用于切削工具的新等级的组合物制造技术

材料的硬质金属组合物，其按重量百分比计包含6‑15％的钴含量的合金；钴含量的5‑15％的钼含量，和钴含量的0‑15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
材料的硬质金属组合物，其按重量百分比计包含具有6-15％的钴含量的合金；钴含量5-15％的钼含量，和钴含量0-15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。
技术实现思路
在一种实施方式中，材料的硬质金属组合物按重量百分比计包含具有6-15％的钴含量的合金；钴含量的5-15％的钼含量，和钴含量的0-15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。所述硬质金属组合物具有通过粘结相粘结的硬质相，所述硬质相由一种或多种选自钨、钛、铬、钒、钽、铌、钼的碳化物、氮化物或碳氮化物或等效材料或其组合组成。所述硬质金属组合物具有选自钴、镍、铁、钼及其组合的粘结相。在一种实施方式中，硬质金属组合物的铬含量为钴含量的5％-15％。在一种实施方式中，钼为钴含量的15％，并且碳化铬为钴含量的15％。在一种实施方式中，所述材料的硬度增加且韧性降低有限。在一种实施方式中，所述材料的韧性对硬度之比增加至少5％。在一种实施方式中，提供了材料的硬质金属组合物的切削工具，所述硬质金属组合物按重量百分比计包含6-15％的钴的合金；钴含量的5-15％的钼含量，和钴含量的0-15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。在一种实施方式中，提供了一种制备材料的硬质金属组合物的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有6-15重量％的钴含量的合金；提供钴含量的5％-15％的钼；提供钴含量的0％-15％的碳化铬；提供余量的碳化钨；将钼、碳化铬、碳化钨和钴研磨成粉末混合物；和在压力下烧结该粉末混合物。当参照附图解读时，将更好地理解前面的概述以及以下对实施方式的详细描述。应理解所描述的实施方式不限于所示的精确布置和手段。附图说明图1是1.0重量％的Mo、0.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图2是0.5重量％的Mo、1.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图3是1.5重量％的Mo、1.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图4是0.5重量％的Mo、0.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图5是1.5重量％的Mo、1.0重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图6是1.5重量％的Mo、0.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图7是1.0重量％的Mo、1.5重量％的Cr3C2在10重量％的Co中的细粒硬质合金材料中的电子显微镜图像。图8是示出具有高铬含量的样品之间的收缩率差异的热机械分析(TMA)曲线。图9是显示具有较低铬含量的样品之间的收缩率差异的热机械分析(TMA)曲线。图10是例示测试变体的硬度和韧性之间关系的图。图11是例示测试变体的硬度和韧性之间关系的图。图12(a)和12(b)是表示钼添加量与硬度和Shetty断裂韧性的响应的曲线图。专利技术详述材料的硬质组合物，如硬质合金，适合作为金属切削应用的基体，是因为其提供了强度、硬度和韧性的独特组合。如在本文中所提到的，硬质金属组合物是指如下的复合材料，其通常具有由钨、钛、铬、钒、钽、铌、钼的一种或多种碳化物、氮化物或碳氮化物或等效材料或其组合组成的硬质相，所述硬质相通过粘结相或金属相粘结，所述粘结相或金属相通常为钴、镍、铁、钼或其呈不同比例的组合。硬质合金的硬度取决于硬质相的浓度和连续性(contiguity)。例如，碳化钨的浓度越高，硬度越大。可以根据粘结相含量和WC粒度(grain size)来划分硬质合金等级。可将不同类型的等级定义为细、中、中粗和粗。在本文中所提到的，可将细等级定义为材料具有3％至20％的粘结剂含量和小于约1μm的粒度，将纳米、超细或亚微细等级定义为材料分别具有小于0.1μm，0.1-0.5μm和0.5-1μm的粒度。可将材料的硬质组合物制作成备用压制(RTP)粉末以用于压制和烧结成组件。该材料可具有作为硬质相的碳化钨(WC)和作为粘合相的钴(Co)。已经发现钼在硬质合金的钴粘结剂中具有良好的溶解性。钼也已在金属陶瓷材料使用多年以提高韧性。钼的堆垛层错能量低，对于钴来说，这有可能增加其在较高温度下的抗蠕变性。根据一个方面，钼(Mo)和碳化铬(Cr3C2)作为抑制剂和为了粘结相的合金化而添加。钼的晶粒生长抑制性能虽然不如铬强，但是能够以显著的量与铬一并添加到WC-Co合金中。本专利技术涉及如下的细粒硬质合金，其具有碳化钨(WC)为作为硬质相和钴(Co)作为粘结相，具有6-15重量％的Co含量，为Co含量5-15％的钼含量和为Co含量0-15％的Cr3C2含量。该组合物的一个优点在于，抑制了WC的晶粒生长，但不会降低粘结剂的强度，从而减少金属切削操作中刃的崩裂。实施例1对含有10重量％的Co的细粒硬质合金中的0.5-1.5重量％的Mo含量以及0.5-1.5重量％的Cr3C2含量的特性进行评估实验。一些变体显示有前途的断裂韧性对硬度之比，虽然这些值在测量方法的延伸(spread)范围内。该实验的一个目的是研究Mo与Cr一起将如何影响细粒硬质合金的性能。为了这个目的，进行在含10重量％的Co的亚微米WC合金组合物中Mo和Cr含量不同的筛选试验。使样品随机，以便将主观人为错误的影响最小化。通过在乙醇中将WC、Co、Mo、Cr3C2和PEG进行实验室研磨8小时，以制作100g份额的材料。通过50巴的静压烧结(sinter/HIP)，在1410℃下对所述材料进行烧结。对样品进行抛光，蚀刻，并测定Hc、Com、密度、HV30和K1c性质。因为K1c的测定灵敏性，所以在额外的抛光后对所有样品重新进行测量。对所有样品的Cr、Mo和Co含量进行完整的X射线荧光(XRF)分析，以确认实际的组成和给出结果的精确评估。一些显微结构的SEM照片示于图1-7中。来自测试变体的金相结果示于表1中，其中试样1、7和8都为相同组成的重复。表1在样品3和10中，第三相沉淀在显微结构中是明显的。如表2所示的，烧结样品1、2、3、10和11的碳分析显示，这些样品中的碳含量与计算的配方相当。对于样品3和10，可以认为该沉淀不是由碳的缺乏所引起。表213105总的碳(％)5.465.515.505.45配方的总的碳(％)5.505.595.525.55参照图8和9，热机械分析(TMA)曲线显示具有高铬含量和低铬含量的样品之间的收缩率差异。如图8中所示，在高Cr含量(1-1.5重量％)下，位移曲线是非常尖锐和迅速的，最大速率在约1280℃。如图9中所示，对于低Cr含量样品(0.5重量％)，位移曲线具有一个在约1250℃且一个在约1330℃的两个单独的峰，这表明Mo含量以更为显著的方式影响收缩，并且熔化是一个较为滞后的性质。测试变体的硬度和韧性之间的关系图示于图10和11中。以将Cr3C2含量标记为第一值且将Mo含量标记为第二值的方式，将不同组分的K1c和HV30示于表中。对于一些具有较高Mo添加量且具有相同硬度的组合物，观察到三个具有升高的K1c值的异常点。可根据如下确定硬度对韧性之比：＝(K1cH-K1cL)/K1cL其中K1cH是具有较高Mo含量的样品的平均K1cK1cL是具有较低Mo含量的样品的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
材料的硬质金属组合物，其按重量百分比计包含具有6‑15％的钴含量的合金；所述钴含量的5‑15％的钼含量，和所述钴含量的0‑15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 US 61/916,8781.材料的硬质金属组合物，其按重量百分比计包含具有6-15％的钴含量的合金；所述钴含量的5-15％的钼含量，和所述钴含量的0-15％的碳化铬含量，以及余量的碳化钨。2.根据权利要求1所述的硬质金属组合物，其中所述材料具有通过粘结相粘结的硬质相，所述硬质相由一种或多种选自钨、钛、铬、钒、钽、铌、钼的碳化物、氮化物或碳氮化物或等效材料或其组合组成。3.根据权利要求1或2所述的硬质金属组合物，其中所述粘结相选自钴、镍、铁、钼及其组合。4.根据前述权利要求中任一项所述的硬质金属组合物，其中铬含量为所述钴含量的5％-15％。5.根据前述权利要求中任一项所述的硬质金属组合物，其中钼为所述钴含量的15％，碳化铬为所述钴含量的15％。6.根据前述权利要求中任一项所述的硬质金属组合物，其中所述材料具有小于1μm的粒度...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚尔瓦·耶哈德松，苏珊·诺格伦，阿利斯泰尔·格雷亚尔森，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE