級(jí)分。

作為選項(xiàng)，方法包括對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥以干燥并顆?；操|(zhì)合金顆粒。替代地，可選地通過(guò)在高于50℃的溫度下在旋轉(zhuǎn)的滾筒中滾動(dòng)來(lái)將硬質(zhì)合金粉末顆?；?。