金属陶瓷、切削工具及金属陶瓷的制造方法技术

本申请涉及一种金属陶瓷，其中包含Ti的硬质相通过结合相相结合，该结合相包含Ni和Co中的至少一种，其中在金属陶瓷的任意横截面中的包含至少200个硬质相颗粒的观察视野中，在该观察视野中存在的硬质相颗粒中，相对于硬质相总数，70％以上的硬质相的粒径在全部硬质相的平均粒径的±30％以内。

Metal ceramic, cutting tool and method for manufacturing metal ceramic

The invention relates to a metal ceramic, which contains the Ti hard phase through the combination of the combination, the combination comprises at least one Ni and Co, which is included in any cross section of the metal ceramic in at least 200 hard phase particles were observed in the field of hard, exists in the field of view in phase compared with the hard phase particles, more than 70% of the total, the hard phase particle size in all the average particle size of hard phase is less than 30%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适合用作切削工具的构成材料的金属陶瓷、使用该金属陶瓷的切削工具以及制造该金属陶瓷的方法。特别地，本专利技术涉及一种适用于即使在严格切削环境中也具有优异的抗断裂性的切削工具构成材料的金属陶瓷。
技术介绍
称为金属陶瓷的硬质材料已经被用作常规切削工具的本体(基材)。金属陶瓷包括由诸如碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)或碳氮化钛(TiCN)等Ti化合物构成的主硬质相；包含诸如钴(Co)或镍(Ni)等元素的铁族金属元素并且结合硬质相的结合相。相比于包含碳化钨(WC)作为主硬质相的硬质合金，金属陶瓷具有以下优点：[1]可减少稀有资源W的用量；[2]耐磨性高；[3]进行切削的钢的加工面美观；[4]重量轻。然而，金属陶瓷存在的问题在于其强度和韧性低于硬质合金，易于受到热冲击，使得金属陶瓷的加工用途受到限制。为了提高金属陶瓷的抗断裂性和耐磨性等从而改进其切削性能，例如，专利文献1公开了包含于金属陶瓷的硬质相颗粒的定型。专利文献2公开了具有均匀粒度的原料粉末，并且专利文献3公开了高纯度化的原料粉末。在专利文献1中，如下所述实现了硬质相颗粒的定型。制备具有可控粒度的硬质相形成用原料粉末以及金属结合相形成用原料粉末，并将其混合，再对粉末混合物进行模压成型。然后在1Torr(≈0.133kPa)的氮气气氛和1,400℃下进行烧结1小时。在专利文献2中，如下所述获得了具有均匀粒度的原料粉末。在氧化钛原料粉末和碳原料粉末的混合步骤中，相对于待获得的碳氮化钛粉末，添加0.1重量％至0.3重量％的Co和Ni中的至少一种，再将粉末混合物在1,500℃至1,750℃下进行热处理。在专利文献3中，如下所述获得了高纯度化的原料粉末。将氧化钛原料粉末和碳原料粉末均匀混合，然后将混合物保持在1,800℃至2,000℃温度下且压力控制在20kPa至40kPa的氢气或氮气中，然后进一步在5kPa的压力下进行热处理而脱氧。引用列表专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2000-073136专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2003-027114专利文献3：日本未审查专利申请公开No.2006-298681
技术实现思路
技术问题尽管在常规金属陶瓷中发现改善切削性能的效果，但该效果仍然不足。特别地，需要在抗断裂性方面进一步的提高。此外，还需要减少由于意外的工具断裂而造成的产品间的寿命偏差。鉴于上述情况完成了本专利技术，并且本专利技术的一个目的在于提供一种适用于即使在严格切削环境中也具有优异的抗断裂性的切削工具构成材料的金属陶瓷。本专利技术的另一个目的在于提供一种适用于切削工具构成材料的金属陶瓷，其能够抑制意外断裂从而使产品间抗断裂性的差异较小。本专利技术的还一个目的在于提供一种使用上述任意一种金属陶瓷作为基材的切削工具。本专利技术的还一个目的在于提供一种能够制造上述任意一种金属陶瓷的金属陶瓷制造方法。问题的解决方案根据本专利技术的一个实施方案的金属陶瓷，包括：含有Ti的硬质相；以及含有Ni和Co中的至少一种并且结合所述硬质相的结合相。在所述金属陶瓷的任意给定横截面中的包含至少200个硬质相颗粒的观察视野中，占所述观察视野中存在的所述硬质相颗粒的数量的至少70％的硬质相颗粒的粒径在所述硬质相颗粒的平均粒径的±30％以内。根据本专利技术的一个实施方案的切削工具，其使用该金属陶瓷作为基材。根据本专利技术的一个实施方案的制造金属陶瓷的方法，其包括准备步骤、混合步骤、成形步骤和烧结步骤。在准备步骤中，准备第一硬质相原料粉末、第二硬质相原料粉末和结合剂原料粉末。第一硬质相原料粉末包含Ti碳化物、Ti氮化物和Ti碳氮化物中的至少一种。第二硬质相原料粉末包含选自W、Mo、Ta、Nb和Cr中的至少一种。结合相原料粉末包含Co和Ni中的至少一种。在混合步骤中，使用磨碎机将所述第一硬质相原料粉末、所述第二硬质相原料粉末和所述结合相原料粉末混合，从而制造粉末混合物。在成形步骤中，将所述粉末混合物成形从而制造成形体。在烧结步骤中，烧结所述成形体。所述第一硬质相原料粉末是通过使用Ti氧化物作为起始原料而制得的，所述第一硬质相原料粉末的平均粒径为0.5μm以上5.0μm以下，并且其粒度分布的标准偏差为1.5μm以下。[本专利技术的效果]上述金属陶瓷适用于即使在严格切削环境中也具有优异的抗断裂性的切削工具构成材料。上述切削工具即使在严格切削环境中也具有优异的抗断裂性。上述能够制造金属陶瓷的金属陶瓷制造方法可提供即使在严格切削环境中也具有优异的抗断裂性的切削工具。附图说明[图1]图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的金属陶瓷的扫描电子显微镜照片。具体实施方式<本专利技术实施方案的说明>首先，将列举并说明本专利技术的实施方案的内容。(1)根据本专利技术的一个实施方案的金属陶瓷，包括：含有Ti的硬质相；以及含有Ni和Co中的至少一种并且结合硬质相的结合相。在金属陶瓷的任意给定横截面中的包含至少200个硬质相颗粒的观察视野中，占观察视野中存在的硬质相颗粒的数量的至少70％的硬质相颗粒的粒径在硬质相颗粒的平均粒径的±30％以内。在上述结构中，金属陶瓷中的硬质相实质上具有均匀的粒度。这使得在硬质相颗粒上的应力集中得到缓和，并且可减少断裂时的断裂起点的形成，从而可提高抗断裂性。因此，即使在例如高切削速度或高进给速度等严格切削环境中也可获得优异的抗断裂性。(2)在金属陶瓷的一个例子中所述硬质相颗粒的平均粒径为0.5μm以上5.0μm以下。当硬质相颗粒的平均粒径为0.5μm以上时，可获得一定的断裂韧性。当硬质相颗粒的平均粒径为5.0μm以下时，可获得充足的硬度。一般而言，随着硬质相颗粒的尺寸减少，得到的金属陶瓷的耐磨性变高，但金属陶瓷的抗断裂性变低。如上所述，在本实施方案的金属陶瓷中的硬质相颗粒实质上具有均匀的粒度，从而可提高抗断裂性。此外，硬质相颗粒的平均粒径为5.0μm以下。因此，金属陶瓷可具有提高的耐磨性和优异的抗断裂性。(3)在金属陶瓷的一个例子中，所述硬质相可包括如下所述的第一硬质相、第二硬质相和第三硬质相。所述第一硬质相为具有含芯结构的硬质相，该含芯结构包括芯部和围绕所述芯部的整个周围的外周部。所述芯部主要由TiC、TiN和TiCN中的至少一种构成，所述外周部由包含W、Mo、Ta、Nb和Cr中的至少一种以及Ti的复合化合物固溶体构成。所述第二硬质相为具有主要由TiC、TiN和TiCN中的至少一种构成的单相结构的硬质相。所述第三硬质相为具有由所述复合化合物固溶体构成的单相结构的硬质相。第一硬质相、第二硬质相和第三硬质相共存于硬质相中，使得硬质相可具有这些硬质相的功能。具体而言，高硬度硬质相(主要为第一和第二硬质相)的存在赋予了高的耐磨性，与结合相具有高度润湿性的硬质相(主要为第二和第三硬质相)的存在使硬质相与结合相之间保持良好的润湿性，并允许其中均匀分散有结合相的结构，从而可提高抗断裂性。具有良好热性能的硬质相(主要为第三硬质相)的存在使得导热性得到提高，从而可抑制热裂纹的发生并且可提高耐焊接性。因此，在使用本实施方案的金属陶瓷的切削工具中，不易发生磨损和断裂，从而可以使工具的使用寿命稳定并延长。另外，由于不易发生焊接，因此可获得美观的加工表面，并且预期工件加工表面的质量得到提高。以下将说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属陶瓷，包括：含有Ti的硬质相；以及含有Ni和Co中的至少一种并且结合所述硬质相的结合相，其中，在所述金属陶瓷的任意给定横截面中的包含至少200个硬质相颗粒的观察视野中，占所述观察视野中存在的所述硬质相颗粒的数量的至少70％的硬质相颗粒的粒径在所述硬质相颗粒的平均粒径的±30％以内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.16 JP 2015-007283;2015.04.03 JP 2015-076541.一种金属陶瓷，包括：含有Ti的硬质相；以及含有Ni和Co中的至少一种并且结合所述硬质相的结合相，其中，在所述金属陶瓷的任意给定横截面中的包含至少200个硬质相颗粒的观察视野中，占所述观察视野中存在的所述硬质相颗粒的数量的至少70％的硬质相颗粒的粒径在所述硬质相颗粒的平均粒径的±30％以内。2.根据权利要求1所述的金属陶瓷，其中所述硬质相颗粒的平均粒径为0.5μm以上5.0μm以下。3.根据权利要求1或2所述的金属陶瓷，其中所述硬质相包括第一硬质相、第二硬质相和第三硬质相，所述第一硬质相为具有含芯结构的硬质相，该含芯结构包括芯部和围绕所述芯部的整个周围的外周部，所述芯部主要由TiC、TiN和TiCN中的至少一种构成，所述外周部由包含W、Mo、Ta、Nb和Cr中的至少一种以及Ti的复合化合物固溶体构成，所述第二硬质相为具有主要由TiC、TiN和TiCN中的至少一种构成的单相结构的硬质相，所述第三硬质相为具有由所述复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：山西贵翔，津田圭一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP